專利名稱：用于量化的方法和設(shè)備以及用于反量化的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
與本發(fā)明一致的設(shè)備和方法涉及視頻編解碼中的量化和反量化，更具體地講，涉 及使用游程來確定量化步長或修改變換系數(shù)的大小，所述游程是具有連續(xù)零值的變換系 數(shù)。
背景技術(shù)：
根據(jù)視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)(例如，運(yùn)動(dòng)圖像專家組(MPEG)、H.26X等)，通過估計(jì)、變換、 量化和編碼來壓縮視頻數(shù)據(jù)以產(chǎn)生傳輸數(shù)據(jù)流。在估計(jì)步驟中，通過使用視頻的空間相關(guān)的幀內(nèi)估計(jì)或使用視頻的時(shí)間相關(guān)的幀 間估計(jì)來形成將被編碼的視頻數(shù)據(jù)的估計(jì)視頻。在變換步驟，使用多種變換技術(shù)將誤差數(shù)據(jù)變換到變換域，其中，誤差數(shù)據(jù)是估計(jì) 視頻與原始視頻之間的差值。變換技術(shù)的代表性示例包括離散余弦變換(DCT)和小波變 換。量化步驟將變換的系數(shù)值減少至有效數(shù)字比特(significant digital bit)。由 于比特?cái)?shù)量的減少而發(fā)生原始數(shù)據(jù)的損失。由于所有的有損壓縮技術(shù)包括量化步長，因此 不可能完全地恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。然而，能夠增加壓縮率。例如，根據(jù)H. 264/高級(jí)視頻編碼(AVC)的量化由等式1定義為C，= round [ (C+f) /Qs]…(1)其中，C表示原始變換系數(shù)，f表示偏移量，Qs表示量化步長，C’表示量化的變換 系數(shù)，round表示四舍五入操作。參照等式1，作為現(xiàn)有技術(shù)公知的，變換系數(shù)被劃分成預(yù)定的量化步長Qs來執(zhí)行 量化。這里，量化步長Qs具有通過量化參數(shù)(QP)預(yù)定的值，而非根據(jù)視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的變量 值。例如，在H. 264/AVC中，量化步長Qs具有如下面表1顯示的通過QP預(yù)定的值。[表1]

QP012345678910Qs0. 6250. 68750. 81250. 87511. 1251. 251. 3751. 6251. 752QP182430364248Qs510204080160 根據(jù)如上所述的本領(lǐng)域的量化技術(shù)，以片段或宏塊為單位使用具有固定值的步長 來執(zhí)行量化。根據(jù)ζ字形掃描(zigzag scan)順序等來按一維矢量排列量化的變換系數(shù)， 并對(duì)信息編碼。這里，所述信息對(duì)于解碼非零變換系數(shù)是必需的，游程指示來自排列的量化的變換系數(shù)的連續(xù)零的長度等。此外，在現(xiàn)有領(lǐng)域的量化技術(shù)中，與游程的長度的成比例地分配比特來執(zhí)行編碼。 這是因?yàn)楸忍貙⒈环峙浣o具有“0”值的量化的變換系數(shù)。然而，作為具有“0”值的連續(xù)變 換系數(shù)的游程沒有充分地影響視頻的峰值信噪比(PSNR)。因此，未有效地實(shí)現(xiàn)與游程的長 度成比例的比特的分配。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)方案本發(fā)明提供了一種用于在變換系數(shù)的量化期間考慮游程的長度來修改量化步長 的量化方法和設(shè)備，以提高壓縮效率。本發(fā)明還提供了一種用于考慮游程的長度來修改量化的變換系數(shù)的大小的量化 方法和設(shè)備，以提高壓縮效率。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的包括量化設(shè)備的視頻編碼設(shè)備的框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的量化設(shè)備的框圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的Z字形掃描順序；圖4是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的量化方法的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的量化設(shè)備的框圖；圖6A和6B分別示出當(dāng)使用現(xiàn)有技術(shù)的量化方法來量化變換系數(shù)時(shí)產(chǎn)生的比特的 數(shù)量和當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的量化方法來量化變換系數(shù)時(shí)產(chǎn)生的比特 的數(shù)量；圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的量化方法的流程圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的包括反量化設(shè)備的視頻解碼設(shè)備的框圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的反量化設(shè)備的框圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的反量化方法的流程圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的反量化設(shè)備的框圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的反量化方法的流程圖。