CN102238381B - 加速游程长度编码的影像编码方法与影像编码装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种加速游程长度编码的影像编码方法与影像编码装置。根据该影像编码方法，在对单一影像区块所包含的多个像素进行量化处理之后，根据截止量化参数先行舍弃影像区块中的部分量化参数，以减少之后进行游程长度编码时的扫描量而加快编码速度。除此以外，在对影像区块中剩余的量化参数进行游程长度编码时，同时对所选取的多个量化参数进行游程长度编码，且亦可因此加快编码速度。

Description

加速游程长度编码的影像编码方法与影像编码装置

技术领域

本发明涉及一种影像编码方法及相关的影像编码装置，尤其涉及一种加速游程长度编码的影像编码方法及相关的影像编码装置。

背景技术

一般的影像编码程序中包含了数字信号转换(Digital Signal Transform)及量化处理(Quantization)等主要程序。在影像编码程序的数字信号转换程序中，是以包含多个像素的影像区块(Image Block)为单位来进行，且这些数字信号转换程序包含JPEG、MPEG2、MPEG4、H.264的较常见的协定。对影像区块进行了数字信号转换程序以后会继续进行量化程序，以将影像区块中所包含的像素数值缩小一比例而减少表示单一像素数值的位元数，并进而减少表示单一区块的数据量；借由对每一影像区块进行量化处理，影像区块可被分成许多不同等级。这些被进行数字信号转换程序与量化处理的影像区块内通常会包含许多数值为零的量化参数(每一量化参数对应于单一像素)，且为了储存这些数值为零的量化参数，常需要消耗许多额外的位元数，对于在进行影像编码时的大量区块处理相当的不利。

因此，一种被称为游程长度编码(Run Length Coding，RLC)的编码程序会被用在这种包含大量零值量化参数的区块的编码上，以更进一步的减少储存单一区块所需的位元数及数据量。在此是以二进位的位元串来解释游程长度编码的基本原理。假设单一二进位位元串的值为”00001100”，经过游程长度编码的处理后会被转换成”402120”以表示包含四个连续的位元0、二个连续的位元1、及二个连续的位元0的三个游程长度编码串。应用游程长度编码的影像编码皆以上述的类似原理来减少所储存的每一影像区块的位元数或数据量。

然而，应用游程长度编码的影像编码方式亦存在有其缺点。首先，被进行数字信号处理及量化之后，单一区块中的多个量化参数必须以一个接着一个的轮流方式被线性扫描，以进行游程长度编码。然而，当单一影像区块中的多个量化参数在游程长度编码所进行的扫描过程中产生许多的连续零值游程长度编码串(Zero-runs RLC strings)及连续非零值游程长度编码串(Nonzero-runs RLCstrings)时，这样的线性扫描会相当耗费时间。再者，当单一区块中的最后一个非零量化参数的位置已经被确定时，就没有必要再扫描其余的零值量化参数，以节省处理时间及增进效能。

发明内容

本发明提出一种加速游程长度编码的影像编码方法。该方法包含对代表多个像素值的一参数串(Coefficient String)进行量化(Quantization)处理，以产生一第一量化参数串(Quantization Coefficient String)；决定该第一量化参数串所包含的一截止量化参数；根据该截止量化参数，舍弃该第一量化参数串中所包含的部分量化参数，且该第一量化参数串中未被舍弃的其余量化参数形成一第二量化参数串；及对该第二量化参数串以游程长度编码进行影像编码。该第一量化参数串所包含的多个量化参数是各自对应于一像素。

本发明另提出一种加速游程长度编码的影像编码方法。该方法包含对代表多个像素值的一参数串进行量化处理，以产生一第一量化参数串；及选取该第一量化参数串中的多个量化参数，并同时以游程长度编码对该多个量化参数进行影像编码，以产生一游程长度编码串。其中在该第一量化参数串中被选取的该多个量化参数各自代表一像素值。

