包含量化或逆量化程序的信號處理裝置及信號處理方法【專利摘要】本發(fā)明涉及包含量化或逆量化程序的信號處理裝置及信號處理方法。根據(jù)本發(fā)明的信號處理裝置，包含一記憶模塊與一展開模塊。該記憶模塊中儲存有多個初始系數(shù)。該展開模塊用以將該多個初始系數(shù)中的N個初始系數(shù)映射至一量化表格中，做為N個參考量化權(quán)重。N為大于2的整數(shù)。該N個參考量化權(quán)重于該量化表格中并非排列于同一直線上。該展開模塊考量待決定的一目標量化權(quán)重于該量化表格中與該N個參考量化權(quán)重間各自的一概略距離，并據(jù)此利用該N個參考量化權(quán)重內(nèi)插產(chǎn)生該目標量化權(quán)重?！緦＠f明】包含量化或逆量化程序的信號處理裝置及信號處理方法
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[0001]本發(fā)明與影像編碼/解碼技術(shù)相關(guān)，并且尤其與影像編碼/解碼程序中的量化技術(shù)相關(guān)?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]隨著通信技術(shù)的進步，數(shù)字電視廣播漸趨成熟、普及。除了經(jīng)由電纜線路傳送外，數(shù)字電視信號也可透過基站或人造衛(wèi)星等設(shè)備以無線信號的型態(tài)被傳遞。為了兼顧提升畫面品質(zhì)和降低傳輸數(shù)據(jù)量的需求，傳送端通常會將待傳遞的影像及聲音信號編碼、壓縮。相對應(yīng)地，接收端必須正確地將收到的信號解碼、解壓縮，始能還原影音信號。[0003]圖1㈧呈現(xiàn)一影像編碼系統(tǒng)的局部功能方塊圖范例。幀內(nèi)預(yù)測(intra-predict1n)模塊12分別針對一視頻幀中的各個影像區(qū)塊進行幀內(nèi)預(yù)測程序，以產(chǎn)生其亮度殘余值(residual)矩陣。幀內(nèi)預(yù)測模塊12選出的亮度殘余值矩陣被提供至離散余弦轉(zhuǎn)換(discretecosinetransform,DCT)模塊14，進行DCT程序，以產(chǎn)生一DCT系數(shù)矩陣。為了進一步降低數(shù)據(jù)量，二次轉(zhuǎn)換(secondarytransform)模塊16會對該DCT系數(shù)矩陣中的低頻成分施以二次轉(zhuǎn)換。隨后，經(jīng)過二次轉(zhuǎn)換后的低頻成分及其他未經(jīng)二次轉(zhuǎn)換的高頻DCT系數(shù)在量化模塊18被重新結(jié)合并且施以量化程序。[0004]進行量化程序時所需要的量化表格(quantizat1ntable)儲存于記憶模塊15中。量化表格為一量化權(quán)重值矩陣，其大小與DCT系數(shù)矩陣相同。若DCT模塊14輸出的DCT系數(shù)矩陣的大小為NXN，量化表格的大小也會是NXN。為了節(jié)省存儲器空間，某些量化表格尺寸較大(例如16X16或32X32)的影像編碼系統(tǒng)會改采如圖1(B)所示的架構(gòu)。在這種架構(gòu)中，儲存于記憶模塊15中的并非完整的量化表格，而是一尺寸較小的系數(shù)矩陣(例如4X4或8X8)。當量化模塊18需要量化表格時，展開模塊17會將該小尺寸系數(shù)矩陣展開為大尺寸的量化表格。[0005]目前常見的將該小尺寸系數(shù)矩陣展開的兩種方法為均一式填補(flatpadding)和雙線性內(nèi)插(bilinearinterpolat1n)。均一式填補的復(fù)雜度低，但展開結(jié)果較為粗略。相對地，雙線性內(nèi)插的內(nèi)插效果好，但復(fù)雜度高。【
