CN102256139B - 媒体编码系统、量化系数编码装置及量化系数编码方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种媒体编码系统、量化系数编码装置及量化系数编码方法。该量化系数编码装置是应用于一媒体编码系统中。该量化系数编码装置包含一判断模块、一编码模式仲裁模块及一编码模块。该判断模块用以判断一组量化系数是否已被定义于一预设可变长度编码表中。若该判断模块的判断结果为否，该编码模式仲裁模块根据一预设规则自多个预设编码模式中决定出对应于该组量化系数的一最佳编码模式。该编码模块根据该最佳编码模式对该组量化系数进行编码。

Description

媒体编码系统、量化系数编码装置及量化系数编码方法

技术领域

本发明与媒体编码有关，特别地，是关于一种能够针对量化系数组找出其相对应的最佳的可变长度编码模式，以达到最佳的编码效率的媒体编码系统、量化系数编码装置及量化系数编码方法。

背景技术

于传统的MPEG-4媒体编码系统中，量化的离散余弦转换系数(quantizeddiscrete cosine transform coefficients)组包含三个离散余弦转换系数run、level及last且以(run，level，last)的型式表示，并系通过可变长度编码(Variable-Length Coding，VLC)的方式进行编码。一般而言，可变长度编码方法是通过可变长度编码表(VLCtable)对一组量化DCT系数(run，level，last)进行编码。

实际上，可变长度编码表有两种型式，其中一种是帧内编码(intra-coded)的型式，适用于当视讯串流中的相邻两画面无法比较出相当接近的大区块(macroblocks)时，对同一画面内的两个大区块进行编码；另一种则是帧间编码(inter-coded)的型式，适用于当视讯串流中的相邻两画面可以比较出相当接近的大区块时，对相邻画面的两个大区块进行编码。

请参照图1，图1是绘示可变长度编码表与其它三种可变长度编码模式的适用范围间的相对关系的示意图。如图1所示，由于可变长度编码表所能定义的量化DCT系数组的数目有限，所以除了已定义于预设可变长度编码表中的量化DCT系数组(run，level，last)之外，其它的量化DCT系数组则可分别适用于Type 1、Type 2及Type 3等三种逸出编码模式(escape coding mode)。其中，Type 3为固定长度(fixed-length)逸出模式，其适用范围最广，可涵盖所有的量化DCT系数组；Type 1为系数level逸出模式，而Type 2为系数run逸出模式，两者分别适用于某部分的量化DCT系数组。值得注意的是，Type 1与Type 2的适用范围将会有部分重叠之处，如图1中的范围A所示，位于范围A内的所有量化DCT系数组均可同时适用Type 1与Type 2进行编码。

接着，请参照图2，图2是绘示传统的媒体编码系统对量化系数组进行编码的流程图。如图1所示，首先，执行步骤S10，判断该组量化系数是否已被定义于一预设可变长度编码表中。若步骤S10的判断结果为是，该方法即执行步骤S11，直接根据该预设可变长度编码表对该组量化系数进行编码。若步骤S10的判断结果为否，代表该预设可变长度编码表中并未包含该组量化系数的编码信息，所以无法通过该预设可变长度编码表对该组量化系数进行编码。

此时，该方法执行步骤S12，判断第一可变长度编码模式(Type 1)是否适用于该组量化系数。若步骤S12的判断结果为是，该方法即可执行步骤S13，根据第一可变长度编码模式对该组量化系数进行编码。若步骤S12的判断结果为否，该方法执行步骤S14，判断第二可变长度编码模式(Type 2)是否适用于该组量化系数。若步骤S14的判断结果为是，该方法即可执行步骤S15，根据第二可变长度编码模式对该组量化系数进行编码。由于第三可变长度编码模式(Type 3)对于所有量化系数组而言均可适用，所以若步骤S14的判断结果为否，该方法即执行步骤S16，根据第三可变长度编码模式(Type 3)对该组量化系数进行编码。

值得注意的是，判断第一可变长度编码模式是否适用于该组量化系数的步骤S12以及判断第二可变长度编码模式是否适用于该组量化系数的步骤S14的执行顺序可互相交换，亦即Type 1与Type 2的判断顺序并无一定的限制，但顺序交换后有可能会导致不同的判断结果。

然而，上述的作法对于同时可适用于Type 1与Type 2的量化系数组(亦即图1中的范围A所涵盖的量化系数组)，很可能会从Type 1与Type 2中选出“非最佳编码模式”，亦即将该组量化系数通过“非最佳编码模式”进行编码后所得到的编码长度并非最短编码长度，故无法得到最佳的编码效率(best coding efficiency)。