本发明又提出一种加速游程长度编码的影像编码装置。该影像编码装置包含一量化模块、一参数存储器、一影像区块信息寄存器、及一游程长度编码引擎。该量化模块用来对代表多个像素值的一参数串进行量化处理，以产生一第一量化参数串。该参数存储器用来暂存该第一量化参数串。该影像区块信息寄存器用来暂存一截止量化参数。该游程长度编码引擎用来根据所暂存的该截止量化参数来舍弃所暂存的该第一量化参数串中所包含的部分量化参数以形成一第二量化参数串，并对该第二量化参数串进行游程长度编码。该第一子量化参数串所包含的多个量化参数是各自对应于一像素。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1为本发明所描述的一影像编码装置的示意图。

图2为用来说明实施本发明所描述的加速游程长度编码的方法的一八乘八影像区块的示意图，其中该八乘八影像区块中包含共六十四个量化参数。

图3为本发明所描述的加速游程长度编码的方法的流程图。

主要元件符号说明如下：

100影像编码装置

110量化模块

120参数存储器

130影像区块信息寄存器

140游程长度编码引擎

142扫描计数器

144游程长度编码单元

146缓冲存储器

200影像区块

302、304、306、308、310、步骤

312

具体实施方式

为了避免先前技术中以游程长度编码来对单一影像区块所包含的多个量化参数进行编码时所消耗的过量或不必要的扫描时间，本发明提出一种加速游程长度编码的方法与影像编码装置。在本发明中，借由对单一影像区块中多个量化参数进行同时扫描及编码，可以大幅提高影像区块的编码速度；除此以外，借由设定一截止量化参数，可以在不减损过多精确度的情况下快速的掌握到单一影像区块的最后非零量化参数，并借此避免扫描到多余的零量化参数而浪费不必要的扫描时间。

请参阅图1，其为本发明所揭露的一影像编码装置100的示意图。如图1所示，影像编码装置100包含一量化模块110、一参数存储器120、一影像区块信息寄存器130、及一游程长度编码引擎140。量化模块110用来接收影像区块，且每一影像区块包含多个像素，其中该多个像素可视为一参数串(Coefficient String)；量化模块110并用来将该每一影像区块所包含的多个像素量化为多个量化参数，且该多个量化参数可被视为一量化参数串(QuantizationCoefficient String)。参数存储器120用来暂存量化模块110在每一影像区块中所产生的多个量化参数。影像区块信息寄存器130用来储存一截止量化参数，以用来决定扫描每一影像区块所包含的多个量化参数的程度。游程长度编码引擎140用来根据参数存储器120所储存的多个量化参数及影像区块信息寄存器130所储存的截止量化参数来对该多个量化参数进行游程长度编码，以产生一游程长度编码串。

游程长度编码引擎140包含一扫描计数器142及一游程长度编码单元144。扫描计数器142用来在游程长度编码引擎140由参数存储器120读入单一影像区块所包含的多个量化参数时，计算已读入的量化参数的个数。游程长度编码单元144用来决定已读入的量化参数中所包含的子游程长度编码串。举例来说，在上述二进位位元串”00001100”进行游程长度编码的处理中，游程长度编码单元144会根据游程长度编码的特征将二进位位元串”00001100”所包含的子位元串”0000”、”11”、”00”辨识出来以编码出三个子游程长度编码串”40”、”21”、”20”。请注意，游程长度编码引擎140可另包含一缓冲存储器146，用来暂存游程长度编码引擎140所读入的部分量化参数。