最佳實(shí)施方式根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種量化視頻的方法，所述方法包括根據(jù)預(yù)定的掃 描順序來排列具有預(yù)定的大小的變換塊的變換系數(shù)；計(jì)算指示位于排列的變換系數(shù)中的非 零變換系數(shù)之前的連續(xù)零變換系數(shù)的數(shù)量的游程的長度；使用游程的長度，確定量化非零 變換系數(shù)所必需的量化步長。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于量化視頻的設(shè)備，所述設(shè)備包括排列 器，根據(jù)預(yù)定的掃描順序來排列具有預(yù)定的大小的變換塊的變換系數(shù)；計(jì)數(shù)器，計(jì)算指示位 于排列的變換系數(shù)中的非零變換系數(shù)之前的連續(xù)零變換系數(shù)的數(shù)量的游程的長度；量化步 長確定器，使用游程的長度來確定量化非零變換系數(shù)所必需的量化步長。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種量化視頻的方法，所述方法包括根據(jù)預(yù)定的 掃描順序來排列量化的變換塊的量化的變換系數(shù)；計(jì)算指示位于排列的量化的變換系數(shù)中的量化的非零變換系數(shù)之前的量化的連續(xù)零變換系數(shù)的數(shù)量的游程的長度；使用游程的長 度來修改量化的非零變換系數(shù)的大小。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于量化視頻的設(shè)備，所述設(shè)備包括排列 器，根據(jù)預(yù)定的掃描順序來排列量化的變換塊的量化的變換系數(shù)；計(jì)數(shù)器，計(jì)算指示位于排 列的量化的變換系數(shù)中的非零變換系數(shù)之前的連續(xù)零變換系數(shù)的數(shù)量的游程的長度；修改 器，使用游程的長度來修改量化的非零變換系數(shù)的大小。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種反量化視頻的方法，所述方法包括從接收的 比特流提取將被解碼的當(dāng)前塊的量化的變換系數(shù)；計(jì)算指示位于量化的變換系數(shù)中的量化 的非零變換系數(shù)之前的量化的連續(xù)零變換系數(shù)的數(shù)量的游程的長度；使用游程來確定用于 反量化所述量化的非零變換系數(shù)的反量化步長；使用確定的反量化步長來反量化所述量化 的非零變換系數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種反量化視頻的方法，所述方法包括反量化將 從接收的比特流被解碼的當(dāng)前塊；計(jì)算指示位于反量化的變換系數(shù)中的反量化的非零變換 系數(shù)之前的反量化的連續(xù)零變換系數(shù)的數(shù)量的游程的長度；使用游程的長度來修改反量化 的非零變換系數(shù)的大小。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，能夠考慮游程的長度確定用于量化非零變換系數(shù)的量化 步長來減少產(chǎn)生的比特的數(shù)量而不顯著地降低視頻質(zhì)量。此外，能夠考慮在前位置中的游程的長度來修改量化的變換系數(shù)的大小以提高視 頻的壓縮效率而不顯著地降低視頻質(zhì)量。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括量化設(shè)備的視頻編碼設(shè)備的框圖。參照?qǐng)D1，視 頻編碼設(shè)備100包括運(yùn)動(dòng)估計(jì)器102、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器104、幀內(nèi)估計(jì)器106、減法器107、變換 器108、量化器110、熵編碼器112、反量化器114、反變換器116、加法器117、濾波器118和 幀存儲(chǔ)器120。運(yùn)動(dòng)估計(jì)器102和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器104執(zhí)行幀間估計(jì)來搜索將被編碼的當(dāng)前塊的估計(jì) 塊的參考圖片。