举例而言，假设某组量化DCT系数(run，level，last)为(2，8，0)，同时适用于Type1与Type 2且属于帧内编码的型式，根据上述已知方式，Type 1将会被选出对该组量化DCT系数进行编码，所得到的编码结果为“0000011，0，000011110s”，其编码长度为18位。然而，实际上若采用Type 2对该组量化DCT系数进行编码，所得到的编码结果将会是“0000011，10，010011s”，其编码长度为16位。

由上述结果可知，通过此一已知方式所选出的编码模式对量化DCT系数组进行编码，很可能得到的编码结果并不具有最短编码长度，故其编码效率无法达到最佳化。此外，采用上述规则进行最佳编码模式的判断，不仅无法确保选出最佳编码模式，还会使得传统的媒体编码系统的软件及硬件变得相当复杂化，连带造成实际生产成本上的增加。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种媒体编码系统、量化系数编码装置及量化系数编码方法，以解决上述问题。

根据本发明一方面提供一种量化系数编码装置，该量化系数编码装置应用于一媒体编码系统中。该量化系数编码装置包含一判断模块、一编码模式仲裁模块及一编码模块。该判断模块用以判断一组量化系数是否已被定义于一预设可变长度编码表中。若该判断模块的判断结果为否，该编码模式仲裁模块根据一预设规则自多个预设编码模式中决定出对应于该组量化系数的一最佳编码模式。该编码模块根据该最佳编码模式对该组量化系数进行编码。

根据本发明另一方面提供一种量化系数编码方法，该量化系数编码方法应用于一媒体编码系统中。首先，该量化系数编码方法判断一组量化系数是否已被定义于一预设可变长度编码表中。若上述判断结果为否，该量化系数编码方法根据一预设规则自多个预设编码模式中决定出对应于该组量化系数的一最佳编码模式。接着，该量化系数编码方法根据该最佳编码模式对该组量化系数进行编码。

本发明的有益技术效果是：由于本发明的量化系数编码装置能够正确地选出对应于量化DCT系数组的最佳编码模式并根据最佳编码模式对该量化DCT系数组进行可变长度编码，故能确保该量化DCT系数组经过最佳编码模式进行可变长度编码后所得到的编码长度为最短，藉以达到最佳化量化DCT系数编码效率的功效。此外，由于本发明提出的量化系数编码装置判断最佳编码模式时所采用的规则相当简单，故可有效地简化媒体编码系统的软件及硬件设计，以降低实际生产的成本，提升市场竞争力。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的结合附图对本发明的详述得到进一步的了解，其中：

图1是绘示可变长度编码表及其它三种可变长度编码模式的适用范围间的相对关系的示意图。

图2是绘示传统的媒体编码系统对量化系数组进行编码的流程图。

图3是绘示根据本发明的第一具体实施例的媒体编码系统的功能方块图。

图4是绘示图3中的量化系数编码装置的详细功能方块图。

图5及图6是分别绘示图4中的编码模式仲裁模块的两种不同运作方式。

图7是绘示帧间编码且DCT系数Last＝1的条件下，DCT系数run、level与最佳编码模式之间的对应关系。

图8是绘示根据本发明的第二具体实施例的量化系数编码装置运作方法的流程图。

具体实施方式

根据本发明的第一具体实施例为一种媒体编码系统。于此实施例中，该媒体编码系统用以对一视讯串流进行编码的程序。请参照图3，图3是绘示该媒体编码系统的功能方块图。如图3所示，媒体编码系统1包含离散余弦转换(Discrete CosineTransform，下文简以DCT称的)装置10、切换装置11、位移估算装置12、第一预估装置13、第二预估装置14、第三预估装置15、形状编码装置16、逆离散余弦转换(Inverse Discrete Cosine Transform，下文简以IDCT称之)装置17、储存装置18、位移纹理编码装置19及视讯多路复用装置20。

由于本发明的发明重点主要在于媒体编码系统1中的位移纹理编码装置19，因此，接下来将进一步就位移纹理编码装置19的结构及运作原理做深入的探讨。至于媒体编码系统1中的其余装置属于已知技术，故于此不另行赘述。

请参照图4，图4是绘示图3中的位移纹理编码装置19的详细功能方块图。如图4所示，由于位移纹理编码装置19的一主要功能在于对经过DCT装置10处理后所产生的量化DCT系数组进行编码的程序，因此，位移纹理编码装置19包含有量化系数编码装置190，以利此一程序的进行。

