專(zhuān)利名稱(chēng)：：擴(kuò)展數(shù)字電視色域的色差信號(hào)非線(xiàn)性量化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于涉及數(shù)字電視技術(shù)、寬色域技術(shù)，尤其涉及擴(kuò)展數(shù)字電視色域的色差信號(hào)非線(xiàn)性量化方法。
背景技術(shù)：
：隨著現(xiàn)代科技和工業(yè)的迅速發(fā)展，近年來(lái)多種新型顯示器件和顯示技術(shù)不斷涌現(xiàn)，除傳統(tǒng)的陰極射線(xiàn)管(CRT)外，液晶顯示器(LCD)、等離子體顯示器(PDP)、數(shù)字光學(xué)處理器(DLP)、硅基液晶顯示器(LCoS)、發(fā)光二極管背光源液晶顯示器(LED-LCD)等多種新型顯示器件已實(shí)用化或已研制成功。在顯示方式方面，除直視型外，前投影、背投影和激光投影顯示等也已投入實(shí)用。這些新型高端顯示器件和顯示方式基于不同原理，采用不同材料、器件和技術(shù)，彩色還原能力在增強(qiáng)，性能在提高，一些"未來(lái)型"顯示器還將涌現(xiàn)。另一方面消費(fèi)市場(chǎng)對(duì)顯示效果也有了越來(lái)越高的要求，僅僅提高清晰度已不能滿(mǎn)足人們對(duì)真實(shí)再現(xiàn)場(chǎng)景的要求，彩色還原能力也在成為衡量顯示器顯示效果的重要指標(biāo)。目前通用的電視系統(tǒng)仍基于早年科技成果，按CRT特性選定系統(tǒng)參數(shù)，限制了自然界存在、人工能合成或計(jì)算機(jī)能產(chǎn)生，而又能被視覺(jué)感知、因而電視系統(tǒng)應(yīng)傳輸和重現(xiàn)的色域?qū)挾龋鼓壳暗纳蚋采w率不足視覺(jué)能感受色域范圍的40%。也不能滿(mǎn)足衛(wèi)星DTV(數(shù)字電視)、有線(xiàn)DTV和地面DTV開(kāi)播，數(shù)字電視正在取代模擬電視的要求。而當(dāng)代攝像和顯像技術(shù)的進(jìn)步、計(jì)算機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)深入數(shù)字電視領(lǐng)域已使拓寬數(shù)字電視色域成為可能。鑒于此，構(gòu)建寬色域電視系統(tǒng)的原理、寬色域電視信號(hào)的傳輸和重現(xiàn)方式等，已成為目前國(guó)際學(xué)術(shù)界的熱點(diǎn)課題和相關(guān)產(chǎn)業(yè)界的新增長(zhǎng)點(diǎn)，寬色域電視技術(shù)對(duì)于下一代數(shù)字電視編碼、傳輸和接收顯示會(huì)產(chǎn)生重大影響。
發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于由于要求寬色域數(shù)字電視系統(tǒng)的色域不再局限于由CRT顯像基色三角形限定的范圍，使得需傳輸?shù)男盘?hào)幅度范圍超出常規(guī)色域電視系統(tǒng)的可傳輸信號(hào)范圍，本發(fā)明提出一種非線(xiàn)性量化方法解決該問(wèn)題。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種擴(kuò)展數(shù)字電視色域的色差信號(hào)非線(xiàn)性量化方法，并包括下列步驟.ra訓(xùn)^[193.0502x5^+112.5251]—0.57775￡e<—0.5=<ro!^[224x4+128]-0.5^^0.5在發(fā)送端，根據(jù)公式LL^」e對(duì)已經(jīng)y即伽馬校正、編碼的色差信號(hào)進(jìn)行量化，根據(jù)IEC61966-2-4中定義的亮度信號(hào)量化方程4W=nnmd[219xE;+16]對(duì)亮度信號(hào)進(jìn)行量化，得到量化范圍為[l，254]的亮度和色差信號(hào)；((De-112.5251)/193,05021^De"5(Dc-128)/22416^D:^240(D"—149.9099)/1肌1匿2415D「5240在接収端，根據(jù)公式Vc7c對(duì)接收到的色差信號(hào)進(jìn)行反量化，根據(