本发明所描述的加速游程长度编码的方法是由图1所示的影像编码装置100所实施，并加以说明如下。请参阅图2，其为用来说明实施本发明所描述的加速游程长度编码的方法的一八乘八影像区块200的示意图，其中该八乘八影像区块中包含共六十四个量化参数。请注意，影像区块200所包含的六十四个量化参数由将一包含六十四个参数的参数串以量化模块110进行量化处理后所产生，每一栏中左上角的数字为每一量化参数的编号，而每一栏中的主要栏位数字为量化参数的值；当游程长度编码引擎140由参数存储器120读入影像区块200所包含的多个量化参数时，会计算影像区块200中已读入的量化参数的个数，即对应于每一量化参数的编号；请注意，图2所列的各量化参数的编号仅为说明量化参数被读入的顺序的用，实作上读入量化参数的顺序可有其他的变化方式。如图2所示，假设影像区块200是被暂存于图1所示的参数存储器120中，且读取影像区块200的方式是为由左至右且由上至下的逐列读取。换言之，在图2中所示的六十四个量化参数是以多个子量化参数串”00800003”、”00600005”、...、”00000000”的顺序来逐列被读取。除此以外，在本发明中对每一子量化参数串所包含的多个量化参数是以同步方式来进行读取；以图2来说，当读取子量化参数串”00800003”时，对八个编号由0至7的量化参数”0”、”0”、”8”、”0”、”0”、”0”、”0”、”3”同时进行读取，而非如先前技术一般一个一个依序读取这八个量化参数。在参数存储器120上实现上述对多个量化参数的同步读取的方式可包含在参数存储器120上设置多个平行逻辑单元，且必要时可以适度的修改量化参数在参数存储器120上的排列方式以配合同步读取的实施。请注意，为了可以实施如图2所示一次读入一整列量化参数的架构，亦可以扫描计数器142辅助来达成，以图2所示的例子来说，当读入的量化参数的个数为8的倍数时，借由扫描计数器142的计数，游程长度编码引擎140可以准确的一次读入八个量化参数。

当图2所示的影像区块200要进行游程长度编码时，可以先行设定一截止量化参数。该截止量化参数的作用在于当游程长度编码引擎140进行游程长度编码，可以不需要读取该影像区块内的所有量化参数。以本发明的一较佳实施例来说，该截止量化参数以该影像区块中的量化参数编号来决定；以图2所示的影像方块来说，第一个子量化参数串内所包含八个量化参数”0”、”0”、”8”、”0”、”0”、”0”、”0”、”3”可各自被编号为0-7，其他子量化参数串所包含的量化参数亦可依此类推；假设该截止量化参数的编号是被选定为40，则代表在图2中所选定的截止量化参数为第六个子量化参数串”50090000”中的第一个子量化参数”5”，且根据扫描计数器142的指示，当游程长度编码引擎140扫描影像区块200至该子量化参数时，游程长度编码引擎140将不再扫描或读取后续的其他子量化参数。如此一来，便可以在一定程度内减少游程长度编码引擎140的扫描量，而节省不必要的扫描时间或功率消耗。该截止量化参数的选定通常可以使用软件设定来实施，直接将截止量化参数透过软件设定的方式写入影像区块信息寄存器130中，或是当量化模块110对多个像素量化为多个量化参数时，可得知最后一个非零的量化参数的位置(在图2的例子中为编号43的量化参数)，此位置即可做为该截止量化参数，而写入影像区块信息寄存器130中，供游程长度编码引擎140编码时用。