如图4所示，量化系数编码装置190包含有判断模块1900、编码模式仲裁模块1902、编码模块1904及储存模块1906。其中，判断模块1900耦接至编码模式仲裁模块1902及储存模块1906；编码模式仲裁模块1902耦接至编码模块1904及储存模块1906。于此实施例中，当DCT装置10将一组量化DCT系数传送至量化系数编码装置190时，判断模块1900将会判断该组量化DCT系数是否已被定义于一预设可变长度编码表中。

若判断模块1900的判断结果为是，亦即该组量化DCT系数的确已被定义于该预设可变长度编码表内，编码模块1904即会根据该预设可变长度编码表所记载的编码信息对该组量化DCT系数进行编码。于实际应用中，假设媒体编码系统1为一MPEG-4媒体编码系统，则该预设可变长度编码表亦符合MPEG-4视讯编码标准，但并不以此为限。

然而，若判断模块1900的判断结果为否，亦即该组量化DCT系数并未被定义于该预设可变长度编码表内，故编码模块1904无法通过该预设可变长度编码表所记载的编码信息对该组量化DCT系数进行编码。此时，编码模式仲裁模块1902即需根据一预设规则自三种预设逸出编码模式中决定出对应于该组量化DCT系数的一最佳逸出编码模式。

于实际应用中，上述的预设规则系与该组量化DCT系数分别通过三种不同的预设逸出编码模式(亦即Type 1、Type 2及Type 3)进行编码后所得到的编码长度大小有关。更详细地说，该预设规则是指当该组量化DCT系数通过Type 1、Type 2及Type 3中的其一进行编码后所得到的编码长度最短，则此编码模式即会被决定为对应于该组量化DCT系数的最佳编码模式。

实际上，由于每一组量化DCT系数与其相对应的最佳编码模式可以事先估算而得并储存于一查找表内，故于此实施例中，储存模块1906可储存有一可变长度编码最佳解表，且该可变长度编码最佳解表记录有每一组量化DCT系数与其相对应的最佳编码模式，以供编码模式仲裁模块1902进行最佳编码模式仲裁时使用。

接着，将就编码模式仲裁模块1902的配置及运作方式进行更进一步的探讨。请参照图5，图5系绘示编码模式仲裁模块1902的详细功能方块图。如图5所示，编码模式仲裁模块1902包含有第一选择器1902A、第二选择器1902B及第三选择器1902C。其中，第一选择器1902A系耦接至第二选择器1902B且第二选择器1902B耦接至第三选择器1902C。至于第一选择器1902A的数目可以是一个或多个，视实际运作的需求而定。

于此实施例中，第一选择器1902A会自储存模块1906存取该可变长度编码最佳解表，以得到量化DCT系数组与其相对应的最佳编码模式的相关信息。接着，第一选择器1902A即根据上述信息与该组量化DCT系数的第一量化系数(run)进行比较。之后，第二选择器1902B再根据上述信息与该组量化DCT系数的第二量化系数(level)进行比较。

假设该组量化DCT系数可同时适用于Type 1与Type 2两种编码模式，则通过上述两层的比较后，即可有效地分辨出Type 1及Type 2中的哪一种编码模式才是对应于该组量化DCT系数的最佳编码模式。假设通过上述两层的比较后，发现到Type 1与Type 2均非该组量化DCT系数的最佳编码模式，则可通过第三选择器1902C确认适用范围最广的Type 3才是对应于该组量化DCT系数的最佳编码模式。此外，第三选择器1902C除了可用以比较第三量化系数(last)外，亦可用以决定最佳编码模式系属于帧间编码或帧内编码。

请参照图6，图6是绘示编码模式仲裁模块1902的另一种运作方式。值得注意的是，图6与图5不同之处在于：图6中的第一选择器1902A是用以比较该组量化DCT系数的第二量化系数(level)且第二选择器1902B是用以比较该组量化DCT系数的第一量化系数(run)。这也代表着第一量化系数(run)与第二量化系数(level)的比较顺序并无一定的先后限制，亦不会影响到编码模式仲裁模块1902最后的仲裁结果。这一点与先前技术中判断顺序交换后可能会有不同的判断结果，有着极大的不同。

举例而言，若量化DCT系数组为(2，8，0)，同时适用于Type 1与Type 2且属于帧内编码的型式，于先前技术中，非最佳的编码模式Type 1将会被选出对该组量化DCT系数进行编码，所得到的编码结果为“0000011，0，000011110s”，相较于同样符合编码规定的Type 2编码模式结果“0000011，10，010011s”，其编码长度并非最短，亦即传统的媒体编码系统的编码效率并无法确保能够真正达到最佳化的境地。