發(fā)明內(nèi)容】[0006]本發(fā)明提出一種新的信號處理裝置及信號處理方法，根據(jù)并非排列于同一直線上的N個參考量化權(quán)重進行內(nèi)插，并以概略距離決定內(nèi)插時使用的加權(quán)數(shù)值。相較于均一式填補，根據(jù)本發(fā)明的信號處理裝置及信號處理方法可提供較精細的內(nèi)插結(jié)果。另一方面，由于僅需估計量化權(quán)重間的概略距離，而非精準計算其間的面積比例，根據(jù)本發(fā)明的信號處理裝置及信號處理方法的運算復(fù)雜度可低于雙線性內(nèi)插。[0007]根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例為一種信號處理裝置，其中包含一記憶模塊與一展開模塊。該記憶模塊中儲存有多個初始系數(shù)。該展開模塊用以將該多個初始系數(shù)中的N個初始系數(shù)映射至一量化表格中，做為N個參考量化權(quán)重。N為大于2的整數(shù)。該N個參考量化權(quán)重于該量化表格中并非排列于同一直線上。該展開模塊考量待決定的一目標量化權(quán)重于該量化表格中與該N個參考量化權(quán)重間各自的一概略距尚，并據(jù)此利用該N個參考量化權(quán)重內(nèi)插產(chǎn)生該目標量化權(quán)重。[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一具體實施例為一種信號處理方法，用以將多個初始系數(shù)展開為一量化表格。首先，該多個初始系數(shù)中的N個初始系數(shù)被映射至該量化表格，做為N個參考量化權(quán)重。N為大于2的整數(shù)，且該N個參考量化權(quán)重于該量化表格中并非排列于同一直線上。隨后，考量待決定的一目標量化權(quán)重于該量化表格中與該N個參考量化權(quán)重間各自的一概略距離后，這些概略距離與該N個參考量化權(quán)重被據(jù)以內(nèi)插產(chǎn)生該目標量化權(quán)重。[0009]關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以藉由以下發(fā)明詳述及附附圖得到進一步的了解。【附圖說明】[0010]圖1(A)和圖1(B)呈現(xiàn)一典型影像編碼系統(tǒng)的局部功能方塊圖。[0011]圖2為根據(jù)本發(fā)明的一實施例中的影像編碼裝置的功能方塊圖。[0012]圖3㈧呈現(xiàn)一初始矩陣與量化表格間的相對關(guān)系范例。圖3(B)呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的展開模塊產(chǎn)生的一種內(nèi)插結(jié)果范例。[0013]圖4(A)和圖4(B)分別呈現(xiàn)能實現(xiàn)圖3(B)的加權(quán)數(shù)值分派規(guī)則的一種座標分派規(guī)則和相對應(yīng)的虛擬碼范例。[0014]圖5呈現(xiàn)幾種根據(jù)本發(fā)明的實施例種可能采用的多邊形區(qū)域范例。[0015]圖6為根據(jù)本發(fā)明的一實施例中的信號處理方法的流程圖。[0016]須說明的是，本發(fā)明的附圖包含呈現(xiàn)多種彼此關(guān)聯(lián)的功能性模塊的功能方塊圖。這些附圖并非細部電路圖，且其中的連接線僅用以表示信號流。功能性元件及/或程序間的多種互動關(guān)系不一定要透過直接的電性連結(jié)始能達成。此外，個別元件的功能不一定要如附圖中繪示的方式分配，且分散式的區(qū)塊不一定要以分散式的電子元件實現(xiàn)。[0017]符號說明[0018]12:幀內(nèi)預(yù)測模塊14:離散余弦轉(zhuǎn)換模塊[0019]15:記憶模塊16:二次轉(zhuǎn)換模塊[0020]17:展開模塊18:量化模塊[0021]200:影像編碼裝置22:幀內(nèi)預(yù)測模塊[0022]24:離散余弦轉(zhuǎn)換模塊25:記憶模塊[0023]26:二次轉(zhuǎn)換模塊27:展開模塊[0024]27A:概略距離判斷單元28:量化模塊[0025]S61?S63:流程步驟【具體實施方式】[0026]本發(fā)明的概念可應(yīng)用于各種包含量化或逆量化程序(亦即會使用到量化表格的程序)的信號處理裝置，例如采用數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標準(aud1videocodingstandard,AVS)的影像編碼/解碼系統(tǒng)。為便于說明，以下實施例主要以影像編碼裝置為例來說明，但本發(fā)明的范疇不以此為限。透過以下說明，本發(fā)明所屬
