CN101127910A

CN101127910A - 编码图块标志参数运算方法和装置

Info

Publication number: CN101127910A
Application number: CN 200710163117
Authority: CN
Inventors: 庄荣城
Original assignee: Via Technologies Inc
Current assignee: Via Technologies Inc
Priority date: 2007-10-08
Filing date: 2007-10-08
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2027-10-08
Also published as: CN101127910B

Abstract

一种编码图块标志参数运算方法和装置，应用于内容适应性二元算术编码的视频数据译码过程，该装置包括：图块处理装置、缓冲器、运算装置，该方法包括步骤：图块处理装置接收数字影像，数字影像包括多个宏图块；取出宏图块，宏图块包括M×N个图块K11～Kmn；提供缓冲器，缓冲器分别对应所述图块K11～Kmn设有专用的储存空间；对宏图块中第一边缘沿第一方向排列的M个图块K11～Km1进行第一运算，得到相对应的第一参数A11～Am1并写入缓冲器中相对应储存空间；对宏图块中第二边缘沿第二方向排列的图块K11～K1n进行第二运算，得到相对应的第二参数B11～B1n并写入该缓冲器中相对应储存空间。

Description

编码图块标志参数运算方法和装置

技术领域

本发明为一种编码图块标志参数运算方法和装置，尤指应用于一内容适应性二元算术编码的视频数据译码过程中的编码图块标志参数运算方法和装置。

背景技术

视频压缩的原理是利用影像在时间与空间上存有相似性，而这些相似的数据经过压缩演算法处理之后，可以将人眼无法感知的部分抽离出来，这些称为视觉冗余(visual redundancy)的部分在去除之后，就可以达到视频压缩的目的。而在目前数字视频压缩的国际标准中，H.264/AVC是相当受到重视的一种标准，比起以往MPEG-2、MPEG-4、H.263的数字视频压缩标准而言，H.264除了提供了更高的压缩效能，还可使压缩品质进一步的提升，亦即在相同的压缩比率下提供更好的影像品质。

H.264/AVC的视频编码机制是以图块(block-based)为基础单元，也就是说先将整张影像分割成许多矩形的小区域，称之为宏图块(macroblock，MB)，再将这些宏图块进行编码。首先，使用画面内预测(intra-prediction)与画面间预测(inter-prediction)技术，以去除影像之间的相似性来得到所谓的差余影像(Residual Difference)，再将差余影像施以空间转换(transform)与量化(quantize)来去除视觉冗余(visualredundancy)。

然而H.264/AVC之所以能达到如此高的压缩效率，有一个重要原因是运用了一种称为“内容适应性二元算术编码技术(Context Adaptive Binary Arithmetic Coding，以下简称CABAC)”的技术概念来进行编码与译码动作。而在CAB AC的译码过程中，译码器会根据每一个图块(block)来计算产生一个编码图块标志参数“coded block flag”，而此编码图块标志参数是代表该图块中是否有任何的非零差余影像(Non-ZeroResidual Difference)，当编码图块标志参数为0，表示该图块(block)中没有任何的非零差余影像(Non-Zero ResidualDifference)，而当编码图块标志参数为1时，则表示该图块(block)中具有非零差余影像(Non-Zero ResidualDifference)。

请参见图1a，其是一内容适应性二元算术编码技术的译码器(CAB AC decoder)的方块示意图，而上述的编码图块标志参数是由一内容适应性二元算术编码技术的译码器10所译码产生，而内容适应性二元算术编码技术的译码器10需要根据一内容辨识码(context ID)来进行译码运算，而该内容辨识码(context ID)又由两个部分所加总而成，第一部分是一基底(base)，而第二部分是一偏移值(offset)，即内容辨识码＝基底+偏移值。而因基底可由查表获得，因此在得到某一个图块的编码图块标志参数的过程中，最主要是要计算出该偏移值。而在计算产生该图块的偏移值时，对应于紧邻该图块左侧与上侧的左图块与上图块的两个编码图块标志参数必须先确定，方能计算出相对应于该图块的偏移值。但因每一图块左侧与上侧的图块的性质(例如画面内(intra)、画面间(inter)或尺寸)各有不同，因此于H.264/AVC的技术规格中提供了一套通用的计算方式来计算出每一个图块的偏移值。

