CN106688229A - 基于变换域传输高清视频的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出在变换域传输高清视频的方法，作为本发明的一个特征，在高清视频发端，采用多维变换将高清视频转换到变换域。将获得的变换域系数通过离散时间、连续值或准连续值调制，优选地通过时域中的多址复用信道中，并行地传输到高清视频收端。

Description

基于变换域传输高清视频的方法

本申请引用2014年5月30日向美国专利局递交的临时专利申请62，005，396。

技术领域

本发明涉及视频监控***、电视广播***、机器视觉***、虚拟现实***、增强现实***及其他视频***的视频传输。

背景技术

视频传输是很多***和应用的基础组成部分和功能。在一个典型的高清监控***中，多个高清摄像头通过线缆与一个录像机相连。每个摄像头通过连接线缆至少传输一路高清视频到录像机。录像机通常立即显示来自摄像头的现场视频，以监视摄像头现场视野中的现场实景，同时也将现场视频录像，并播放录像。

历史上，视频传输是从模拟传输开始的。闭路电视监控***采用在同轴电缆上传输CVBS(复合视频基带与同步)信号，成为一个全世界部署的有线模拟视频传输***。模拟传输采用模拟调制传输源视频。该源视频是一个时间上和垂直上离散取样、水平上连续、幅度上连续的3维信号。通过电视光栅扫描方式，该源视频信号被转换成时间上连续、幅度上连续的一个模拟信号，如CVBS信号，用于多种多样的传输。随着数字技术的巨大进步，数字视频传输在许多应用中已经取代了或正在取代模拟传输。

现有视频监控***采用多种高清视频传输方法，通过线缆从摄像头向录像机传输高清视频。在一个典型的高清IP(互联网协议)视频监控***中，百万像素级的高清IP摄像头采用如H.264那样的重度视频压缩技术，把数字高清源视频压缩成大约10Mb/s或更低比特率的数字式数据。压缩高清视频的数据包装到IP包中，通过以太网电缆传输到网络视频录像机。通过以太网电缆以IP包传输高清视频具有众所周知的缺点。首先，传输距离受限于100米。第二，重度压缩导致图像质量损失。第三，以IP包传输的视频帧产生长延迟和可变延迟，导致视频损失及时性和平滑流动性。第四，IP技术的复杂性导致安装、运营和维护成本高。

很多应用采用无压缩数字视频传输方法。与高清IP摄像头相反，高清SDI(串行数字接口)摄像头通过同轴电缆传输专业级高质量的无压缩数字高清视频。然而，鉴于其极高比特率和非优化调制，高清SDI的典型传输距离也限制在100米左右。

高清IP摄像头和高清SDI摄像头都采用数字传输。数字视频传输先把数字源视频，即时间上、水平上和垂直上离散、幅度上离散的3维信号，表达成数字式数据，再采用多种数字调制方法，以时间上离散、幅度离散的数字传输信号传输数字式数据。采用100base-TX模式的快速以太网接口的IP摄像头，以3个离散电平的脉冲信号来传输数字式数据。其他采用1000base-TX模式的千兆以太网接口的IP摄像头，以5个离散电平的脉冲信号来传输数字式数据。这些传输数字式数据的离散信号值，如离散电平值，称为星座。

数字接收机需要根据含有噪声和干扰的接收信号判决发送的离散信号值。通常，随着传输距离加大到一定长度，判决出错和数字比特误码迅速增加，变成不可使用。这称为数字悬崖效应。虽然数字传输具有可以采用包括高效数字压缩和数字调制的先进数字处理技术的优势，达到高效，然而其从内在本质上受到数字悬崖效应的损伤。相反地，模拟视频传输采用模拟调制，产生时间上连续和幅度上连续的信号，没有无星座，接收端无需判决，因而没有数字悬崖效应，具有能平滑渐变降低质量的优秀特性。这称为渐变降质。

为了寻找长距离、低成本的传输方法，业内又将模拟传输复活，用于高清传输。专利【1】【2】中最近公开的方法采用高清模拟复合视频传输，称为HD-CVI。与CVBS信号相似，亮度图像经光栅扫描方式转换成亮度信号，在基带传输。两个色度图像经光栅扫描方式转换成两个色度信号，再经过正交幅度调制(QAM)后，在高频通带传输。与CVBS不同的是，高频通带的色度信号频谱位于基带亮度信号频谱之上，与基带亮度频谱不重叠。HD-CVI能在300到500米的同轴电缆上传输高清模拟复合视频。基于模拟视频传输的本性，HD-CVI能以渐变下降的质量穿过电缆。