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中具有通常知識者可理解，另有多種電路組態(tài)和元件可在不背離本發(fā)明精神的情況下實現(xiàn)本發(fā)明的概念。[0027]根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例為一種影像編碼裝置，其功能方塊圖繪示于圖2。影像編碼裝置200包含幀內(nèi)預(yù)測模塊22、離散余弦轉(zhuǎn)換模塊24、記憶模塊25、二次轉(zhuǎn)換模塊26、展開模塊27以及量化模塊28。于實際應(yīng)用中，影像編碼裝置200可單獨存在，亦可被整合進更大的影像處理系統(tǒng)。幀內(nèi)預(yù)測模塊22分別針對一視頻幀中的各個影像區(qū)塊進行幀內(nèi)預(yù)測程序，以產(chǎn)生其亮度殘余值矩陣。接著，幀內(nèi)預(yù)測模塊22輸出的亮度殘余值矩陣被提供至離散余弦轉(zhuǎn)換(DCT)模塊24進行DCT程序，以產(chǎn)生一DCT系數(shù)矩陣。二次轉(zhuǎn)換模塊26負責(zé)對DCT系數(shù)矩陣中的低頻成分施以二次轉(zhuǎn)換。隨后，經(jīng)過二次轉(zhuǎn)換后的低頻成分及其他未經(jīng)二次轉(zhuǎn)換的高頻DCT系數(shù)在量化模塊28被重新結(jié)合，并且根據(jù)一量化表格被施以量化程序。記憶模塊25中儲存有多個初始系數(shù)。展開模塊27負責(zé)將由該多個初始系數(shù)組成的一初始矩陣展開，成為尺寸相對較大的量化表格，供量化模塊28使用。[0028]圖3(A)呈現(xiàn)一初始矩陣與量化表格間的相對關(guān)系范例。于此范例中，初始矩陣的尺寸為8X8，量化表格的尺寸為32X32，且初始矩陣中原來已知的8X8個初始系數(shù)被分散映射至量化表格中，成為8X8個參考量化權(quán)重(標示有斜線圖樣者)。實務(wù)上，這8X8個參考量化權(quán)重可能有部分相同，亦可能完全不同。量化表格中其他未標示有斜線圖樣的元素可部分或全部由展開模塊27根據(jù)該8X8個參考量化權(quán)重內(nèi)插產(chǎn)生。[0029]以圖3(A)中的參考量化權(quán)重A?D為例，圖3(B)呈現(xiàn)展開模塊27產(chǎn)生的一種內(nèi)插結(jié)果范例，藉此說明展開模塊27的運作方式。于此范例中，展開模塊27將參考量化權(quán)重A視為一基準量化權(quán)重，并且利用參考量化權(quán)重A?D內(nèi)插產(chǎn)生基準量化權(quán)重A的右下方的十五個量化權(quán)重。這十五個內(nèi)插產(chǎn)生的量化權(quán)重皆以基準量化權(quán)重A為基礎(chǔ)，被各自加上一調(diào)整量。展開模塊27包含一概略距離判斷單元27A，用以判斷待決定的一目標量化權(quán)重于量化表格中與參考量化權(quán)重A?D間各自的概略距離。概略距離判斷單元27A的判斷結(jié)果即為決定上述調(diào)整量的依據(jù)，詳述如下。[0030]參考量化權(quán)重B與基準量化權(quán)重A間的差異(4*dx)、參考量化權(quán)重C與基準量化權(quán)重A間的差異(4*dy)、參考量化權(quán)重D與基準量化權(quán)重A間的差異(4*dz)皆可預(yù)先得知。差異量dx、dy、dz有可能為正，亦有可能為負。于此實施例中，展開模塊27以差異量dx、dy、dz為計算調(diào)整量的基本單位，一待決定的目標量化權(quán)重可被表示為:[0031]A+al*dx+a2*dy+a3*dz，(式一)[0032]其中的加權(quán)數(shù)值al、a2、a3系由概略距離判斷單元27A的判斷結(jié)果決定。