如果運(yùn)動(dòng)估計(jì)器102搜索幀存儲(chǔ)器120中存儲(chǔ)的參考圖片，并從而檢測(cè)到 與當(dāng)前塊最相似的估計(jì)塊，則運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器104基于檢測(cè)的估計(jì)塊產(chǎn)生當(dāng)前塊的估計(jì)塊。幀內(nèi)估計(jì)器106使用與當(dāng)前塊空間相鄰的像素的值來產(chǎn)生當(dāng)前塊的估計(jì)塊。根據(jù) 考慮率失真(rate-distortion，R-D)代價(jià)確定的最優(yōu)幀內(nèi)估計(jì)方向，相鄰像素的值被用作 當(dāng)前塊的估計(jì)值。如果運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器104或幀內(nèi)估計(jì)器106產(chǎn)生當(dāng)前塊的估計(jì)塊，則減法器107產(chǎn)生 作為當(dāng)前塊與估計(jì)塊之間的誤差值的殘數(shù)。變換器10將殘數(shù)變換到頻域來產(chǎn)生并輸出變 換塊。例如，變換器108使用離散余弦變換(DCT)來執(zhí)行變換。量化器110量化變換塊的變換系數(shù)來輸出量化的變換系數(shù)。如將在后面所描述 的，根據(jù)本發(fā)明的一方面，量化器110可根據(jù)預(yù)定的掃描順序按一維矢量格式來排列變換 塊的變換系數(shù)，并確定與游程的長度成比例的量化步長來執(zhí)行量化。此外，根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，量化器110可根據(jù)一般量化方法來量化變換塊的變換系數(shù)，根據(jù)預(yù)定的掃描順序按一維矢量格式來排列量化的變換塊的量化的變換系數(shù)，從量化的非零變換系數(shù)減去在前 的游程的長度來修改量化的非零變換系數(shù)的大小。熵編碼器112對(duì)量化的變換系數(shù)進(jìn)行可變長編碼來將量化的變換系數(shù)變換為比 特流。這里，可將二進(jìn)制信息添加到比特流，其中，二進(jìn)制信息指示是否按塊、片段或幀單元 使用游程來執(zhí)行量化。例如，如果指示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的量化方法量化的塊的二進(jìn)制信息“0” 和指示根據(jù)本發(fā)明的量化方法量化的塊的二進(jìn)制信息“ 1 ”被添加到比特流，則解碼器可使 用這樣的二進(jìn)制信息區(qū)分被用來量化被解碼的塊的方法。反量化器114和反變換器116將量化的變換系數(shù)恢復(fù)成殘數(shù)，加法器116將恢復(fù) 的殘數(shù)添加到估計(jì)塊來恢復(fù)當(dāng)前塊。濾波器118對(duì)恢復(fù)的當(dāng)前塊去塊效應(yīng)濾波并將去塊效 應(yīng)濾波的塊存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器120中，以便去塊效應(yīng)濾波的塊被用于下一個(gè)塊的幀內(nèi)或幀間 估計(jì)?，F(xiàn)在將詳細(xì)地描述圖1的量化器110的結(jié)構(gòu)和操作。圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的量化設(shè)備的框圖。參照?qǐng)D2，根據(jù)示例性實(shí)施 例的量化設(shè)備200包括排列器210、計(jì)數(shù)器220、量化步長確定器230和量化執(zhí)行器240。排列器210根據(jù)預(yù)定的掃描順序讀取變換塊的變換系數(shù)，然后按一維矢量格式排 列變換系數(shù)。這里，預(yù)定的掃描順序可以是包括圖3顯示的Z字形掃描(zigzag scan)順 序、光柵掃描順序(未示出)等的多種掃描順序之一。計(jì)數(shù)器220基于排列的變換系數(shù)的非零變換系數(shù)(在下文中被稱為有效變換系數(shù) (significant transform coefficient))來計(jì)算指示位于前述有效變換系數(shù)與連續(xù)的零 之間的變換系數(shù)的數(shù)量(或長度)的游程。例如，當(dāng)根據(jù)Z字形掃描順序排列的預(yù)定大小 的變換塊的變換系數(shù)是“0 0 -4 7 0 0 0 0 3... ”時(shí)，計(jì)數(shù)器220計(jì)算有效變換系數(shù)“_4”、 “7”和“3”的每一個(gè)的零變換系數(shù)的數(shù)量。這里，零變換系數(shù)位于前述有效變換系數(shù)之間。 由于兩個(gè)連續(xù)零變換系數(shù)位于有效變換系數(shù)“_4”之前，因此有效變換系數(shù)“_4”的游程是 “2”。由于沒有零變換系數(shù)位于有效變換系數(shù)“7”之前，因此有效變換系數(shù)“7”的游程是 “0”。由于四個(gè)連續(xù)的零變換系數(shù)位于有效變換系數(shù)“3”之前，因此有效變換系數(shù)“3”的游 程是“4”。量化步長確定器230使用各個(gè)有效變換系數(shù)的游程來確定量化各個(gè)有效變換系 數(shù)所必需的量化步長。詳細(xì)地講，量化步長確定器230確定將被應(yīng)用到各個(gè)有效變換系數(shù) 的量化的量化步長，以便量化步長與各個(gè)有效變換系數(shù)的游程成比例。