以图1b所示的宏图块示意图为例，其是为H.264规格中多个宏图块(MB)的示意图，而每个宏图块(MB)被切割成M×N个图块(block)K11～Kmn。而图1c则是当M＝N＝4时的宏图块示意图，每个宏图块(MB)被切割成16块编号分别为0至15的图块(block)，而每一图块中具有4×4个像素点。而具有4×4个像素点的每个图块，其偏移值的计算都要根据它左边与上面的图块的编码图块标志参数“coded block flag”来计算。

但是，如果利用规格明定的通用计算方式来进行计算时，计算每一个图块的偏移值都是进行同样繁复的判断与运算步骤，如此将耗费硬件资源且过于耗时。

发明内容

本发明为一种编码图块标志参数运算方法，应用于一内容适应性二元算术编码的视频数据的译码过程中，该方法包括下列步骤：接收一数字影像，该数字影像包括多个宏图块；取出一宏图块，该宏图块包括M×N个图块K11～Kmn；提供一缓冲器，该缓冲器分别对应所述图块K11～Kmn而设有专用的储存空间；对该宏图块中一第一边缘沿一第一方向排列的M个图块K11～Km1进行一第一运算，进而得到相对应的M个第一参数A11～Am1并写入该缓冲器中的相对应储存空间；对该宏图块中一第二边缘沿该第二方向排列的N个图块K11～K1n进行一第二运算，进而得到相对应的N个第二参数B11～B1n并写入该缓冲器中的相对应储存空间；将A11、B11进行一第三运算而得出相对应图块K11的一编码图块标志参数P11；将该编码图块标志参数P11作为第一参数A12与第二参数B21并写入该缓冲器中相对应A12与B21的储存空间；以及将A21、B21进行该第三运算而得出相对应图块K21的一编码图块标志参数P21并写入该缓冲器中相对应A22与B31的储存空间。

本发明所述的编码图块标志参数运算方法，其是应用于规格为H.264的数字影像译码过程中。

本发明所述的编码图块标志参数运算方法，其中更包括下列步骤：将A12、B12进行该第三运算而得出相对应图块K12的一编码图块标志参数P12并写入该缓冲器中相对应A13与B22的储存空间；以及将A22、B22进行该第三运算而得出相对应图块K22的一编码图块标志参数P22并写入该缓冲器中相对应A23与B32的储存空间。

本发明所述的编码图块标志参数运算方法，其中该缓冲器中具有两个缓冲器阵列(Array)，每个阵列可存放M×N个位的数据。

本发明所述的编码图块标志参数运算方法，其中该第二运算包括下列步骤：如果上侧宏图块不存在，第二参数B11～B1n皆为0；如果上侧宏图块是画面间宏图块，目前的宏图块是画面内宏图块，使用数据分割方式来传送此宏图块，而且如果限制画面内预测标志为1，B11～B1n皆为0；以及如果上侧宏图块是属于画面内脉码调制格式(IPCM)，B11～B1n皆为1。

本发明所述的编码图块标志参数运算方法，其中当宏图块未使用宏图块适应性帧/图场编码格式时，该第一运算的步骤与该第二运算的步骤相同。

本发明所述的编码图块标志参数运算方法，其中该第三运算包括下列步骤：图块x的偏移值＝nA[x]+2×nB[x]；图块x的内容辨识码＝基底+图块x的偏移值；以及将图块x的内容辨识码内容输入一适应性二元算术编码技术的译码器而译码产生对应该图块x的一编码图块标志参数。