目標量化權(quán)重在量化表格中距離參考量化權(quán)重B愈近，加權(quán)數(shù)值al愈大，亦即令參考量化權(quán)重B對目標量化權(quán)重的影響愈高。依此類推，目標量化權(quán)重在量化表格中距離參考量化權(quán)重C愈近，加權(quán)數(shù)值a2愈大。目標量化權(quán)重在量化表格中距離參考量化權(quán)重D愈近，加權(quán)數(shù)值a3愈大。出于標準化(normalizat1n)的考量，加權(quán)數(shù)值al、a2、a3的總和可被設(shè)計為定值。實務(wù)上，概略距離判斷單元27A的輸出信號可直接為加權(quán)數(shù)值al、a2、a3。[0033]由圖3(B)可看出，位于第一列、第二?四欄的三個量化權(quán)重依次愈來愈接近參考量化權(quán)重B，因此各自的加權(quán)數(shù)值al亦逐漸遞增(分別等于1、2、3)。位于第一欄、第二?四列的三個量化權(quán)重則是依次愈來愈接近參考量化權(quán)重C，因此各自的加權(quán)數(shù)值a2亦逐漸遞增(分別等于1、2、3)。再以位于第四欄、第一?四列的量化權(quán)重為例，愈接近參考量化權(quán)重D的量化權(quán)重，其加權(quán)數(shù)值a3就愈高(分別等于0、1、2、3)。為了降低計算復(fù)雜度，加權(quán)數(shù)值al、a2、a3可被設(shè)定為皆為整數(shù)。舉例而言，假設(shè)第一列、第四欄的量化權(quán)重被視為與基準量化權(quán)重B相隔一個單位長度的距離，概略距離判斷單元27A亦可將位于第二列、第四欄的量化權(quán)重概略視為與基準量化權(quán)重B相隔I個單位長度的距離，而非1.414個單位長度的距離。依此類推，概略距離判斷單元27A可將位于第三列、第四欄的量化權(quán)重概略視為與基準量化權(quán)重B相隔2個單位長度的距離。[0034]實務(wù)上，概略距離判斷單元27A可根據(jù)待決定的目標量化權(quán)重在量化表格中的座標即時計算加權(quán)數(shù)值al、a2、a3。圖4(A)和圖4(B)分別呈現(xiàn)能實現(xiàn)圖3(B)的加權(quán)數(shù)值分派規(guī)則的一種座標分派規(guī)則和相對應(yīng)的虛擬碼范例。每一個待決定的目標量化權(quán)重各自被派以一座標值(jj，?)ο[0035]須說明的是，本發(fā)明的主要概念在于根據(jù)并非排列于同一直線上的N個參考量化權(quán)重進行內(nèi)插，并以概略距離決定內(nèi)插時使用的加權(quán)數(shù)值，其范疇不以圖3(B)中呈現(xiàn)的加權(quán)數(shù)值配置方式為限。N為大于2的整數(shù)，例如等于三或四。由于并非排列于同一直線上，該N個參考量化權(quán)重可被視為于量化表格中構(gòu)成一多邊形區(qū)域，且待決定的目標量化權(quán)重位于該多邊形區(qū)域中。圖5呈現(xiàn)幾種根據(jù)本發(fā)明的實施例種可能采用的多邊形區(qū)域范例。實務(wù)上，一個量化表格可能會被分割為多個形狀不同的多邊形區(qū)域。即使是在這個情況下，只要為各個多邊形區(qū)域決定出適當?shù)膮⒖剂炕瘷?quán)重，便可得到相對應(yīng)的內(nèi)插結(jié)果。[0036]相較于均一式填補，根據(jù)本發(fā)明的展開模塊可提供較精細的內(nèi)插結(jié)果。另一方面，由于僅需估計量化權(quán)重間的概略距離，而非精準計算其間的面積比例，根據(jù)本發(fā)明的展開模塊的運算復(fù)雜度可低于雙線性內(nèi)插。[0037]于一實施例中，記憶模塊25中儲存有該N個初始系數(shù)中的一基準初始系數(shù)，以及另外(N-1)個初始系數(shù)各自與該基準初始系數(shù)的差異。舉例而言，記憶模塊25可將基準初始系數(shù)A與差異量dx、dy、dz儲存于同一存儲器位置。當展開模塊27需要計算基準量化權(quán)重A的右下方的十五個量化權(quán)重時，只要自記憶模塊25中同時取出基準初始系數(shù)A和差異量dX、dy、dz，無須另外自記憶模塊25擷取與初始系數(shù)B?D相關(guān)的數(shù)據(jù)。