例如，當(dāng)?shù)谝涣炕?長Q g被預(yù)設(shè)為根據(jù)QP來量化變換塊，有效變換系數(shù)的游程是正整數(shù)N并且預(yù)定的比例因 子是正實(shí)數(shù)a時(shí)，量化步長確定器230將使用下面的等式2計(jì)算的第二量化步長Qnew確定 為用于量化有效變換系數(shù)的最終量化步長Q· = (l+a)*M*Q。rg......(2)參照等式2，當(dāng)根據(jù)QP預(yù)設(shè)的量化步長是第一量化步長Qtffg時(shí)，第一量化步長 Qwg被改變?yōu)榕c游程成比例的新的量化步長(即，第二量化步長QnOT)，所述游程指示有效 變換系數(shù)與在前的有效變換系數(shù)之間的零變換系數(shù)的長度。如果有效變換系數(shù)的游程是 “0”(即，N = 0)，則原樣使用第一量化步長Q g，代替確定使用上面的等式2確定的第二量 化步長Qmw作為最終量化步長。確定第二量化步長的Qm的方法并不限于上面的等式2。然 而，允許第二量化步長Qm與量化步長的游程的長度成比例的各種方法可被用來將第一量
8化步長Qwg改變?yōu)榈诙炕介LQm。此外，量化步長確定器230可在表(例如，如下面的 表2)中存儲(chǔ)新的量化步長(例如，各個(gè)QP的第二量化步長Qmw)，其中，所述新的量化步長 被預(yù)設(shè)為與游程的長度成比例。量化步長確定器230還可從使用QP和游程作為參數(shù)的表 2來確定被應(yīng)用到當(dāng)前有效變換系數(shù)的量化步長。[表 2]
權(quán)利要求
一種量化視頻的方法，包括排列變換塊的變換系數(shù)；計(jì)算各個(gè)非零變換系數(shù)的游程的長度，其中，所述游程的長度是位于排列的變換系數(shù)中的非零變換系數(shù)的每一個(gè)之前的連續(xù)零變換系數(shù)的數(shù)量；基于非零變換系數(shù)的每一個(gè)的游程的長度，確定用于量化非零變換系數(shù)的每一個(gè)的量化步長。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，用于量化非零變換系數(shù)的量化步長與非零變換系 數(shù)的每一個(gè)的游程的長度成比例。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，第一量化步長(Qwg)根據(jù)量化參數(shù)(QP)來量化變 換塊，非零變換系數(shù)的每一個(gè)的游程的長度(N)是正整數(shù)，“a”是比例因子，第二量化步長 Qnew使用下面的等式被計(jì)算并被確定為用于量化變換系數(shù)的最終量化步長IQnew = (l+a)*N*Q g。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，如果游程的長度是“0”，則第一量化步長被確定為 用于量化變換系數(shù)的最終量化步長。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將二進(jìn)制信息添加到比特流，其中，所述二進(jìn)制 信息指示是否以變換塊為單位使用排列的變換系數(shù)中的非零變換系數(shù)的每一個(gè)的游程的 長度來執(zhí)行量化。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，變換塊的變換系數(shù)具有根據(jù)掃描順序的大小。
7.一種用于量化視頻的設(shè)備，包括排列器，排列變換塊的變換系數(shù)；計(jì)數(shù)器，計(jì)算各個(gè)非零變換系數(shù)的游程的長度，其中，所述游程的長度是位于排列的變 換系數(shù)中的非零變換系數(shù)的每一個(gè)之前的連續(xù)零變換系數(shù)的數(shù)量；量化步長確定器，基于非零變換系數(shù)的每一個(gè)的游程的長度來確定用于量化非零變換 系數(shù)的量化步長。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，量化步長確定器確定用于量化非零變換系數(shù)的量 化步長，從而量化步長與非零變換系數(shù)的每一個(gè)的游程的長度成比例。
9.如權(quán)利要7所述的設(shè)備，其中，第一量化步長(Q g)根據(jù)量化參數(shù)(QP)量化變換塊， 非零變換系數(shù)的每一個(gè)的游程的長度(N)是正整數(shù)，“a”是比例因子，量化步長確定器使用 下面的等式計(jì)算第二量化步長(Qmw)，將第二量化步長確定為用于量化變換系數(shù)的最終量 化步長，并且如果游程的長度為“0”，則將第一量化步長確定為最終量化步長。IQnew = (l+a)*N*Q g。
10.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，變換塊的變換系數(shù)具有根據(jù)掃描順序的大小。