接下来以图2所示的影像区块200被读取的方式来解说本发明所描述的加速游程长度编码的方法，其中该截止量化参数被假设为上述在多个量化参数中编码为40的量化参数5。游程长度编码引擎140读取第一子量化参数串所包含的八个子量化参数”00800003”，并经由游程长度编码得到第一游程长度子编码串”20184013”。游程长度编码引擎140接下来读取第二子量化参数串”00600005”并编码成第二游程长度子编码串”20164015”。当游程长度编码引擎140平行读取第三子量化参数串”00030000”时，因为第三子量化参数串”00030000”最后剩余四个值为零的量化参数的缘故，游程长度编码引擎140会先行将第三子量化参数串”00030000”之前四个量化参数”0003”进行游程长度编码而得到第三游程长度子编码串”3013”，并将剩余的四个尚未进行编码的量化参数”0000”暂存至缓冲存储器146或是在没有包含缓冲存储器146的情况下直接用于之后第四子量化参数串”00000300”的编码。因此，接着当游程长度编码引擎140进行第四子量化参数串”00000300”的游程长度编码时，会先行将第三子量化参数串”00030000”剩余的四个量化参数”0000”由缓冲存储器146读入或是在没有包含缓冲存储器146的情况下直接取得，并将该四个量化参数”0000”与第四子量化参数串”00000300”直接合并为一中间子量化参数串(Intermediate Quantization Substring)”000000000300”；接着游程长度编码引擎140会将中间子量化参数串”000000000300”以游程长度编码来编码为一第四游程长度子编码串”9013”，且剩下二个未被编码的量化参数”00”；此时，该二个未被编码的量化参数”00”亦会被暂存于缓冲存储器146或是在没有包含缓冲存储器146的情况下直接用于第五子量化参数串”00001000”的编码。

同理，当要对第五子量化参数串”00001000”以游程长度编码来进行编码时，会先行将编码中间子量化参数串”000000000300”时所余下的二个未被编码的子量化参数”00”与第五子量化参数串”00001000”直接合并为另一中间子量化参数串”0000001000”；接着游程长度编码引擎140会将中间子量化参数串”0000001000”以游程长度编码来编码为一第四游程长度子编码串”6011”，且剩下三个未被编码的量化参数”000”；此时，该三个未被编码的量化参数”000”亦会被暂存于缓冲存储器146或是在没有包含缓冲存储器146的情况下直接用于第六子量化参数串”50090000”的编码。然而，如之前所述，由于在编码影像区块200时已经事先设定编号40的量化参数”5”(亦即位于第六子量化参数串”50090000”中的第一个量化参数”5”)为截止量化参数，因此在编码中进行的扫描也会到该量化参数”5”为止；此时，该量化参数”5”也会与编码第五子量化参数串”00001000”时所余下的三个量化参数”000”合并而又产生另一中间子量化参数串”0005”，且将中间子量化参数串”0005”编码成一第五游程长度子编码串为”3015”。总合以上所述，在上述对于截止量化参数的设定之下，将影像区块200进行游程长度编码所产生的一游程长度编码串为”20184013201640153013901360113015”，亦即上述第一至第五共五个游程长度子编码串的集合。

请注意，在上述以编号40的量化参数”5”为截止量化参数的设定下，虽然影像区块200实质上的最后非零参数为编号43的量化参数”9”，然而游程长度编码引擎140据以编码的最后非零参数为编号40的量化参数”5”；换言之，在本发明所描述的游程长度编码的方法中，编码时所使用的最后非零参数有可能并非实际上最后的非零参数，这样可以降低游程长度编码引擎140扫描影像区块200的扫描量；因此，截止量化参数的选择会决定最后非零参数的精确度与游程长度编码引擎140的扫描量两者之间的取舍，而在希望较为减轻游程长度编码引擎140的扫描量的情况下，截止量化参数通常会被选定为具有较小编号的量化参数。举例来说，在图2所示的影像方块200中，截止量化参数亦可选定为编号27的量化参数”0”，如此一来，虽然牺牲了后续编号29的量化参数”3”、编号36的量化参数”1”、编号40的量化参数”5”、及编号43的量化参数”9”所带来的准确性，但是可以大幅减轻游程长度编码引擎140在扫描量上的负担，并增加游程长度编码的速度。

请注意，以上在图2所示的量化参数编号及读取顺序、甚至是影像区块200本身所包含的量化参数个数等条件，仅为本发明的一实施例；换言之，将上述条件进行合理的各种变化所衍生的其他实施例，仍应视为本发明的范畴。