jù)IEC61966-2-4中定義的亮度信號(hào)反量化方程Ey—(Dy—16)/219對(duì)亮度信號(hào)進(jìn)行反量化，然后再對(duì)亮度、色差信號(hào)進(jìn)行解碼、反y校正，得到可在屏幕上顯示的RGB信號(hào)，4代表藍(lán)色差信號(hào)E^和紅色差信號(hào)EcR，"^為8比特量化后的色差信號(hào)，函數(shù)ro皿d為四舍五入取整函數(shù)，E〖示亮度信號(hào)，^^是8比特量化后的亮度信號(hào)，IEC61966-2-4是國(guó)際電工委員會(huì)IEC制訂并公布的規(guī)范。所述根據(jù)公式對(duì)已經(jīng)y校正、編碼的色差信號(hào)進(jìn)行量化，是將[-0.5777，-0.5]擴(kuò)展色域范圍內(nèi)的色差信號(hào)量化到[1，16]共16個(gè)量化級(jí)，將擴(kuò)展色域范圍內(nèi)的色差信號(hào)量化到[240，254]共15個(gè)量化級(jí)。所述根據(jù)公式對(duì)已經(jīng)y校正、編碼的色差信號(hào)進(jìn)行量化，根據(jù)IEC61966-2-4中定義的量化方程，量化后的亮度和色差信號(hào)是倌號(hào)一白一黃一音一綠P品紅一紅一藍(lán)一黑一d;一2，扁^1sw73一l一2s^2，1，As-IPIIP11w，其中，Uy是8比特量化后的亮度信號(hào)，UcB表示8比特量化后的藍(lán)色差信號(hào)，Ucr表示8比特量化后的紅色差信號(hào)。本發(fā)明可以帶來(lái)以下效果使用本發(fā)明提出的色差信號(hào)非線(xiàn)性量化方法，對(duì)常規(guī)色域[-0.5，0.5]范圍內(nèi)的色差信號(hào)采用與現(xiàn)行常規(guī)色域一致的量化方法，保證了本方法能夠與現(xiàn)行常規(guī)色域電視系統(tǒng)兼容。擴(kuò)展色域[-O.5777,-0.5]范圍內(nèi)的色差信號(hào)，將會(huì)被量化到[l，16]的16個(gè)量化級(jí)中，擴(kuò)展色域[O.5，0.5777]范圍內(nèi)的色差信號(hào)，將會(huì)被量化到[240，254]的15個(gè)量化級(jí)中。[-0.0685，1.0868]范圍內(nèi)的亮度信號(hào)將使用IEC61966-2-4中定義的線(xiàn)性方法量化，這樣，表l中所示的彩條信號(hào)的亮度和色差信號(hào)都可以被量化到[1，254]范圍內(nèi)。具體實(shí)施例方式對(duì)傳輸8比特量化精度DTV信號(hào)的DTV系統(tǒng)，xvYCC允許使用從l到254的量化范圍，如5果量化是線(xiàn)性的，則Y(伽馬)校正后的亮度信號(hào)E;的歸一化幅度范圍[-0.0685，1.0868]，校正后的藍(lán)(紅)色差信號(hào)E^(E^)的歸一化幅度范圍為[-0.5670，0.5625]。因?yàn)樯钚盘?hào)是對(duì)稱(chēng)的，所以擴(kuò)展的色差信號(hào)的可傳輸范圍為[-0.5625，0.5625]。根據(jù)彩條信號(hào)中白條和黑條的E;應(yīng)分別等于最大和最小值、E^(E^)應(yīng)等于o的限制，可以由E《根據(jù)彩條的配色比例來(lái)計(jì)算彩條的信號(hào)范圍。根據(jù)HDTV色空間轉(zhuǎn)換方程「l.,OO.O畫(huà)1.574S.5ff=l.,O-0.1873-0.4681及。'l.咖O1.85560.0000白條的hRh(^B應(yīng)等于最大值L0868，黑條的~1^1^應(yīng)等于最小值—o.0685。對(duì)于100/0/100/0彩條信號(hào)，根據(jù)相加混色原理和彩條信號(hào)的配色比例，可以算出其它顏色條的E"^^。然后根據(jù)如下所示的色空間轉(zhuǎn)換公式<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>可以計(jì)算得到每種彩色的，如表1所示。表1在S比持線(xiàn)性量化擴(kuò)展的憤^下，HDTVL0aW10Q/D彩條倌號(hào)的信號(hào)傻，<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>，從表l中可以看出，^BhcR的范圍是士0.5777。