然而，模拟视频传输方法没有采用数字处理技术的优势，其性能大为受限。首先，源视频具有很强的空间和时间相关性和冗余，这已获公认。当HD-CVI方法通过光栅扫描方式无压缩地直接将二维空间图像信号转化为一维时间信号，没有利用相关性和冗余来提高传输的视频质量。与之相对，已经建立的各种数字图像压缩技术，包括JPEG，JPEG 200，H.264帧内编码等，都利用空间相关性和冗余，只使用无压缩图像的一小部分比特率，就获得较高质量的重建图像。然而，这些数字压缩技术自然不提供模拟视频传输方法的渐变降质的优秀特性。其次，现代通信已发展出高效调制技术，如OFDM(正交频分复用调制)，能更好地对抗信道对传输信号的损伤，也未被模拟传输方法采用。

因此，需要新的方法来传输高清视频，提供渐变降质的优秀特性，并能够利用源视频的相关性和冗余以及高效率的调制技术，能高质量长距离地传输视频。

发明内容

本发明提出在变换域传输高清视频的方法。作为本发明的一个特征，在高清视频发端，采用多维变换将高清视频转换到变换域。将获得的变换域系数通过离散时间连续值或准连续值调制，优选地通过时域中的多址复用信道中，并行地传输到高清视频收端。

在本发明的一个实施例中，在视频发端，对高清源视频的每个视频帧图像采用2D-DCT(二维离散余弦变换)。根据OFDMA(正交频分多址)的多址复用接入方案，将得到的DCT系数分配到OFDM符合的子载波上。通常通过IFFT(快速傅立叶反变换)，将OFDM符号转换到时域，将所得到的时域信号通过信道传输到高清视频收端。这种方法被称为DCT-OFDMA传输方法。从理论上讲，在DCT-OFDMA传输方法的DCT系数的值可以根据图像信号而连续变化。当DCT-OFDMA传输方法用于传输时间和空间上离散采样、但连续取值的3维源视频(称为抽样视频)时，DCT-OFDMA方法产生连续取值的DCT系数。因此，与常规的数字OFDM调制相反，DCT-OFDMA传输方法中分配到子载波、并调制子载波的值，也就是DCT系数，是可以连续取值的，没有任何方式的星座。这种OFDM子载波称为连续OFDM子载波。在DCT-OFDMA传输的方法中的这种OFDM调制方法称为连续OFDM调制。在时域，连续OFDM调制产生时间上离散但连续取值的传输信号。当抽样视频满足Nyquist采样定理的要求时，可以用采样视频无任何失真地重建原始模拟视频。因此，DCT-OFDMA方法在连续调制时，等效为一种新的模拟视频传输方法，可被视为相应的新的模拟传输方法的离散实现。实际上，DCT-OFDMA方法通常用于传输数字源视频。当抽样视频被转换为数字视频时，由于连续取值的像素通常被高精度量化，数字像素值是连续像素值的数字近似，虽然数学上数字像素值是离散取值的，但在一定的工程意义上是近似于连续取值。例如，当量化噪声低于人类视觉阈值时，高精度的数字视频可以在视觉上与原始模拟源视频不能区分。再例如，当原始模拟视频的量化噪声接近或低于接收机本底噪声时，经过传输后，数字视频达到或接近与模拟视频几乎等同的性能。近似连续取值的数字信号是连续取值信号的数字近似，被称为准连续取值的数字信号，或准连续数字信号。此外，一个准连续值也可由涉及一个或多个准连续值的运算而产生。因此，当数字像素是准连续值时，DCT-OFDMA方法产生准连续值的DCT系数，并进一步在OFDM符号中产生准连续谱线和子载波。这种OFDM调制被称为准连续OFDM调制。在时域，准连续OFDM调制产生时间上离散但准连续取值的传输信号。准连续调制的DCT-OFDMA方法等效于一个具有量化噪声的新的模拟视频传输方法，并可视为相应的新的模拟传输方法在有限比特精度下的数字近似实现。在本发明的特定实施例中，OFDM符号的某些子载波用于带有星座的数字调制，传输数字式数据。这些子载波被称为数字OFDM子载波。与准连续OFDM子载波相反，调制数字OFDM子载波的值是准确的离散值，没有任何近似。这些准确的离散值是选自离散的数字星座集合。在实际***中，准连续调制往往采用高精度和巨大的离散值集，以更好地近似连续调制，而数字调制往往限于小的离散值集，以保持判决出错率低或几乎为零。例如，当数字DCT系数由12比特近似时，用于调制OFDM子载波的准连续复数谱线取自于具有约1600万个离散值的集合，而采用QPSK(正交相移键控)调制的数字OFDM调制则取自于只有4个离散值的集合。