隨后，輔以概略距離判斷單元27A提供的各組權(quán)數(shù)值al、a2、a3，展開模塊27便可計算出基準量化權(quán)重A的右下方的十五個量化權(quán)重。實務(wù)上，據(jù)以產(chǎn)生量化表格的多個初始系數(shù)皆為已知數(shù)，預(yù)先于記憶模塊25中儲存上述數(shù)據(jù)因此為可行。在這個情況下，只需要單純的加法元件和乘法元件便可實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)插運算。[0038]須說明的是，本發(fā)明的范疇并未限定于量化模塊28的輸入信號必為DCT系數(shù)矩陣及/或其二次轉(zhuǎn)換結(jié)果，而是涵蓋各種影像數(shù)據(jù)矩陣。不過，就量化模塊28的輸入信號為DCT系數(shù)矩陣的情況而言，DCT系數(shù)矩陣中愈靠近左上角的低頻成分通常較重要。因此，展開模塊27可選擇最接近量化表格左上角的參考量化權(quán)重所對應(yīng)的初始系數(shù)，做為上述基準初始系數(shù)。[0039]于一實施例中，當出現(xiàn)需要簡化運算程序、縮短運算時間的需求時，展開模塊27可選擇性地結(jié)合均一式填補與前述內(nèi)插機制。以圖3(B)為例，展開模塊27可先根據(jù)前述內(nèi)插機制計算出十五個待決定的量化權(quán)重中的一個量化權(quán)重，再將該計算結(jié)果填入該十五個位置中的部分或所有位置。在這個情況下，式一中的差異量dx、dy、dz可一律由這三個差異量中的一個(例如dx)或是三個差異量的平均值取代。[0040]于另一實施例中，展開模塊27可根據(jù)該N個參考量化權(quán)重內(nèi)插產(chǎn)生多個候選量化權(quán)重，并僅自該多個候選量化權(quán)重中擇一做為目標量化權(quán)重。[0041]于實際應(yīng)用中，展開模塊27可被實現(xiàn)為固定式及/或可編程數(shù)字邏輯電路，包含可編程邏輯門陣列、特定應(yīng)用集成電路、微控制器、微處理器、數(shù)字信號處理器，與其他必要電路。此外，本發(fā)明的范疇并未限定于特定儲存機制。記憶模塊25可包含一個或多個揮發(fā)性或非揮發(fā)性存儲器裝置，例如隨機存取半導(dǎo)體存儲器、只讀存儲器、磁性及/或光學(xué)存儲器、快閃存儲器等等。[0042]根據(jù)本發(fā)明的另一具體實施例為一種信號處理方法，用以將多個初始系數(shù)展開為一量化表格，其流程圖繪示于圖6。首先，步驟S61為將該多個初始系數(shù)中的N個初始系數(shù)映射至該量化表格，做為N個參考量化權(quán)重。N為大于2的整數(shù)，且該N個參考量化權(quán)重于該量化表格中并非排列于同一直線上。隨后，步驟S62為考量待決定的一目標量化權(quán)重于該量化表格中與該N個參考量化權(quán)重間各自的一概略距離。步驟S63則是根據(jù)這些概略距離與該N個參考量化權(quán)重進行內(nèi)插，以產(chǎn)生該目標量化權(quán)重。[0043]本發(fā)明所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
中具有通常知識者可理解，先前在介紹影像編碼裝置200時描述的各種操作變化亦可應(yīng)用至圖6中的信號處理方法，其細節(jié)不再贅述。[0044]藉由以上較佳具體實施例的詳述，希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而并非以上述所揭示的較佳具體實施例來對本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所欲申請的專利范圍的范疇內(nèi)。【主權(quán)項】1.