CN100584019C - 视频解码中变换扫描表的反变换方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多媒体视频技术领域，公开了一种视频解码中变换扫描表的反变换方法，该方法包括：在视频解码过程中，将反扫描模块中的扫描表进行转秩的变换，然后采用新的扫描表替代原来的扫描表。本发明同时公开了一种视频解码中变换扫描表的反变换装置。利用本发明，通过对图像解码中反扫描模块中的扫描表进行转秩后替代原来的扫描表，使反扫描模块的输出数据顺序从行的顺序变成列的顺序输出，将反变换其中一次转秩的操作在前级反扫描模块通过转秩扫描表实现，在反变换模块中只需要保存和转秩一次中间结果，大大减少了反变换模块的面积，也减少了一次转秩操作带来的延迟，降低了该模块的成本和提高了该模块的性能。

Description

视频解码中变换扫描表的反变换方法及装置

技术领域

本发明涉及多媒体视频技术领域，尤其涉及一种视频解码中变换扫描表的反变换方法及装置。

背景技术

二维变换通常在图像和视频的变换编码块中使用，比如数字音视频编解码技术标准JPEG、MPEG、H.264、AVS等，目的在于将时域或空域存在比较大相关性信号变换到频域，减小相邻象素点之间的时间和空间相关性。

二维变换又分为离散余弦(DCT)变换和整数变换。DCT变换通常用在JPEG、MPEG等图像编码标准，它在绝大部分的信号分类中最接近统计上最佳的Karhunen-Loeve变换。DCT将一个N维的矢量x映射到一个新的矢量X，变换参数通过线性变换X＝Hx确定，但是DCT变换的一个缺点是H的系数是无理数，进行逆变换时，可能不能确实得到同样的返回数据。

为了解决这个问题，出现了整数变换，用一个整数输入的正交矩阵来代替H，使得变换复杂度明显降低，所有的运算都是整数运算，解码端和编码端的误匹配问题将不会产生，视频标准如AVS、H.264等都采用这种变换方法。

在解码器端，反变换包含多次乘累加运算，运算量大，特别是对于高清视频解码，为了不增加处理器负担，往往采取超大规模集成电路(VLSI)的硬件实现，硬件实现快速高效，但是需要大量的乘法器进行并行的乘累加运算和大量的存储器用来保存运算的中间结果。在一般的反变换模块中，需要进行结果的两次保存和转秩中间结果的操作，大大增加了反变换需要的存储单元，两次的转秩操作也大大增加了反变换运算的延迟。

因此，如何减少反变换模块延迟和面积是研究视频解码的一个重要课题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种视频解码中变换扫描表的反变换方法，以减少反变换模块延迟和面积。

本发明的另一个目的在于提供一种视频解码中变换扫描表的反变换装置，以减少反变换模块延迟和面积。

(二)技术方案

为达到上述一个目的，本发明提供了一种视频解码中变换扫描表的反变换方法，该方法包括：在视频解码过程中，将反扫描模块中的扫描表进行转秩的变换，然后采用新的扫描表替代原来的扫描表；

其中，所述将反扫描模块中的扫描表进行转秩的变换包括：数据以列方式输入，对输入数据按照A^TC^T进行列变换，A^T为A转秩后的结果，A为行顺序输入变换系数矩阵，C^T为C转秩后的矩阵，C为反变换矩阵；对列变换结果进行转秩操作，然后对转秩处理结果D按照DC^T进行行变换，其中D＝(A^TC^T)^T。

上述方案中，如果反扫描的块大小为8×8，则对于图像解码的反扫描模块输出的8×8 block数据由行的顺序变为列的顺序；所述行的顺序为：block第一行从左至右0～7个像素，block第二行从左至右0～7个像素，一直到block第八行从左至右0～7个像素；所述列的顺序为：block第一列从上至下0～7个像素，block第二列从上至下0～7个像素，一直到block第八列从上至下0～7个像素。

上述方案中，如果反扫描的块大小为4×4，则对于图像解码的反扫描模块输出的4×4 block数据由行的顺序变为列的顺序；所述行的顺序为：block第一行从左至右0～3个像素，block第二行从左至右0～3个像素，一直到block第四行从左至右0～3个像素；所述列的顺序为：block第一列从上至下0～3个像素，block第二列从上至下0～3个像素，一直到block第四列从上至下0～3个像素。