在本发明的另一实施例中，在高清视频发端，高清视频每帧视频图像经过空间域2D-DCT(二维离散余弦变换)变换。根据CDMA(码分多址)的多址复用方案将得到的DCT系数分配到不同的扩频码或扩频序列上，分别与扩频序列算数相乘，调制扩频序列，所有已调制序列都叠加在一起，在时域发送到高清视频收端。这种方法被称为DCT-CDMA传输方法。同样地，在理论上DCT-CDMA传输方法的DCT系数的值可以不断根据视频信号而连续取值。当DCT-CDMA方法传输抽样视频时，该方法产生连续取值的DCT系数。分配到扩频序列后，与通常的CDMA数字调制相反，与扩频序列相乘的基带信号(被扩频信号)和相乘后得到的已调制序列的幅度都是可以连续变化的，没有任何方式的星座。这种扩频序列被称为连续CDMA扩频序列。这种CDMA调制方法称为连续CDMA调制。实际上，当DCT-CDMA传输方法传输数字源视频时，产生准连续的DCT系数，以及离散时间、准连续取值的传输信号。这种采用准连续取值的基带信号或被扩频信号的CDMA调制被称为准连续CDMA调制。在本发明的某些实施例中，一些扩频序列采用数字调制，以具有星座的数字调制传输数字式数据。这些扩频序列被称为数字CDMA序列。

为了简洁起见，以下描述不严格区分连续值或准连续值调制，以其中任意一种说明本发明的方法。

在本发明的特定实施例中，在高清视频发端，高清视频各帧图像分为小的变换块，如8x8像素的正方形块或16x16像素的正方形块，其中8×8像素代表8像素宽、8像素高，16x16像素与此类推。每个块称为一个变换块。空间变换在原始图像的每个变换块上进行，从而将一个变换块转换成同样大小DCT系数块。

在本发明的另一个实施例中，在高清视频发端，并不发送原始源视频，而是发送由源视频经预测编码产生的残差视频。在高清视频发端中，高清视频的每个图像被分割成小的变换块后，高清视频发端为每个变换块生成一个预测块。将预测块从源视频的变换块中减去，产生残差变换块，每个残差变换块转换成同样大小的DCT系数块。生成预测块的方法有多种。在本发明的一个实施例中，高清视频发端从同一帧图像中已处理的相邻的变换块按照一定的预测方法生成一个预测块，如H.264编码器和其他的帧内预测。在本发明的另一实施例中，高清视频发端从已处理和发送的过去帧或未来帧图像中，根据具体的预测方法产生一个图像预测块，如H.264编码器的帧间预测。产生预测的方法超出了本发明的范围。

由于源视频的无压缩图像的性质，2D-DCT变换产生的水平和垂直DCT频率均为零的DCT直流系数往往很大。在本发明的一个实施例中，在高清视频发端中，从已经处理的块的像素中产生一个直流系数预测，并从原始的直流系数减去直流系数预测。直流系数预测可以由一个小于1的一个因子缩小，以减少误差传播。残差的直流系数以及其余的交流系数(其水平或垂直的空间频率不为零)再以相同的方式通过后续进一步处理。在本发明的另一实施例中，残差的直流系数进一步经过数字量化、编码和数字调制传输，如在JPEG中的DPCM直流系数编码。这些方法被称为的直流系数的差分编码。当直流系数作差分编码后，一个DCT系数块包括残差直流系数和交流系数，或如果直流系数采用数字调制，则只包括交流系数。当无直流系数差分编码时，DCT系数块包括直流系数和交流系数。产生直流系数预测的方法超出了本发明的范围。

在本发明的一个实施例中，在高清视频发端中所得到的DCT系数不经过数字量化，而是直接分配到准连续调制。虽然DCT系数通常用有限比特数的数字信号来表示，但数字系数信号是一个用有限精度表示的准连续值。因此，没有进一步的数字量化，全精度的数字系数信号被送到准连续调制。在本发明的另一实施例中，所得到的DCT系数根据特定的量化表进行数字量化，如JPEG中的量化表，然后量化后的DCT系数被分配到准连续调制。在本发明的另一实施方案中，如果DCT系数的幅度低于一个特定的阈值，这些小的DCT系数被置零，而其他幅度大的系数则不变，不经过量化。所有的零DCT系数和置零的DCT系数在发明中都称为零DCT系数。

在本发明的一个特定的实施例中，在高清视频发端中，邻近的DCT系数块组成一个归一化区。一个归一化区可以包含一个或多个DCT系数块，或整个图像的DCT系数块。在归一化区中的每个系数由一个参数放大或缩小，这个参数称为拉伸因子。拉伸因子可以由归一化区内所有系数平均加权平方和或者归一化区产生的时域信号的峰值等于或接近于某一个特定值来确定。拉伸因子作为辅助数据，通过数字调制发送到视频收端，以便反拉伸，去归一化。

在本发明的一个实施例中，DCT系数被分配到准连续DCT-OFDMA传输方法的OFDM子载波上，这个过程称为映射。有各种各样的映射方法。在本发明的一个特定的实施例中，在高清视频发端中，邻近的DCT系数块组成一个传输区。在同一个传输区内的所有DCT系数块内的DCT系数被并行映射到同一个OFDM符号的各个子载波上。传输区可以包含一个或多个DCT系数块，这取决于变换块的大小和每个OFDM符号的可用子载波的数量。在本发明的另一个特定的实施例中，一个如JPEG或H 264那样的之字形扫描将二维DCT系数块所有的DCT系数转换为一个一维数组，称为块系数数组。然后，同一传输区内的所有块的块系数数组交织产生区系数数组，其包括所有在该区内的DCT系数。最后，根据特定映射方法，将区系数数组的所有DCT系数分配到准连续OFDM符号的各个子载波上。