本发明另提供一种编码图块标志参数运算装置，应用于一内容适应性二元算术编码的视频数据的译码过程中，该装置包括：一图块处理装置，其是用以接收一数字影像，该数字影像包括多个宏图块，所述宏图块中的某一宏图块包括M×N个图块K11～Kmn；一缓冲器，其分别对应所述图块K11～Kmn而设有专用的储存空间；一运算装置，信号连结于该图块处理装置与该缓冲器，可对该宏图块中一第一边缘沿一第一方向排列的M个图块K11～Km1进行一第一运算，进而得到相对应的M个第一参数A11～Am1并写入该缓冲器中的相对应储存空间，并可对该宏图块中一第二边缘沿该第二方向排列的N个图块K11～K1n进行一第二运算，进而得到相对应的N个第二参数B11～B1n并写入该缓冲器中的相对应储存空间；然后将A11、B11进行一第三运算而得出相对应图块K11的一编码图块标志参数P11，再将该编码图块标志参数P11作为第一参数A12与第二参数B21并写入该缓冲器中相对应A12与B21的储存空间，最后将A21、B21进行该第三运算而得出相对应图块K21的一编码图块标志参数P21并写入该缓冲器中相对应A22与B31的储存空间。

本发明所述的编码图块标志参数运算装置，其是应用于规格为H.264的数字影像译码过程中。

本发明所述的编码图块标志参数运算装置，其中运算装置更可将A12、B12进行该第三运算而得出相对应图块K12的一编码图块标志参数P12并写入该缓冲器中相对应A13与B22的储存空间；以及将A22、B22进行该第三运算而得出相对应图块K22的一编码图块标志参数P22并写入该缓冲器中相对应A23与B32的储存空间。

本发明所述的编码图块标志参数运算装置，其中该缓冲器中具有两个缓冲器阵列(Array)，每个阵列可存放M×N个位的数据。

本发明所述的编码图块标志参数运算装置，其中该运算装置所进行的该第二运算包括下列步骤：如果上侧宏图块不存在，第二参数B11～B1n皆为0；如果上侧宏图块是画面间宏图块，目前的宏图块是画面内宏图块，使用数据分割方式来传送此宏图块，而且如果限制画面内预测标志为1，B11～B1n皆为0；以及如果上侧宏图块是属于画面内脉码调制格式(I_PCM)，B11～B1n皆为1。

本发明所述的编码图块标志参数运算装置，其中当宏图块未使用宏图块适应性帧/图场编码格式时，该运算装置所进行的该第一运算的步骤与该第二运算的步骤相同。

本发明所述的编码图块标志参数运算装置，其中该运算装置所进行的该第三运算包括下列步骤：图块x的偏移值＝nA[x]+2×nB[x]；图块x的内容辨识码＝基底+图块x的偏移值；以及将图块x的内容辨识码内容输入一适应性二元算术编码技术的译码器而译码产生对应该图块x的一编码图块标志参数。

本发明所述的编码图块标志参数运算方法和装置，可省去常用手段中不必要的运算过程，进而加快了运算速度及降低硬件资源的负担。

附图说明

本发明得通过下列图式及说明，以得一更深入的了解：

图1a，其是内容适应性二元算术编码技术的译码器(CABAC decoder)的功能方块示意图。

图1b，其是为H.264规格中多个宏图块(MB)的示意图。

图1c，其是4×4的画面内宏图块(intra-MB)示意图。

图2，其是关于编码图块标志参数运算装置的本发明实施例装置功能方块示意图。

图3，其是本发明实施例方法可应用其上的4×4画面内宏图块(intra-MB)示意图。

具体实施方式

请参见图2与图3的内容，其是关于编码图块标志参数运算装置的本发明实施例装置功能方块示意图以及M×N为4×4的画面内宏图块(intra-MB)示意图。以下便以此两图为例来进行本发明实施例方法的说明。

而上述常用手段说明中已叙述过，在H.2 64的译码过程中，译码器于计算出代表图块(block)的偏移值时，必须先确定紧邻该图块左侧与上侧的左图块与上图块的两个编码图块标志参数，方能计算出相对应于该图块的偏移值，进而再利用图1a所示的译码器来得到该图块的编码图块标志参数。但由图中却看出，编号3、6、7、9、12、13、11、14、15的图块其实并不需太多周围的信息来进行预测模式参数的判断，而根据此一观察，本发明发展出来如下所述的装置与方法来改善常用手段的缺失。