请注意，上述利用软件设定的方式设定截止量化参数，除了可以使游程长度编码引擎140减少扫描量之外，由于某些量化参数已经决定舍弃不用(例如上述例子中编号41～64的量化参数)，因此也就没有产生该些量化参数的必要。具体来说，量化模块110也可以根据该截止量化参数来决定将哪些像素舍弃而不进行量化的动作，因此也可以达成节省量化模块110运算量的功效。再者，在图1的量化模块110的前一级还可能包含数字信号转换单元(digital signaltransform；DST)(未绘示)，在设定截止量化参数的情形下，数字信号转换单元也可以不需要对全部的像素进行数字信号转换的操作，因此可以进一步达成节省数字信号转换单元的运算量的功效。

请参阅图3，其为本发明所揭露的加速游程长度编码的方法的流程图。如图3所示，本发明的加速游程长度编码的方法300包含如下步骤：

步骤302：对代表多个像素值的一参数串进行量化处理，以产生一第一量化参数串；

步骤304：决定该第一量化参数串所包含的一截止量化参数；

步骤306：根据该截止量化参数，舍弃该第一量化参数串中所包含的部分量化参数，且该第一量化参数串中未被舍弃的其余量化参数形成一第二量化参数串，该第二量化参数串包含多个子量化参数串；

步骤308：对每一子量化参数串所包含的多个量化参数同时以游程长度编码来进行影像编码；

步骤310：当已产生一子量化参数串所对应的一游程长度子编码串，且该子量化参数串仍有至少一个量化参数未被编码时，将该至少一个未被编码的量化参数附加于该下一个子量化参数串所包含的多个量化参数之前，以产生一中间子量化参数串；及

步骤312：将该中间子量化参数串编码为一对应的游程长度子编码串。

图3所描述的方法为上述图1及图2所述方法的总结，然而将图3所揭露的各步骤加以组合、排列、或是更替为图1或图2中已揭露的其他叙述所完成的其他实施例仍应视为本发明的范畴。本发明是描述一种用来加速游程长度编码的方法及影像编码装置。借由本发明所描述的方法及影像编码装置，除了可以克服先前技术中以逐个扫描量化参数的方法来进行游程长度编码时耗时过长的问题以外，更可借由设定截止量化参数的方式减少不必要的扫描量，以更为快速的进行游程长度编码。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (14)

1.一种加速游程长度编码的影像编码方法，包含：

(a)对代表多个像素值的一参数串进行量化处理，以产生一第一量化参数串；

(b)决定该第一量化参数串所包含的一截止量化参数；

(c)根据该截止量化参数，舍弃该第一量化参数串中所包含的部分量化参数，且该第一量化参数串中未被舍弃的其余量化参数是形成一第二量化参数串；及

(d)对该第二量化参数串以游程长度编码进行影像编码；

其中该第一量化参数串所包含的多个量化参数各自对应于一像素。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该第二量化参数串包含多个子量化参数串，且每一子量化参数串包含多个量化参数，该步骤(d)包含：

(d1)对该多个子量化参数串的每一子量化参数串所包含的多个量化参数同时游程长度编码来进行影像编码，以对应于该每一子量化参数串来产生一游程长度子编码串；

其中对应于该多个子量化参数串所产生的多个游程长度子编码串形成一游程长度编码串。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该每一游程长度子编码串各自包含至少一个编码参数。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(d1)包含：

(g)当已产生一子量化参数串所对应的一游程长度子编码串，且该子量化参数串仍有至少一个量化参数未被编码时，暂存该至少一个未被编码的量化参数；及

(h)当将下一个子量化参数串编码为其所对应的一游程长度子编码串之前，事先读取所暂存的该至少一个未被编码的量化参数，并将该至少一个未被编码的量化参数附加于该下一个子量化参数串所包含的多个量化参数之前，以产生一中间子量化参数串，及将该中间子量化参数串编码为一对应的游程长度子编码串；

其中该中间子量化参数串所包含的多个量化参数的数目多于该每一子量化参数串所包含的多个量化参数的数目。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(d1)包含：