有各种各样的映射方法将区系数数组映射到OFDM符号上。在本发明的一个实施例中，该区系数数组的DCT系数顺序分配到准连续OFDM的子载波上，使得空间频率最低的DCT系数分配到准连续OFDM符号中时间频率最低的子载波上。在本发明的另一实施例中，该区系数数组的所有非零DCT系数分配到DCT-OFDMA传输方法的准连续OFDM子载波上，而零DCT系数被跳过，不分配。每个非零系数之前被跳过的零系数的数目通过数字OFDM子载波传输到高清视频收端。在本发明的另一实施方案中，区系数数组的非零DCT系数以一个特定的顺序分配到DCT-OFDMA传输方法的准连续OFDM子载波上，使得幅值最大的非零DCT系数分配到时间频率最低的准连续OFDM子载波上。零DCT系数被跳过。非零系数的位置信息通过数字OFDM子载波发送到高清视频收端。这称为最大至最低映射。

在本发明的另一实施例中，在DCT-CDMA传输方法中，DCT系数被分配到准连续扩频序列上。如果CDMA的扩频序列不具有平坦的频谱特性，即不是白色的，例如正交沃尔什码，DCT-OFDMA映射方法同样适用于DCT-CDMA的映射。如果CDMA的扩频序列具有平坦的频谱特性，即是白色的，如伪随机序列，一些方法，如DCT-OFDMA的最大至最低映射方法映射不适用于CDMA映射，而其余映射方法则可适用。

在本发明的一个实施例中，每个OFDM符号转换为时域后，用数字OFDM调制常用的CP(循环前缀)，CS(循环后缀)或ZP(补零)方式扩展。在本发明的另一实施例中，每个OFDM符号不用CP，CS或ZP扩展。

在本发明的一个实施例中，所得到的时域传输信号在基带上是复数值的。复数值的基带信号被转换成通带信号，通过信道传输，如无线信道。在本发明的另一实施例中，所得到的时域传输信号在基带中是实数值的，并且直接以基带在信道上传输，如同轴电缆。实数基带信号的OFDM调制，称为DMT(离散多音)。为简单起见，除非特别申明，本发明的说明中不从OFDM中区分DMT。

本发明有许多变形实施方式。在本发明的一个实施例中，类似于采用三维(3-D)DCT的数字视频传输***，在视频发端，数字源视频划分为视频段，每个视频段划分为三维长方体像素块或立方体像素块，如8x8x8像素立方体块，其中8x8x8像素表示8像素宽、8高像素高和8个视频帧长。每个三维块由3D-DCT变换。得到的DCT系数分配到DCT-OFDMA方法的子载波上或DCT-CDMA方法的扩频序列上。

在本发明的某些实施例中，在视频发端，本发明所提出的方法产生包括多个输出的传输信号，称为多输出传输信号。通常，多输出传输信号是通过MIMO(多输入多输出)信道传输的，如在一定的约束条件下具有4个发射天线和4个接收天线的无线视频传输***，或在CAT5/CAT6电缆上具有4对驱动器接收器、每对分别在一对单独双绞线上传输的***。在本发明的一个实施例中，在同一时间用多个并行IFFT，从DCT系数并行组装多个OFDM符号。每个OFDM符合分别输出到一个单独的驱动器或发射天线。

需要指出的是，本发明可采用DCT之外的其它变换，包括但不限于DWT(离散小波变换)和DFT(离散傅里叶变换)，将图像或视频信号转换到变换域。可采用OFDMA和CDMA之外的多址复用调制方法，并行传输变换域系数。这都在本发明的原理和范围之内。本发明适用于高清、或较低清晰度、或更高清晰度的视频，以及黑白或彩***。

附图说明

图1示出了一个示例高清720p60采用YUV4:2:0彩色格式的视频帧定时。

图2示出了如何将示例高清图像划分成本发明的条和区的一个实施例。

图3示出了如何将本发明中的区划分成宏块的一个实施例。

图4示出了如何将本发明的宏块划分成变换块的一个实施例。

图5示出了所提出的高清视频传输方法的一个实施例。

图6示出了示例高清720p60经过DCT-OFDMA传输方法产生的一个帧周期内的传输信号的一个实施例。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