一種信號處理裝置，包含:一記憶模塊，其中儲存有多個初始系數(shù)；以及一展開模塊，用以將該多個初始系數(shù)中的N個初始系數(shù)映射至一量化表格中，做為N個參考量化權(quán)重，N為大于2的整數(shù)，該N個參考量化權(quán)重于該量化表格中并非排列于同一直線上，該展開模塊考量待決定的一目標量化權(quán)重于該量化表格中與該N個參考量化權(quán)重間各自的一概略距離，并據(jù)此利用該N個參考量化權(quán)重內(nèi)插產(chǎn)生該目標量化權(quán)重。2.如權(quán)利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，該記憶模塊中儲存有該N個初始系數(shù)中的一基準初始系數(shù)，以及另外(N-1)個初始系數(shù)各自與該基準初始系數(shù)的差異；該展開模塊于產(chǎn)生該目標量化權(quán)重時，自該記憶模塊取得該基準初始系數(shù)與該(N-1)個差異，并根據(jù)該目標量化權(quán)重與該N個參考量化權(quán)重間各自的該概略距離分別賦予該(N-1)個差異一加權(quán)值。3.如權(quán)利要求2所述的信號處理裝置，其特征在于，該N個參考量化權(quán)重中最接近該量化表格左上角的該參考量化權(quán)重所對應(yīng)的該初始系數(shù)被選定為該基準初始系數(shù)。4.如權(quán)利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，該展開模塊將該目標量化權(quán)重填入該量化表格中的多個位置。5.如權(quán)利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，該展開模塊根據(jù)該N個參考量化權(quán)重內(nèi)插產(chǎn)生多個候選量化權(quán)重，并自該多個候選量化權(quán)重中擇一做為該目標量化權(quán)重。6.如權(quán)利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，整數(shù)N等于三或四。7.—種信號處理方法，用以將多個初始系數(shù)展開為一量化表格，包含:(a)將該多個初始系數(shù)中的N個初始系數(shù)映射至該量化表格，做為N個參考量化權(quán)重，其中N為大于2的整數(shù)，且該N個參考量化權(quán)重于該量化表格中并非排列于同一直線上；以及(b)考量待決定的一目標量化權(quán)重于該量化表格中與該N個參考量化權(quán)重間各自的一概略距離，并據(jù)此利用該N個參考量化權(quán)重內(nèi)插產(chǎn)生該目標量化權(quán)重。8.如權(quán)利要求7所述的信號處理方法，其特征在于，該N個初始系數(shù)中的一基準初始系數(shù)，以及另外(N-1)個初始系數(shù)各自與該基準初始系數(shù)的差異系預(yù)先提供；步驟(b)包含:于產(chǎn)生該目標量化權(quán)重時，根據(jù)該目標量化權(quán)重與各參考量化權(quán)重間各自的該概略距離分別賦予該(N-1)個差異一加權(quán)值。9.如權(quán)利要求8所述的信號處理方法，其特征在于，該N個參考量化權(quán)重中最接近該量化表格左上角的該參考量化權(quán)重所對應(yīng)的該初始系數(shù)被選定為該基準初始系數(shù)。10.如權(quán)利要求7所述的信號處理方法，其特征在于，進一步包含:于決定該目標量化權(quán)重后，將該目標量化權(quán)重填入該量化表格中的多個位置。11.如權(quán)利要求7所述的信號處理方法，其特征在于，步驟(b)包含:根據(jù)該N個參考量化權(quán)重內(nèi)插產(chǎn)生多個候選量化權(quán)重，并自該多個候選量化權(quán)重中擇一做為該目標量化權(quán)重。12.如權(quán)利要求7所述的信號處理方法，其特征在于，整數(shù)N等于三或四?！疚臋n編號】H04N19/61GK105847841SQ201510020105【公開日】2016年8月10日【申請日】2015年1月15日【發(fā)明人】王頌文,童怡新【申請人】晨星半導(dǎo)體股份有限公司