为达到上述另一个目的，本发明提供了一种视频解码中变换扫描表的反变换装置，该装置包括：

列变换运算器，用于对输入的数据进行列变换，并将变换结果输出给转秩存储器；

转秩存储器，用于对输入的数据进行转秩处理，并将转秩处理结果输出给行变换运算器；

行变换运算器，用于对输入的数据进行行变换，并将变换结果输出；

其中，所述对输入的数据进行列变换以及对输入的数据进行转秩处理包括：数据以列方式输入，对输入数据按照A^TC^T进行列变换，A^T为A转秩后的结果，A为行顺序输入变换系数矩阵，C^T为C转秩后的矩阵，C为反变换矩阵；对列变换结果进行转秩操作，然后对转秩处理结果D按照DC^T进行行变换，其中D＝(A^TC^T)^T。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、利用本发明，通过对图像解码中反扫描模块中的扫描表进行转秩后替代原来的扫描表，使反扫描模块的输出数据顺序从行的顺序变成列的顺序输出，将反变换其中一次转秩的操作在前级反扫描模块通过转秩扫描表实现，在反变换模块中只需要保存和转秩一次中间结果，大大减少了反变换模块的面积，也减少了一次转秩操作带来的延迟，降低了该模块的成本和提高了该模块的性能。

2、利用本发明，使得反变换的输出减少了一个双端口的存储器，解码面积大大减小，由于输出不需要再转秩，电路的延时也近似缩小为原来延时的一半。

附图说明

图1本发明提供的视频解码中变换扫描表的反变换装置的结构框图；

图2为依照本发明第一个实施例将扫描表进行转秩处理的示意图；

图3为依照本发明第二个实施例将扫描表进行转秩处理的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

在视频解码过程中，在反变换之前需要对变换系数进行反扫描(invertzig-zag，IZZ)，这是因为编码器端对变换系数进行了频率从低到高的顺序扫描，在解码器端需要将其恢复成按行的顺序排列，这个步骤称为IZZ。在IZZ反扫描过程中，数张扫描表一般是存储在IZZ内部的只读存储器中，不能更改，本发明将标准规定的扫描表进行了转秩后代替原来的扫描表，根据数学理论，这样反扫描输出的结果是未更改扫描表之前反扫描输出结果的转秩，即按行的输出方式变换成列的输出方式。

IZZ输出结果按列的方式排列，按照列的方式反变换对其结果先进行列变换，列变换的结果经过必要的操作后写入转秩存储器，转秩后输入到行变换进行运算，行变换结果即为行输出，不需要调整顺序。

如图1所示，图1本发明提供的视频解码中变换扫描表的反变换装置的结构框图，该装置包括列变换运算器、转秩存储器和行变换运算器。

其中，列变换运算器，用于对输入的数据进行列变换，并将变换结果输出给转秩存储器。转秩存储器，用于对输入的数据进行转秩处理，并将转秩处理结果输出给行变换运算器。行变换运算器，用于对输入的数据进行行变换，并将变换结果输出。

一般采用的反变换结构需要在输出增加一个存储器，用来进行一次转秩后输出。采用这样的结构使得反变换的输出减少了一个双端口的存储器，解码面积大大减小，由于输出不需要再转秩，电路的延时也近似缩小为原来延时的一半。

本发明提供的这种视频解码中变换扫描表的反变换方法，在视频解码过程中，将反扫描模块中的扫描表进行转秩的变换，然后采用新的扫描表替代原来的扫描表。

其中，所述将反扫描模块中的扫描表进行转秩的变换包括：数据以列方式输入，对输入数据先进行基于反变换矩阵的列变换，对列变换结果进行转秩操作，然后进行基于反变换矩阵的行变换。

假设反变换的变换矩阵表示为C，C^T为C转秩后的矩阵，行顺序输入变换系数矩阵表示为A，反变换后矩阵表示为B，则反变换过程为B＝CAC^T；

采用转秩后的扫描表替代原有扫描表，使得反变换输入的数据以列方式输入，则列顺序输入变换系数矩阵为A^T，A^T为A转秩后的结果，公式B＝CAC^T转化为B＝(A^TC^T)^TC^T，(A^TC^T)为所述列变换；如果设D＝(A^TC^T)^T，则B＝DC^T为所述行变换。