现在，本发明的原理和实施例将参考附图详细说明。附图提供实施示例，以便使本领域的技术人员能够实施本发明。值得注意的是，附图和以下实施例并不意味着将本发明的范围限制到单个实施例中。交换部分或全部所描述的或示出的部分，可以产生其它实施例。如方便可及，在附图中相同的附图标记指代相同或相似的部分。其中，这些实施例的某些部分可以利用公知的组件，本说明书将描述如何使用公知的组件，以便于理解本发明，但是公知部件内部则不详细描述，或完全省略，以免混淆本发明。另外，除非明确说明，本说明书中示出单数组件实施例不应该被认为是限定为单数；相反，本发明旨在涵盖包括多个相同组件的其他实施例，反之亦然。此外，除非明确阐述，申请人不为说明书或权利要求书中的任何术语赋予一种罕见的或特殊的含义。另外，本发明说明书中图示的步骤或部件还包含目前和未来知道的等效物。

在下面的说明中，假定以图1所示的YUV4:2:0彩色格式的高清视频720p60为原始源视频，作为示例来说明本发明的原理和一个实施例。高清720p60每秒有60逐行扫描视频帧。每个视频帧周期为1/60秒，如图1中的最外层的矩形表示。每个视频帧有750行扫描线。前30行扫描线是垂直消隐，其持续时间被称为垂直消隐期111。其余720行扫描线是有效视频行，其持续时间被称为垂直正程期112。在74.25MHz频率采样时，每行扫描线有1650个时钟取样。每个扫描线的最后370个取样是水平消隐，其持续时间称为水平消隐期122。每个有效视频行的前1280个取样代表有效的1280个亮度像素，其持续时间称为水平正程期，标记为121。所有垂直正程且水平正程中的亮度像素代表了一个高清视频帧的1280×720像素的高清亮度图像Y。由于色度图像在水平和垂直方向上有2倍下抽样，两个色度图像U和V分别为640×360像素。

在图示的本发明的实施例中，每一个1280×720像素的视频帧图像被划分成变换块，归一化区和传输区，如图2至4所示，以备在下述的本发明的传输方法的处理步骤中使用。首先，高清1280×720图像被划分成45个水平条，从上到下分别标记为201，202…，245，如图2所示。每个水平条为16×1280像素。第二，每个水平条划分为16个区，从左到右，第一水平条201中的区标记为20101，20102，…，20116，直至最后一个水平条245中的区24501，24502，…，24516。每个区是80×16像素。在图示的传输方法的实施例中，这些区被同时用作归一化区和传输区。第三、每个区被分为5个宏块，从左到右标记为301、302、……，305，如图3所示。每个宏块为16×16像素。最后，每个宏块包括一个16×16像素的亮度图像和两个8×8像素的色度图像。16×16像素的亮度图像分成4个亮度块。每一个亮度块是8x8像素，在图4中分别标记为401，402，403和404。两个8×8像素的色度图像分别标记为405和406。在图示的本发明的实施例中，采用了这些8×8像素块作为变换块。

图5示出了本发明的高清视频传输的方法一个实施例。按上述步骤划分之后，所提出的传输方法在源视频的每个视频帧图像上进行下述步骤：

步骤1。块预测步骤510是可选的。在本发明的图示实施例中，对于每个8x8像素的原始图像块，块预测步骤510从同一帧图像或在过去/未来的帧图像的像素中产生一个8×8像素的预测块。从原始图像块中减去预测块，产生残差图像块。生成预测块的方法有多种。这些方法超出了本发明的范围，不予详述。

步骤2。在本发明的图示实施例中，取决于可选块预测是否存在，2D-DCT空间域变换步骤520将每个8×8像素的原始图像块或残差图像块转换到变换域，并产生相同大小的DCT系数块。参加空间变换的块的顺序是可以改变的。在本发明的一个特定实施例中，为了尽量减少处理延迟，第一区20101中的所有块首先被变换，然后下一个区20102被变换，直至最后一个区24516。

步骤3。直流差分编码步骤530是可选的。在本发明的图示实施例中，步骤530产生的DC系数的预测值，从原始的DC系数减去该预测值，产生残差直流系数。残差直流系数被数字量化，编码成数字比特。有各种各样的方法来生成直流系数的预测和编码残差直流系数，例如JPEG标准编码的差分直流编码。这些方法超出了本发明的范围，不予详述。这些方法对于在该领域技能的人员也是熟悉的。

步骤4。量化步骤540是可选的。在本发明的一个实施例中，根据特定的量化表，DCT系数被数字量化。在本发明的另一实施例中，幅值低于特定阈值的小的DCT系数被置零，而其余的大的DCT系数则不变，没有任何数字量化。

步骤5。归一化步骤550是可选的。在本发明的图示实施例中，归一化步骤用同一个数乘以在同一个归一化区中所有的DCT系数，此数称为拉伸因子。在本发明的图示实施例中，在同一个归一化区的所有DCT系数块上计算平均加权平方和。平均加权平方和与某一特定值比较，以此选择一个拉伸因子使得归一化后的平均加权平方等于或接近于该特定值。拉伸因子由离散的数字式比特传送到收端。对于YUV4:2:0彩色各式的示例高清视频720p60，亮度和色度图像可由各自的拉伸因子分别归一化。其中，亮度的平均加权平方和在归一化区内的20个亮度块上计算的，两个色度图像的平均加权平方和则在各自的5个色度块上计算。亮度和色度块由各自的拉伸因子分别缩放。所有3个拉伸因子都由离散的数字式比特传送到收端。

