HD Photo 怎么样定义DC/LOWPADD/HIGHPASS的?
HD的图象结构
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HD Photo编码的单元是宏块,而变换的单元是块,每个块是4*4的像素点(有其他特殊情况这里不表),而宏块是4*4的块组成。
上图中的表格是16*16的像素块,是一个完整的宏块。
这样的划分是按照颜色分量来的,比如YUV色彩空间的Y分量,当然还有U和V分量。
HD 的变换
HD的PCT变换是针对宏块里的块进行的,实际上可以分为两个阶段:
1. 块单独PCT变换阶段;这个阶段宏块中的每个块执行对应的PCT变换;这个变换比较类似于DCT;变换后得到的结果也分为DC系数和AC系数,DC系数就是每个块的0位置,其他的都是AC系数。
2. 对于宏块中的每个块进行PCT变换后,得到的16个DC系数(如上图中兰色显示的),然后针对这个DC系数再进行PCT变换。这次变换后,我们得到DC的DC在左上角(绿色表示的位置),而其他的DC系数保留的是DC的AC系数。
HD带的定义
到目前位置我们可以来说明HD是如何定义其带的了。
1. DC;这个很简单,也就是上图中左上角(绿色表示的位置)。对于一个图像来说,可能存在很多个宏块,每个宏块的该位置变换后的系数都是DC,他们组成了DC带。对于整个图象来说,这是能量最集中的地方,我们可以在后面量化和编码的时候区分处理。
2. LOWPASS;从名字看叫低通,表示低频的信号保存在该频带;这个正如上图中兰色表示的区域(除了DC);这些区域也是能量高度集中的部分,他们保存了图象低频的信息,例如:连续色调图象的渐进色。
3. HIGHPASS:除了LOWPASS和DC外的所有系数都叫HIGHPASS(高通);这些系数保存图象的高频信息,也是图象轮廓信息所在。图中所有墨绿色的区域都是HIGHPASS。
HD变换的优点
从对HD变换过程的理解,HD的PCT变换具有这些优点:
1. 变换相对于JPEG2000的DWT确实是轻量级的;DWT的变换一般我5级,而这里的变换只有两级,而第二级是其原图象的16分之一。因此这里的运算量是少的。
2. 与JPEG的DCT比较起来,这里进一步找出了低频通道和高频通道,这个为后面自适应量化和变换提供了可以区分对待的依据。
JPEG2000高频区域和HD高频区域的比较
在看到的HD与JPEG2000的比较结果中发现,HD对高频部分误差的比较小,而对低频部分处理的不够好;为什么呢?
见连接。
首先来看看低频部分:
1. DWT的一个LEVEL的变换得到的是1/4的低频系数,5个level的DWT变换后,低频系数是原来的1/32。
2. HD中有DC和LOWPASS之分,我们可以设想这里的DC对应DWT的LL,结果2级变换后,低频能量高集中的仅仅是原来图象的1/256(1/16*1/16)。从这个角度可以看到为什么JPEG2000在低频部分的误差比HD要小。
那么为什么在同等压缩比的情况下JPEG2000的高频部分误差比较多呢?
实际上我们不能忽略另一个问题;就是随着压缩比的提高,HD在图象质量上并不表现的比JPEG2000好。
我想应该可以从这几个方面来得到答案:
1. HD的高频部分的系数占了大多数;从对低频系数的分析我们已经知道这点。所以同样压缩比的时候,HD包含了大部分的高频数据,所以误差相对较少。
2. HD的每个频带采用自适应的量化;采用的量化系数是不一样的,这相对于采用统一量化的JPEG2000来说还是有优势的。
3. 这点不是很清楚的就是HD怎么样来截断压缩流到指定大小的?我们知道JPEG2000中根据误差的值来均匀丢弃高频部分的系数;也就是DWT变换中分辨率较大中的系数。当然JPEG2000可以设定不同子带和分量丢弃码流的规则。因此一般有数据被丢弃的时候,频率越高的系数越可能被丢弃,从而带来了高频部分的误差。
那么为什么随着压缩比的提高,JPEG2000不在比HD差呢?
我想这个地方涉及到HD如何在高压缩比情况下丢弃数据;这个需要继续研究。
上面表格中颜色不能显示,可以下载文档。