本发明提供的这种视频解码中变换扫描表的反变换方法，其实施步骤可描述如下：

第一步：将反扫描模块中的扫描表矩阵进行转秩；

第二步：用转秩后的扫描表替代原来反扫描模块中的扫描表；

第三步：对反变换模块进行更改，去掉输出的转秩存储器；

第四步：对反变换的列变换运算器、行变换运算器的乘累加器系数做修改，调整运算器和成累加器的运算精度及位宽，使之满足设计需求；

第五步：将转秩存储器的读写顺序改为，列顺序写入，行顺序读出。

如图2所示，图2为依照本发明第一个实施例将扫描表进行转秩处理的示意图。如果反扫描的块大小为8×8，则对于图像解码的反扫描模块输出的8×8block数据由行的顺序变为列的顺序。所述行的顺序为：block第一行从左至右0～7个像素，block第二行从左至右0～7个像素，一直到block第八行从左至右0～7个像素。所述列的顺序为：block第一列从上至下0～7个像素，block第二列从上至下0～7个像素，一直到block第八列从上至下0～7个像素。

如图3所示，图3为依照本发明第二个实施例将扫描表进行转秩处理的示意图。如果反扫描的块大小为4×4，则对于图像解码的反扫描模块输出的4×4block数据由行的顺序变为列的顺序。所述行的顺序为：block第一行从左至右0～3个像素，block第二行从左至右0～3个像素，一直到block第四行从左至右0～3个像素。所述列的顺序为：block第一列从上至下0～3个像素，block第二列从上至下0～3个像素，一直到block第四列从上至下0～3个像素。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1、一种视频解码中变换扫描表的反变换方法，其特征在于，该方法包括：在视频解码过程中，将反扫描模块中的扫描表进行转秩的变换，然后采用新的扫描表替代原来的扫描表；

其中，所述将反扫描模块中的扫描表进行转秩的变换包括：数据以列方式输入，对输入数据按照A^TC^T进行列变换，A^T为A转秩后的结果，A为行顺序输入变换系数矩阵，C^T为C转秩后的矩阵，C为反变换矩阵；对列变换结果进行转秩操作，然后对转秩处理结果D按照DC^T进行行变换，其中D＝(A^TC^T)^T。

2、根据权利要求1所述的视频解码中变换扫描表的反变换方法，其特征在于，如果反扫描的块大小为8×8，则对于图像解码的反扫描模块输出的8×8block数据由行的顺序变为列的顺序；

所述行的顺序为：block第一行从左至右0～7个像素，block第二行从左至右0～7个像素，一直到block第八行从左至右0～7个像素；

所述列的顺序为：block第一列从上至下0～7个像素，block第二列从上至下0～7个像素，一直到block第八列从上至下0～7个像素。

3、根据权利要求1所述的视频解码中变换扫描表的反变换方法，其特征在于，如果反扫描的块大小为4×4，则对于图像解码的反扫描模块输出的4×4block数据由行的顺序变为列的顺序；

所述行的顺序为：block第一行从左至右0～3个像素，block第二行从左至右0～3个像素，一直到block第四行从左至右0～3个像素；

所述列的顺序为：block第一列从上至下0～3个像素，block第二列从上至下0～3个像素，一直到block第四列从上至下0～3个像素。

4、一种视频解码中变换扫描表的反变换装置，其特征在于，该装置包括：

列变换运算器，用于对输入的数据进行列变换，并将变换结果输出给转秩存储器；

转秩存储器，用于对输入的数据进行转秩处理，并将转秩处理结果输出给行变换运算器；

行变换运算器，用于对输入的数据进行行变换，并将变换结果输出；

其中，所述对输入的数据进行列变换以及对输入的数据进行转秩处理包括：数据以列方式输入，对输入数据按照A^TC^T进行列变换，A^T为A转秩后的结果，A为行顺序输入变换系数矩阵，C^T为C转秩后的矩阵，C为反变换矩阵；对列变换结果进行转秩操作，然后对转秩处理结果D按照DC^T进行行变换，其中D＝(A^TC^T)^T。

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