步骤6。在本发明的图示实施例中，采用了一种简单的映射方法560。每个8x8DCT系数块由之字形扫描，转换成一个64个元素长的一维块系数数组。该区共有30个块系数数组。所有的块系数数组交织排列，产生一个1920个元素长的一维区系数数组。第一个块系数数组的第一个元素成为区系数数组的第一个元素。第一个块系数数组的第二个元素成为区系数数组的第三十一个元素等。交织顺序由下述公式给出

区系数数组的元素序号＝(块系数数组的元素序号-1)×30+变换系数块的序号

其中区系数数组的元素序号是一个整数，范围从1到1920，块系数数组的元素序号是一个整数，范围从1到64，变换系数块的序号是一个整数，范围从1到30。

在图示的DCT-OFDMA传输方法的实施例中，映射560顺序地将区系数数组的所有1920个元素，按从低到高的时间频率顺序，分配到准连续OFDM符号的960个子载波的实部和虚部上。顺序分配的准连续子载波可能是不相连的，这是因为一些OFDM子可被保留，有些可能被分配为固定或移动的导频，或数字调制。数字式数据的比特被映射到数字OFDM子载波的星座上。

在图示的DCT-CDMA传输方法的实施例中，映射560顺序地将区系数数组的所有1920个元素，分配到1920个准连续CDMA实调制扩频序列上。或者另外地，映射560还可以将所有1920个实数元素配对，成为960复数元素，并将其分配给960个准连续CDMA复调制扩频序列。同样，数字式数据的比特被映射到数字CDMA扩频序列的星座上。

步骤7。在图示的DCT-OFDMA传输方法的实施例中，IFFT步骤570将OFDM符号从频域变换到时域。根据不同的传输信道，选用1024点复IFFT或2048点实IFFT。在信道是一个单根同轴电缆的情况下，传输信号是在基带中传输的实信号，则选用2048点实IFFT。为了在时域产生实信号，IFFT以共轭对称操作填补高频端另一半的频谱。经过IFFT后，产生2048点实信号波形。对于YUV4:2:0彩色格式的示例高清视频720p60，当在时域的2048实信号波形的采样频率为118.8MHz时，OFDM符号的持续时间恰好等于每个正程扫描行的水平正程期121。

在图示的DCT-CDMA传输方法的实施例中，扩频步骤571将每个DCT系数与分配的扩频序列相乘。虽然DCT系数在数字信号处理电路中是用有限比特数表达的，但是其是准连续取值的，因此步骤571是由算术乘法实现的准连续调制。已调制的扩频序列叠加在一起，产生CDMA信号。对于YUV4:2:0彩色格式的示例高清视频720p60，当采用2048点正交沃尔什码，且在时域的2048实信号波形的采样频率为118.8MHz时，CDMA序列的持续时间恰好等于每个正程扫描行的水平正程期121。在水平消隐期122和垂直消隐期111，存在各种传输选择。例如，发端可以传输原光栅扫描的高清视频信号中的同步和消隐信号。发端也可以发射特定的辅助信号，如特定的训练信号。发端可以被关闭禁用。这些选择已为有该领域技术的人员所知悉，不再详述。在传输之前，得到的时域CDMA信号可以通过上变频后在通带传输，或直接在基带信道上传输到高清视频收端。通常图示的DCT-CDMA传输方法的实例中，一些或所有的步骤是由数字电路进行的。因此，在传输到信道之前，数字表示的信号要通过数模转换器转换成模拟信号。

步骤8。在图示的DCT-OFDMA传输方法的实施例中，CS***步骤580在每个OFDM符号后***CS。在信道是一个单根同轴电缆的情况下，当采用118.8MHz采样频率的2048点实IFFT时，CS的持续时间正好等于水平消隐期122，就是592个118.8MHz取样点。OFDM符号的前592个取样点在OFDM符号后立即重复。同样，在垂直消隐期111内，存在各种传输选择。例如，发端可以传输原光栅扫描的高清视频信号中的同步和消隐信号。发端也可以发射特定的辅助信号，如特定的训练信号。发射器可以被关闭禁用。这些选择已为有该领域技术的人员所知悉，不再详述。在传输之前，得到的时域OFDM信号可以通过上变频后在通带传输，或直接在基带信道上传输到高清视频收端。通常，图示的DCT-OFDMA传输方法的实例中，一些或所有的步骤是由数字电路进行的。因此，在传输到信道之前，数字表示的信号要通过数模转换器转换成模拟信号。