(j)当已产生一子量化参数串所对应的一游程长度子编码串，且该子量化参数串仍有至少一个量化参数未被编码时，将该至少一个未被编码的量化参数直接附加于下一个子量化参数串所包含的多个量化参数之前以产生一中间子量化参数串，并将该中间子量化参数串编码为一对应的游程长度子编码串；

其中该中间子量化参数串所包含的多个量化参数的数目多于该每一子量化参数串所包含的多个量化参数的数目。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(b)包含：

(b1)根据一软件设定，决定该截止量化参数。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(a)包含：

(a1)根据该软件设定，决定一截止量化参数；及

(a2)根据该截止量化参数，舍弃该参数串中所包含的部分参数，且对该参数串进行量化处理时仅处理该参数串中未被舍弃的参数。

8.一种加速游程长度编码的影像编码装置，包含：

一量化模块，用来对代表多个像素值的一参数串进行量化处理，以产生一第一量化参数串；

一参数存储器，用来暂存该第一量化参数串；

一影像区块信息寄存器，用来暂存一截止量化参数；

一游程长度编码引擎，用来根据所暂存的该截止量化参数来舍弃所暂存的该第一量化参数串中所包含的部分量化参数以形成一第二量化参数串，并对该第二量化参数串进行游程长度编码；

其中该第一量化参数串所包含的多个量化参数是各自对应于一像素。

9.如权利要求8所述的影像编码装置，其特征在于，该第二量化参数串包含多个子量化参数串，且每一子量化参数串包含多个量化参数；

其中该游程长度编码引擎包含：

一扫描计数器，用来计算该游程长度编码引擎已由该第一量化参数串所读入的量化参数的个数；及

一游程长度编码单元，用来对该多个子量化参数串的每一子量化参数串所包含的多个量化参数同时以游程长度编码来进行影像编码，以对应于该每一子量化参数串来产生一游程长度子编码串；

其中对应于该多个子量化参数串所产生的多个游程长度子编码串形成一游程长度编码串。

10.如权利要求9所述的影像编码装置，其特征在于，该每一游程长度子编码串各自包含至少一个编码参数。

11.如权利要求9所述的影像编码装置，另包含：

一缓冲存储器，当该游程长度编码单元已产生一子量化参数串所对应的一游程长度子编码串，且该子量化参数串仍有至少一个量化参数未被编码时，该缓冲存储器用来暂存该至少一个未被编码的量化参数；

其中当该游程长度编码单元将下一个子量化参数串编码为其所对应的一游程长度子编码串之前，事先由该缓冲存储器读取所暂存的该至少一个未被编码的量化参数、将该至少一个未被编码的量化参数附加于该下一个子量化参数串所包含的多个量化参数之前，以产生一中间子量化参数串，并将该中间子量化参数串编码为一对应的游程长度子编码串；

其中该中间子量化参数串所包含的多个量化参数的数目多于该每一子量化参数串所包含的多个量化参数的数目。

12.如权利要求9所述的影像编码装置，其特征在于，当该游程长度编码单元已产生一子量化参数串所对应的一游程长度子编码串，且该子量化参数串仍有至少一个量化参数未被编码时，该游程长度编码单元将该至少一个未被编码的量化参数直接附加于下一个子量化参数串所包含的多个量化参数之前以产生一中间子量化参数串，并将该中间子量化参数串编码为一对应的游程长度子编码串；

其中该中间子量化参数串所包含的多个量化参数的数目多于该每一子量化参数串所包含的多个量化参数的数目。

13.如权利要求8所述的影像编码装置，其特征在于，该截止量化参数是根据该影像区块信息寄存器的一软件设定所决定。

14.如权利要求13所述的影像编码装置，其特征在于，一截止量化参数是根据该软件设定所决定，该参数串中所包含的部分参数是根据该截止量化参数所舍弃，且该量化模块仅处理该参数串中未被舍弃的参数。

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