然而，若通过本发明的编码模式仲裁模块1902进行最佳编码模式的判断，由于编码模式仲裁模块1902的三层选择器是采用可变长度编码最佳解表进行比较，上述误判的情事并不会发生，故编码模式仲裁模块1902所选出的最佳编码模式Type 2对该组量化DCT系数进行编码后的确可得到最短的编码长度，藉以达到最佳化的编码效率。

请参照图7，图7是绘示帧间编码且系数Last＝1的条件下，系数run与系数level之间的对应关系。如图7所示，斜线部分代表的即是同时适用于Type 1与Type 2的量化DCT系数组；图7中的列表是代表斜线部分的量化DCT系数组分别根据Type 1与Type 2所得到的编码长度大小，以决定何者为最佳编码模式。举例而言，假设某量化DCT系数组为(1，4，1)，就图7可知，量化DCT系数组(1，4，1)可同时适用于Type 1与Type 2，并且由图7的列表可得对应于量化DCT系数组(1，4，1)的最佳编码模式为Type 1。因此，编码模式仲裁模块1902将会选出Type 1作为量化DCT系数组(1，4，1)的最佳编码模式，接着，编码模块1904即根据Type 1对量化DCT系数组(1，4，1)进行编码，藉以得到最佳的编码效率。

实际上，该预设可变长度编码表可以是一帧内编码表或一帧间编码表，分别供位于视讯串流中的同一帧内的两个大区块或相邻两帧的两个大区块进行编码。此外，该组量化系数可以是离散余弦转换系数，但不以此为限。

若判断模块1900的判断结果为否，编码模式仲裁模块1902将会根据一预设规则自多个预设编码模式中决定出对应于该组量化系数的一最佳编码模式。编码模块1904根据该最佳编码模式对该组量化系数进行编码。于实际应用中，该预设规则系与该组量化系数分别通过该多个预设编码模式进行编码后所得到的编码长度大小有关。

更进一步而言，若该组量化系数通过该多个预设编码模式中的一特定编码模式进行编码后所得到的编码长度最短，则编码模式仲裁模块1902即决定该特定编码模式为该最佳编码模式。至于本实施例的量化系数编码装置190的详细配置及实际运作情形，请参照第一具体实施例中相关的说明及图标，在此不另行赘述。

根据本发明的第三具体实施例为一种量化系数编码装置运作方法。于此实施例中，量化系数编码装置190系应用于媒体编码系统1中。请参照图8，图8系绘示该量化系数编码装置运作方法的流程图。如图8所示，首先，于步骤S20中，量化系数编码装置190判断一组量化系数是否已被定义于一预设可变长度编码表中。实际上，该预设可变长度编码表系符合MPEG-4视讯编码标准；该组量化系数可以是离散余弦转换(Discrete Cosine Transform，DCT)系数。

若步骤S20的判断结果为是，该方法执行步骤S21，根据该预设可变长度编码表对该组量化系数进行可变长度编码。若步骤S20的判断结果为否，该方法执行步骤S22，根据一预设规则自三个预设编码模式中决定出对应于该组量化系数的一最佳编码模式。

于实际应用中，该预设规则系与该组量化系数分别通过该多个预设编码模式进行编码后所得到的编码长度大小有关。若该组量化系数通过该多个预设编码模式中的一特定编码模式进行编码所得到的编码长度最短，则该特定编码模式即会被决定为该最佳编码模式。

若步骤S22所决定的最佳编码模式为第一可变长度编码模式(Type 1)，则该方法执行步骤S23，根据第一可变长度编码模式对该组量化系数进行可变长度编码；若步骤S22所决定的最佳编码模式为第二可变长度编码模式(Type 2)，则该方法执行步骤S24，根据第二可变长度编码模式对该组量化系数进行可变长度编码；若步骤S22所决定的最佳编码模式为第三可变长度编码模式(Type 3)，则该方法执行步骤S25，根据第三可变长度编码模式对该组量化系数进行可变长度编码。

综上所述，由于本发明的量化系数编码装置能够正确地选出对应于量化系数组的最佳编码模式并根据最佳编码模式对该量化系数组进行可变长度编码，故可避免如同先前技术一样选出无法得到最短编码长度的“非最佳编码模式”对该量化系数组进行编码。因此，本发明提出的媒体编码系统能够通过量化系数编码装置确保该量化系数组经过最佳编码模式进行可变长度编码后所得到的编码长度为最短，藉以达到最佳化量化系数编码效率的功效。