图6示出了示例高清720p60经过DCT-OFDMA传输方法产生的一个视频帧周期内的传输信号的一个实施例。在垂直消隐期111，即前30个扫描行，因光栅扫描的源视频信号没有有效视频，故也不传输有效视频。在每个正程扫描行期间，即扫描行31到750，一个携带80×16像素的图像块的OFDM符号在水平正程期121传输，其CS在同一行的水平消隐期122传输。第一个OFDM符号，标记为60011，传输第一水平条201中的第一区20101的图像信息，其CS，标记为60012，紧随其后。以此类推，最后一个OFDM符号，即第720个OFDM符号，标记为67201，携带最后一个水平条245中的最后一个区24516的图像信息，其CS，标记为67202，紧随其后。

值得注意的是，在图示的本发明的实施例中，可以选择不同的OFDM信号采样频率。较低的采样频率使OFDM符号的持续时间变长，因此CS时间变短，反之亦然。

值得注意的是，当所有的DCT系数采用准连续调制时，实施例中给出的传输方法不发生可变的处理延迟，而是只发生固定的处理延迟。假设输入是光栅扫描的高清视频信号，在图示的本发明的实施例中，高清视频发端理论上的最小延迟是16扫描行行周期。假设收端输出也是光栅扫描的高清视频信号，其理论上的最小延迟也是16扫描行周期。理论上最小的端到端的总延迟是32个扫描行周期。

本发明是根据附图和实施例来说明的。但是应当理解，本发明并不局限于这些实施例。在本发明的方法的变型中，一些步骤的顺序是可以改变的，一些步骤可以组合在一起，有些可以分成多步，有些可以修改。本领域技术人员可以在不脱离所附权利要求限定的本发明的原理和范围内进行修改和变化。

参考文献

[1]Jun Yin et al.,Method and device for transmitting high-definitionvideo signal,Pub.No.CN102724518A,CN1027245188,W02013170763A1,May 6,2012

[2]Jun Yin et al.,Method and device for high-definition digital videosignal transmission,and camera and acquisition equipment,Pub.No.CN102724519A,CN102724519B,W02013170766A1.May 6,2012

Claims (20)

1.一种传输视频的方法，其特征在于，该方法包括：

划分步骤，将视频的像素划分成一个或多个变换块；

变换步骤，将每个变换块变换成一个变换系数块；

映射步骤，将变换系数映射成一个或多个待调制信号帧；

调制步骤，将每个待调制信号帧调制成一个传输信号帧；

其中，视频包括但不限于像素值连续取值的抽样视频和像素值准连续取值的数字视频；

其中，每个变换块包括多个视频像素，

其中，每个变换系数块包括多个变换系数，

其中，每个待调制信号帧至少包括一个连续取值或准连续取值的变换系数，

其中，每个传输信号帧包括多个离散时间、连续取值或准连续取值的信号样本，以待在时域顺序发送。

2.根据权利要求1所述的一种传输视频的方法，其特征在于，

还包括从每个变换块产生一个残差变换块，其包括：对每个变换块产生一个预测块；从为其产生预测块的该变换块中减去该预测块；

其中，变换步骤将每个残差变换块变换成一个变换系数块。

3.根据权利要求1所述的一种传输视频的方法，其特征在于，

还包括从每个变换系数块产生一个残差变换系数块，其包括：对每个变换系数块产生一个预测系数块；从为其产生预测系数块的该变换系数块减去该预测系数块，其中每个残差系数块包括多个残差变换系数，

其中映射步骤将残差变换系数映射成一个或多个待调制信号帧。

4.根据权利要求1所述的一种传输视频的方法，其特征在于，

其中每个传输块包括一个2维变换块，该2维变换块是一个矩形像素块或正方形像素块，其宽度是W像素，高度是H像素，这里W和H是大于1的正整数，

其中划分步骤将视频划分成一个或多个视频帧，并进一步将每个视频帧的图像划分为一个或多个2维变换块，

其中变换步骤用一个变换将每个2维变换块变换成一个变换系数块。

5.根据权利要求4所述的一种传输视频的方法，其特征在于，所述的变换包括但不限于2维离散余弦变换，2维离散小波变换，2维离散傅立叶变换。

6.根据权利要求1所述的一种传输视频的方法，其特征在于，

其中每个传输块包括一个3维变换块，该3维变换块是一个长方体像素块或正方体像素块，其宽度是W像素，高度是H像素，长度是L像素，这里W，H和L是大于1的正整数，

其中划分步骤将视频划分成一个或多个视频段，所述每个视频段包括时间上相连的多个视频帧，并进一步将每个视频段划分为一个或多个3维变换块，

其中变换步骤用一个变换将每个3维变换块变换成一个变换系数块。

7.根据权利要求6所述的一种传输视频的方法，其特征在于，所述的变换包括但不限于3维离散余弦变换，3维离散小波变换，3维离散傅立叶变换。

8.根据权利要求1所述的一种传输视频的方法，其特征在于，进一步包括：数字量化步骤，根据一个或多个量化表，将每个变换系数块的变换系数作数字量化，该量化表包括一个或多个量化步长，该量化步长是正实数，该数字量化包括以下步骤：