該范圍大于擴(kuò)展的8比特線(xiàn)性量化系統(tǒng)的可傳輸范圍士0.5625，超出的部分傳輸時(shí)將被截?cái)?，在接收端將?huì)產(chǎn)生彩色畸變。這是由于E;在高電平端擴(kuò)展的量化級(jí)數(shù)是19，而E^E^在高電平端只擴(kuò)展了M個(gè)量化級(jí)。為解決這一問(wèn)題，本發(fā)明提出一種非線(xiàn)性(分段線(xiàn)性)量化方法來(lái)壓縮色差信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。具體方法如下根據(jù)表l中所示的色差信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，考慮到與當(dāng)前電視系統(tǒng)兼容的必要，8比特量化情況下色差信號(hào)的非線(xiàn)性量化方程為ra—193.0502x5c+l12.5251224128rewWIISO.1S02x5^+149.9099-0.5777S&<-0._0.50.5<5"0.5777(，式中，^表示藍(lán)色差信號(hào)紅色差信號(hào)EcR，"c為8比特量化后的色差信號(hào)。函數(shù)round為四舍五入取整函數(shù)。根據(jù)公式(3)，對(duì)[-0.5，0.5]常規(guī)色域范圍內(nèi)的色差信號(hào)將采用常規(guī)色域量化方法進(jìn)行量化，以保證本發(fā)明提出的量化方案能與當(dāng)前常規(guī)色域電視系統(tǒng)兼容。而[-0.5777,-0.5]擴(kuò)展色域范圍內(nèi)的色差信號(hào)將會(huì)被量化到[l，16]共16個(gè)量化級(jí)，擴(kuò)展色域范圍內(nèi)的色差信號(hào)將會(huì)被量化到[240，254]共15個(gè)量化級(jí)。對(duì)[-0.0685，1.0868]范圍內(nèi)的亮度信號(hào)Ey仍采用IEC61966-2-4中規(guī)定的線(xiàn)性量化方法，如(4)所示D;=round[219xE;+16](4)式中，叫表示量化后的E;。這樣，表1中所示的彩條信號(hào)的亮度和色差信號(hào)都可以被量化到[1，254]范圍內(nèi)。采用本發(fā)明提出的量化方法量化后的亮度和色差信號(hào)如表2所示。表28比特非線(xiàn)性(分段線(xiàn)性)量化擴(kuò)展情況下的hdtv100/0/100/0彩條信號(hào)量化值信號(hào)白黃青綠品紅黑d;2542362001827355191a.128115828228982541284128140111244254116128由表2可知，采用本發(fā)明提出的色差信號(hào)非線(xiàn)性量化方法，寬色域亮度和色差信號(hào)的t化值均在[l，254]范圍內(nèi)，可在現(xiàn)行常規(guī)色域電視系統(tǒng)中兼容傳輸。接收端收到寬色域彩色電視信號(hào)后，可用下述方程(5)和(6)進(jìn)行反量化、De-112.5251)/193,0502'(Dc-128)/224JD"_149.9099)/180.1802241SD「5240ACJC(5)1SDeS1516^^2407EY=(DY-16)/219在發(fā)送端，根據(jù)公式(3)對(duì)已經(jīng)y(伽馬)校正、編碼的色差信號(hào)進(jìn)行量化，根據(jù)IEC61966-2-4中定義的亮度信號(hào)量化方程(4)對(duì)亮度信號(hào)進(jìn)行量化，得到量化范圍為[l，254]的亮度和色差信號(hào)。IEC61966-2-4是國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)制訂并公布的"面向視頻應(yīng)用的擴(kuò)展色域YCC彩色空間-xvYCC"規(guī)范。在接收端，根據(jù)公式(5)對(duì)接收到的色差信號(hào)進(jìn)行反量化，根據(jù)IEC61966-2-4中定義的亮度信號(hào)反量化方程(6)對(duì)亮度信號(hào)進(jìn)行反量化，然后再對(duì)亮度、色差信號(hào)進(jìn)行解碼、反Y校正，得到可在屏幕上顯示的RGB信號(hào)。