11.一種量化視頻的方法，包括根據(jù)掃描順序排列量化的變換塊的量化的變換系數(shù)；計(jì)算各個(gè)量化的非零變換系數(shù)的游程的長度，其中，所述游程的長度是位于排列的量 化的變換系數(shù)中的量化的非零變換系數(shù)的每一個(gè)之前的量化的連續(xù)零變換系數(shù)的數(shù)量；基于量化的非零變換系數(shù)的每一個(gè)的游程的長度來修改量化的非零變換系數(shù)的每一個(gè)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，修改量化的非零變換系數(shù)的每一個(gè)的步驟包括從量化的非零變換系數(shù)的每一個(gè)的絕對(duì)值減去量化的非零變換系數(shù)的每一個(gè)的游程 的長度；將相減結(jié)果值確定為量化的非零變換系數(shù)的修改值。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，如果相減結(jié)果值為負(fù)，則將量化的非零變換系數(shù) 修改為“O”。
14.一種用于量化視頻的設(shè)備，包括排列器，根據(jù)掃描順序排列量化的變換塊的量化的變換系數(shù)；計(jì)數(shù)器，計(jì)算各個(gè)量化的非零變換系數(shù)的游程的長度，其中，所述游程的長度是位于排 列的量化的變換系數(shù)中的量化的非零變換系數(shù)之前的量化的連續(xù)零變換系數(shù)的數(shù)量；修改器，基于量化的非零變換系數(shù)的每一個(gè)的游程的長度來修改量化的非零變換系數(shù) 的每一個(gè)。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，修改器從量化的非零變換系數(shù)的每一個(gè)的絕對(duì) 值減去量化的非零變換系數(shù)的每一個(gè)的游程的長度，并將相減結(jié)果值確定為量化的非零變 換系數(shù)的修改值。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，如果相減結(jié)果值為負(fù)，則修改器將量化的非零變 換系數(shù)修改為“O”。
17.一種反量化視頻的方法，包括從接收的比特流提取將被解碼的當(dāng)前塊的量化的變換系數(shù)；計(jì)算各個(gè)量化的非零變換系數(shù)的游程的長度，其中，所述游程的長度是位于量化的變 換系數(shù)中的量化的非零變換系數(shù)的每一個(gè)之前的量化的連續(xù)零變換系數(shù)的數(shù)量；使用量化的非零變換系數(shù)的每一個(gè)的游程的長度，確定用于反量化量化的非零變換系 數(shù)的反量化步長；使用確定的反量化步長來反量化量化的非零變換系數(shù)。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，用于反量化量化的非零變換系數(shù)的反量化步長 被確定與量化的非零變換系數(shù)的每一個(gè)的游程的長度成比例。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，第一反量化步長(IQ g)根據(jù)量化參數(shù)(QP)反量 化變換塊，量化的非零變換系數(shù)的每一個(gè)的游程的長度(N)是正整數(shù)，“a”是比例因子，第 二反量化步長IQnrat使用下面的等式被計(jì)算并被確定為用于反量化量化的變換系數(shù)的最終 反量化步長IQnew = (l+a)*N*IQ。rg。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，如果游程的長度為“0”，則第一反量化步長被確 定為用于反量化量化的變換系數(shù)的最終反量化步長。
21.一種反量化視頻的方法，包括反量化將從接收的比特流解碼的當(dāng)前塊；計(jì)算各個(gè)反量化的非零變換系數(shù)的游程的長度，其中，所述游程的長度是位于反量 化的變換系數(shù)中的反量化的非零變換系數(shù)的每一個(gè)之前的反量化的連續(xù)零變換系數(shù)的數(shù) 量；基于反量化的非零變換系數(shù)的每一個(gè)的游程的長度來修改反量化的非零變換系數(shù)的 每一個(gè)。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，修改反量化的非零變換系數(shù)的每一個(gè)的步驟包 括將反量化的非零變換系數(shù)的每一個(gè)的游程的長度添加到反量化的非零變換系數(shù)的絕對(duì)值。
全文摘要
提供了一種用于使用游程的長度來確定量化步長和修改變換系數(shù)的量化方法和設(shè)備以及反量化方法和設(shè)備，所述游程是具有連續(xù)零值的變換系數(shù)。所述量化設(shè)備能夠修改量化步長，從而使量化步長與在前的游程的長度成比例來量化有效變換系數(shù)。結(jié)果，能夠減少編碼期間產(chǎn)生的比特的數(shù)量而不會(huì)顯著地降低視頻質(zhì)量。
文檔編號(hào)H04N7/24GK101946513SQ200880126809
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2008年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月11日
發(fā)明者李培根, 金素英, 韓宇鎮(zhèn) 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社