将每个变换系数除以量化表中的一个量化步长；

用包括但不限于四舍五入的方法，将所得结果转变为整数。

9.根据权利要求1所述的一种传输视频的方法，其特征在于，进一步包括：数字置零步骤，根据一个或多个量化表，将每个变换系数块中的变换系数作数字置零，该量化表包括一个或多个量化步长，该量化步长是正实数，该数字置零包括以下步骤：

幅度小于某一个量化表的某一个量化步长的每个变换系数被置零；

每个幅度不小于该量化表的该量化步长的每个变换系数保持不变。

10.根据权利要求1所述一种传输视频的方法，其特征在于，

近一步包括：归一化步骤，对变换系数作归一化，其包括以下步骤：将变换系数组成一个或多个归一化区，每个归一化区包括多个变换系数；将每个归一化区的每个变换系数乘以一个拉伸因子，该拉伸因子是一个正实数，且对于同一个归一化区的每个变换系数是相同的，但对不同的归一化区可以是不同的；

其中映射步骤将每个归一化区的拉伸因子以数字式数据包括到待调制信号帧中。

11.根据权利要求1所述的一种传输视频的方法，其特征在于，

近一步包括：归一化步骤，对传输信号样本作归一化，其包括以下步骤：将传输信号帧组成一个或多个归一化区，每个归一化区包括一个或多个传输信号帧；将每个归一化区的每个样本乘以一个拉伸因子，该拉伸因子是一个正实数，且对于同一个归一化区的每个样本是相同的，但对不同的归一化区可以是不同的；

其中映射步骤将每个归一化区的拉伸因子以数字式数据包括到待调制信号帧中。

12.根据权利要求1所述的一种传输视频的方法，其特征在于，映射步骤包括以下步骤：

将多个变换系数组成一个传输区；

将传输区中的所有系数重排序成为一个区系数数组，该区系数数组是按一定顺序排列而得到的1维数组，该顺序包括但不限于：具有较低变换域频率的变换系数排列在前面；具有较高变换域频率的变换系数排列在前面；

将该区系数矩阵包括到待调制信号帧中。

13.根据权利要求1所述的一种传输视频的方法，其特征在于，映射步骤包括以下步骤：

将多个非零变换系数组成一个传输区；

将传输区中的所有系数重排序成为一个区系数数组，该区系数数组是按一定顺序排列而得到的1维数组，该顺序包括但不限于：具有较低变换域频率的非零变换系数排列在前面；具有较高变换域频率的非零变换系数排列在前面；

将该区系数矩阵包括到待调制信号帧中；

将位置信息包括到待调制信号帧中，根据该位置信息可以确定非零系数的位置。

14.根据权利要求1所述的一种传输视频的方法，其特征在于，其中一个准连续值是一个数字值，由将一个连续值作有限比特数量化、用一个由有限比特数决定的离散值集合中的一个离散值对该连续值作数字近似而产生，或者由涉及一个或多个准连续值的运算而产生。

15.根据权利要求1所述的一种传输视频的方法，其特征在于，调制步骤包括但不限于用一种涉及OFDM的调制对一个待调制信号帧调制，包括以下步骤：

如果待调制信号包括数字式数据，采用某种数字调制将数字式数据映射到一个或多个OFDM子载波上；

不使用数字调制，将待调制信号帧中的变换系数分配到一个或多个子载波上；

将OFDM符号变换成一个时域信号帧；

通过对时域信号帧***循环前缀、循环后缀、补零或不作任何处理，产生传输信号帧。

16.根据权利要求15所述的一种传输视频的方法，其特征在于，其中OFDM符号至少包括一个连续值调制的子载波，其实部或虚部或两者都是连续取值的变换系数。

17.根据权利要求15所述的一种传输视频的方法，其特征在于，其中OFDM符号至少包括一个准连续值调制的子载波，其实部或虚部或两者都是准连续取值的变换系数。

18.根据权利要求1所述的一种传输视频的方法，其特征在于，调制步骤包括但不限于用一种涉及CDMA的调制对一个待调制信号帧调制，包括以下步骤：

如果待调制信号包括数字式数据，采用某种数字调制，将数字式数据映射到一个或多个扩频序列，并调制该扩频序列；

不使用数字调制，将变换系数分配到扩频序列，其中被分配的数或者是由一个变换系数构成的一个实数，或者是由一对变换系数分别构成实部和虚部的一个复数，并用该被分配的数与该扩频序列相乘，以调制该扩频序列；

将所有已调制扩频序列相叠加，产生传输信号帧。

19.根据权利要求18所述的一种传输视频的方法，其特征在于，其中至少一个扩频序列是被一个连续值调制，该连续值的实部或虚部或两者都是连续取值的变换系数。

20.根据权利要求18所述的一种传输视频的方法，其特征在于，其中至少一个扩频序列是被一个准连续值调制，该准连续值的实部或虚部或两者都是准连续取值的变换系数。