首先，提供如图2中所示的编码图块标志参数运算装置的功能方块示意图，其主要包括一图块处理装置201、一缓冲器202以及一运算装置203，其中该图块处理装置201用以接收一数字影像，该数字影像包括多个宏图块，并且所述宏图块中的某一宏图块包括M×N个图块K11～Kmn。而该缓冲器202分别对应所述图块K11～Kmn而设有专用的储存空间。而在本例中，缓冲器202可由两个缓冲器阵列(Array)组成，每个阵列各有16个单元，每个单元可存放1个位的数据。因此，总共需要32个位，以下这两个缓冲器阵列分别叫做nA[16]与nB[16]。

至于信号连结于该图块处理装置201与该缓冲器202的运算装置203，则用以进行下列运算：从多个宏图块中取出一宏图块，该宏图块包括M×N个图块K11～Kmn，而对应至图3的例子则为4×4个图块0～15，然后对该宏图块中一第一边缘沿一第一方向排列的M个图块K11～Km1进行一第一运算，进而得到相对应的M个第一参数A11～Am1并写入该缓冲器中的相对应储存空间。而上述的第一运算可为H.264的技术规格中所提供的通用计算方式，故在此不予赘述。

而对比至图3的实例，第一方向如图中的第一箭头21，而M个图块K11～Km1则是如图中的图块0、2、8、10，至于M个第一参数A11～Am1则分别是图块0、2、8、10左侧图块的编码图块标志参数，然后写入nA[0]，nA[2]，nA[8]与nA[10]之中。

然后，运算装置203再对该宏图块中一第二边缘沿该第二方向排列的N个图块K11～K1n进行一第二运算，进而得到相对应的N个第二参数B11～B1n并写入该缓冲器中的相对应储存空间。而对比至图3的实例，第二方向如图中的第二箭头22，而N个图块K11～K1n则是如图中的图块0、1、4、5，至于N个第二参数B11～B1n则分别是图块0、1、4、5上侧图块的编码图块标志参数，然后再把所述编码图块标志参数写入nB[0]、nB[1]、nB[4]、nB[5]之中。而该第二运算的步骤如下所述：

1.如果宏图块B不存在，nB[0]＝nB[1]＝nB[4]＝nB[5]＝0；

2.如果宏图块B是画面间宏图块(Inter MB)，目前的宏图块是画面内宏图块(Intra MB)，使用数据分割(Data Partition)方式来传送此宏图块，而且若限制画面内预测标志(constrained_intra_pred_flag)为1的话，nB[0]＝nB[1]＝nB[4]＝nB[5]＝0；

3.如果宏图块B是属于画面内脉码调制I_PCM[E1](Intra-frame pulse code modulation)格式的话，nB[0]＝nB[1]＝nB[4]＝nB[5]＝1；

4.如果宏图块B是使用8×8图块的话，且对应于宏图块B的6位的编码图块样式参数(coded block pattern，CBP)的位2为1的话，nB[0]与nB[1]均设为宏图块B中第二块8×8图块的编码图块标志参数，否则设为0；如果宏图块B的编码图块样式参数字3为1的话，nB[2]与nB[3]均设为宏图块B中第三块8×8图块的编码图块标志参数，否则设为0；

5.如果以上均不成立，则

(1)如果宏图块B的编码图块样式参数字2为1的话，nB[0]＝宏图块B中的第10块4×4图块的编码图块标志参数，nB[1]＝宏图块B中的第11块4×4图块的编码图块标志参数。

(2)如果宏图块B的编码图块样式参数字3为1的话，nB[2]＝宏图块B中的第14块4×4图块的编码图块标志参数，nB[3]＝宏图块B中的第15块4×4图块的编码图块标志参数。否则，nB[2]＝nB[3]＝0。