權(quán)利要求權(quán)利要求1一種擴(kuò)展數(shù)字電視色域的色差信號(hào)非線(xiàn)性量化方法，其特征是，包括下列步驟在發(fā)送端，根據(jù)公式對(duì)已經(jīng)γ即伽馬校正、編碼的色差信號(hào)進(jìn)行量化，根據(jù)IEC61966-2-4中定義的亮度信號(hào)量化方程對(duì)亮度信號(hào)進(jìn)行量化，得到量化范圍為[1，254]的亮度和色差信號(hào)；在接收端，根據(jù)公式對(duì)接收到的色差信號(hào)進(jìn)行反量化，根據(jù)IEC61966-2-4中定義的亮度信號(hào)反量化方程對(duì)亮度信號(hào)進(jìn)行反量化，然后再對(duì)亮度、色差信號(hào)進(jìn)行解碼、反γ校正，得到可在屏幕上顯示的RGB信號(hào)，E’C代表藍(lán)色差信號(hào)和紅色差信號(hào)為8比特量化后的色差信號(hào)，函數(shù)round為四舍五入取整函數(shù)，表示亮度信號(hào)，是8比特量化后的亮度信號(hào)，IEC61966-2-4是國(guó)際電工委員會(huì)IEC制訂并公布的規(guī)范。2根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種擴(kuò)展數(shù)字電視色域的色差信號(hào)非線(xiàn)性量化方法，其特征是，所述根據(jù)公式對(duì)已經(jīng)y校正、編碼的色差信號(hào)進(jìn)行量化，是將[-0.5777，-0.5]擴(kuò)展色域范圍內(nèi)的色差信號(hào)量化到[1，16]共16個(gè)量化級(jí)，將擴(kuò)展色域范圍內(nèi)的色差信號(hào)量化到[240，254]共15個(gè)量化級(jí)。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種擴(kuò)展數(shù)字電視色域的色差信號(hào)非線(xiàn)性量化方法，其特征是，所述根據(jù)公式對(duì)已經(jīng)y校正、編碼的色差信號(hào)進(jìn)行量化，根據(jù)IEC61966-2-4中定義的量化方程，量化后的亮度和色差信號(hào)是<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>，其中，"^是8比特量化后的亮度信號(hào)，DcB表示8比特量化后的藍(lán)色差信號(hào)，Dcr表示8比特量化后的紅色差信號(hào)。全文摘要本發(fā)明涉及擴(kuò)展數(shù)字電視色域的色差信號(hào)非線(xiàn)性量化方法。為解決需傳輸?shù)男盘?hào)幅度范圍超出常規(guī)色域電視系統(tǒng)的可傳輸信號(hào)范圍問(wèn)題。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是在發(fā)送端，根據(jù)公式對(duì)已經(jīng)γ伽馬校正、編碼的色差信號(hào)進(jìn)行量化，根據(jù)IEC61966-2-4中定義的量化方程對(duì)亮度信號(hào)進(jìn)行量化，得到亮度和色差信號(hào)，IEC61966-2-4是國(guó)際電工委員會(huì)制訂并公布的規(guī)范。在接收端，根據(jù)公式對(duì)接收到的色差信號(hào)進(jìn)行反量化，根據(jù)IEC61966-2-4中定義的亮度信號(hào)反量化方程對(duì)亮度信號(hào)進(jìn)行反量化，然后再對(duì)亮度、色差信號(hào)進(jìn)行解碼、反γ校正，得到可在屏幕上顯示的RGB信號(hào)。本發(fā)明主要用于數(shù)字電視信號(hào)傳播。文檔編號(hào)H04N11/04GK101534454SQ20091030196公開(kāi)日2009年9月16日申請(qǐng)日期2009年4月29日優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日發(fā)明者巖徐,奕李,彥李,李桂苓,王學(xué)珍申請(qǐng)人:天津大學(xué)