此外，由于本发明提出的量化系数编码装置判断最佳编码模式时所采用的判断规则相当简单，故可大幅简化原本媒体编码系统复杂的软件及硬件设计，以降低实际生产时的成本，提升产品于市场上的竞争力。

通过以上较佳具体实施例的详述，系希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。

Claims (12)

1.一种量化系数编码装置，应用于一媒体编码系统中，该量化系数编码装置包含：

一判断模块，用以判断一组量化系数是否已被定义于一预设可变长度编码表中；

一编码模式仲裁模块，耦接至该判断模块，若该判断模块的判断结果为否，该编码模式仲裁模块根据一预设规则自三个预设编码模式中决定出对应于该组量化系数的一最佳编码模式，其中该组量化系数与其相对应的该最佳编码模式系储存于一可变长度编码最佳解表内，该编码模式仲裁模块包括第一选择器、第二选择器及第三选择器，该第一选择器耦接至该第二选择器且该第二选择器耦接至该第三选择器，该第一选择器存取该可变长度编码最佳解表以得到该组量化系数与其相对应的最佳编码模式的信息，并根据该信息与该组量化系数的第一量化系数进行比较，该第二选择器再根据该信息与该组量化系数的第二量化系数进行比较，从而确定第一预设编码模式和第二预设编码模式中的一种预设编码模式为对应于该组量化系数的最佳编码模式，当发现该第一预设编码模式和该第二预设编码模式均非该组量化系数的最佳编码模式时，该第三选择器确认第三预设编码模式为对应于该组量化系数的最佳编码模式；以及

一编码模块，耦接至该编码模式仲裁模块，该编码模块根据该最佳编码模式对该组量化系数进行编码。

2.根据权利要求1所述的量化系数编码装置，其特征在于，该预设可变长度编码表符合MPEG-4视讯编码标准，若该判断模块的判断结果为是，该编码模块根据该预设可变长度编码表对该组量化系数进行编码。

3.根据权利要求1所述的量化系数编码装置，其特征在于，该组量化系数为离散余弦转换系数。

4.根据权利要求1所述的量化系数编码装置，其特征在于，该预设规则是与该组量化系数分别通过该三个预设编码模式进行编码后所得到的编码长度大小有关。

5.根据权利要求1所述的量化系数编码装置，其特征在于，若该组量化系数通过该三个预设编码模式中的一特定编码模式进行编码后所得到的编码长度最短，则该编码模式仲裁模块即决定该特定编码模式为该最佳编码模式。

6.根据权利要求1所述的量化系数编码装置，其特征在于，该预设可变长度编码表为一帧内编码表，用以供位于视讯串流中的任一帧的任一宏区块进行帧内编码。

7.根据权利要求1所述的量化系数编码装置，其特征在于，该预设可变长度编码表为一帧间编码表，用以供位于视讯串流中的任一帧的任一宏区块进行帧间编码。

8.一种量化系数编码方法，该量化系数编码方法应用于一媒体编码系统中，该方法包含下列步骤：

判断一组量化系数是否已被定义于一预设可变长度编码表中；

若上述判断结果为否，根据一预设规则自三个预设编码模式中决定出对应于该组量化系数的一最佳编码模式，其中该组量化系数与其相对应的该最佳编码模式系储存于一可变长度编码最佳解表内，该步骤包括：利用第一选择器存取该可变长度编码最佳解表以得到该组量化系数与其相对应的最佳编码模式的信息，并根据该信息与该组量化系数的第一量化系数进行比较，再利用第二选择器根据该信息与该组量化系数的第二量化系数进行比较，从而确定第一预设编码模式和第二预设编码模式中的一种预设编码模式为对应于该组量化系数的最佳编码模式，当发现该第一预设编码模式和该第二预设编码模式均非该组量化系数的最佳编码模式时，利用第三选择器确认第三预设编码模式为对应于该组量化系数的最佳编码模式；以及

根据该最佳编码模式对该组量化系数进行编码。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该预设可变长度编码表符合MPEG-4视讯编码标准，若上述判断结果为该组量化系数已被定义于该预设可变长度编码表中，该方法还包含下列步骤：

根据该预设可变长度编码表对该组量化系数进行编码。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该组量化系数为离散余弦转换系数。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该预设规则是与该组量化系数分别通过该三个预设编码模式进行编码后所得到的编码长度大小有关。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，若该组量化系数通过该三个预设编码模式中的一特定编码模式进行编码所得到的编码长度最短，则该特定编码模式即会被决定为该最佳编码模式。

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