上述第二运算的步骤比规格中通用方法“第一运算”的步骤较为简化，因为在宏图块适应性帧/图场(macroblock-adaptiveframe/field，MBAFF)编码格式中，H.264可允许左侧宏图块的规格较为多变，为能因应各种变化，因此第一运算便使用规格中的通用方法。但假使本发明的译码器仅需达到基线(baseline)的要求而未完全使用宏图块适应性帧/图场编码格式时，第一运算的步骤可简化成与第二运算相同，如此一来，更可达到快速运算的效果。

而经过上述的第一运算与第二运算后，已得到A11、B11并存放于nA[0]与nB[0]之中，所以运算装置203可对nA[0]与nB[0]中所存放的A11、B11进行一第三运算而得出图块0的一编码图块标志参数P11。而该第三运算包括下列步骤：

图块0的偏移值＝nA[0]+2×nB[0]；

图块0的内容辨识码＝基底+图块0的偏移值；

将图块0的内容辨识码内容输入如图1a所示的内容适应性二元算术编码技术的译码器10而译码产生对应该图块0的一编码图块标志参数。

而图块0的编码图块标志参数便可当作是图块1的nA[1]与图块2的nB[2]，如此一来，图块1的nA[1]与nB[1]与图块2的nA[2]与nB[2]皆已得到，所以可以再运用上述的第三运算来分别算出对应该图块1与图块2的编码图块标志参数。而图块1的编码图块标志参数又可当作是图块4的nA[4]与图块3的nB[3]，至于图块2的编码图块标志参数又可当作是图块3的nA[3]与图块8的nB[8]。

因此一来，图块3的nA[3]与nB[3]、图块8的nA[8]与nB[8]、图块4的nA[4]与nB[4]亦已得到，所以可以再运用上述的第三运算来分别算出对应该图块3、图块8与图块4的编码图块标志参数。依此类推，剩余图块的编码图块标志参数皆可仅透过第三运算便可算出。

综上所述，本发明可省去常用手段中不必要的运算过程，进而加快了运算速度及降低硬件资源的负担，故本发明确实改善了背景技术中常用技术手段的缺失，进而完成本发明的最主要的目的。

以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。

附图中符号的简单说明如下：

内容适应性二元算术编码技术的译码器：10

图块处理装置：201

缓冲器：202

运算装置：203

第一箭头：21

第二箭头：22

第三箭头：23

第四箭头：24

第五箭头：25

第六箭头：26

Claims

1.一种编码图块标志参数运算方法，应用于一内容适应性二元算术编码的视频数据的译码过程中，其特征在于，该方法包括下列步骤：

接收一数字影像，该数字影像包括多个宏图块；

取出一宏图块，该宏图块包括M×N个图块K11～Kmn；

提供一缓冲器，该缓冲器分别对应所述图块K11～Kmn而设有专用的储存空间；

对该宏图块中一第一边缘沿一第一方向排列的M个图块K11～Km1进行一第一运算，进而得到相对应的M个第一参数A11～Am1并写入该缓冲器中的相对应储存空间；

对该宏图块中一第二边缘沿该第二方向排列的N个图块K11～K1n进行一第二运算，进而得到相对应的N个第二参数B11～B1n并写入该缓冲器中的相对应储存空间；

将A11、B11进行一第三运算而得出相对应图块K11的一编码图块标志参数P11；

将该编码图块标志参数P11作为第一参数A12与第二参数B21并写入该缓冲器中相对应A12与B21的储存空间；以及

将A21、B21进行该第三运算而得出相对应图块K21的一编码图块标志参数P21并写入该缓冲器中相对应A22与B31的储存空间。

2.根据权利要求1所述的编码图块标志参数运算方法，其特征在于，其是应用于规格为H.264的数字影像译码过程中。

3.根据权利要求1所述的编码图块标志参数运算方法，其特征在于，更包括下列步骤：

将A12、B12进行该第三运算而得出相对应图块K12的一编码图块标志参数P12并写入该缓冲器中相对应A13与B22的储存空间；以及

将A22、B22进行该第三运算而得出相对应图块K22的一编码图块标志参数P22并写入该缓冲器中相对应A23与B32的储存空间。

4.根据权利要求1所述的编码图块标志参数运算方法，其特征在于，该缓冲器中具有两个缓冲器阵列，每个阵列可存放M×N个位的数据。

5.根据权利要求1所述的编码图块标志参数运算方法，其特征在于，该第二运算包括下列步骤：

如果上侧宏图块不存在，第二参数B11～B1n皆为0；

如果上侧宏图块是画面间宏图块，目前的宏图块是画面内宏图块，使用数据分割方式来传送此宏图块，而且如果限制画面内预测标志为1，B11～B1n皆为0；以及

如果上侧宏图块是属于画面内脉码调制格式，B11～B1n皆为1。

6.根据权利要求1所述的编码图块标志参数运算方法，其特征在于，当宏图块未使用宏图块适应性帧/图场编码格式时，该第一运算的步骤与该第二运算的步骤相同。

7.根据权利要求1所述的编码图块标志参数运算方法，其特征在于，该第三运算包括下列步骤：

图块x的偏移值＝nA[x]+2×nB[x]；

图块x的内容辨识码＝基底+图块x的偏移值；以及

将图块x的内容辨识码内容输入一内容适应性二元算术编码技术的译码器而译码产生对应该图块x的一编码图块标志参数。

8.一种编码图块标志参数运算装置，应用于一内容适应性二元算术编码的视频数据的译码过程中，其特征在于，该装置包括：

一图块处理装置，其是用以接收一数字影像，该数字影像包括多个宏图块，所述宏图块中的一宏图块包括M×N个图块K11～Kmn；

一缓冲器，其分别对应所述图块K11～Kmn而设有专用的储存空间；

一运算装置，信号连结于该图块处理装置与该缓冲器，能够对该宏图块中一第一边缘沿一第一方向排列的M个图块K11～Km1进行一第一运算，进而得到相对应的M个第一参数A11～Am1并写入该缓冲器中的相对应储存空间，并能够对该宏图块中一第二边缘沿该第二方向排列的N个图块K11～K1n进行一第二运算，进而得到相对应的N个第二参数B11～B1n并写入该缓冲器中的相对应储存空间；然后将A11、B11进行一第三运算而得出相对应图块K11的一编码图块标志参数P11，再将该编码图块标志参数P11作为第一参数A12与第二参数B21并写入该缓冲器中相对应A12与B21的储存空间，最后将A21、B21进行该第三运算而得出相对应图块K21的一编码图块标志参数P21并写入该缓冲器中相对应A22与B31的储存空间。

9.根据权利要求8所述的编码图块标志参数运算装置，其特征在于，其是应用于规格为H.264的数字影像译码过程中。

10.根据权利要求8所述的编码图块标志参数运算装置，其特征在于，该运算装置还能够将A12、B12进行该第三运算而得出相对应图块K12的一编码图块标志参数P12并写入该缓冲器中相对应A13与B22的储存空间；以及将A22、B22进行该第三运算而得出相对应图块K22的一编码图块标志参数P22并写入该缓冲器中相对应A23与B32的储存空间。

11.根据权利要求8所述的编码图块标志参数运算装置，其特征在于，该缓冲器中具有两个缓冲器阵列，每个阵列可存放M×N个位的数据。

12.根据权利要求8所述的编码图块标志参数运算装置，其特征在于，该运算装置所进行的该第二运算包括下列步骤：

如果上侧宏图块不存在，第二参数B11～B1n皆为0；

如果上侧宏图块是属于画面内脉码调制格式，B11～B1n皆为1。

13.根据权利要求8所述的编码图块标志参数运算装置，其特征在于，当宏图块未使用宏图块适应性帧/图场编码格式时，该运算装置所进行的该第一运算的步骤与该第二运算的步骤相同。

14.根据权利要求8所述的编码图块标志参数运算装置，其特征在于，该运算装置所进行的该第三运算包括下列步骤：

图块x的偏移值＝nA[x]+2×nB[x]；

图块x的内容辨识码＝基底+图块x的偏移值；

以及将图块x的内容辨识码内容输入一内容适应性二元算术编码技术的译码器而译码产生对应该图块x的一编码图块标志参数。