CN103797796B - 用于系数矩形块的量化和去量化的方法和装置 - Google Patents

用于系数矩形块的量化和去量化的方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种系统包括对量化的变换系数的矩形块执行量化的编码器和对变换系数的矩形块执行去量化的解码器。所述解码器被配置成接收量化的变换系数的W×H块，其中W是所述块的行宽度并且H是所述块的列高度。所述解码器被进一步配置成对量化的变换系数的W×H块应用去量化处理以生成变换系数的块，所述变换系数被用来生成与量化的变换系数的W×H块相对应的图片。所述去量化处理包括当函数(I)的输出M等于整数值时应用第一去量化算法，以及当所述输出M等于非整数值时应用第二去量化算法。

Description

用于系数矩形块的量化和去量化的方法和装置
相关申请
本申请与来自由摩托罗拉移动公司共同拥有本申请的以下美国临时专利申请有关并且根据美国法典第35条119(e)款要求其权益：
2011年9月8日提交的、标题为“Quantization for Rectangular Transform inHEVC”(代理人案号no.CS39197B)的序号No.61/502,850，其整个内容通过引用结合在本文中。
技术领域
本公开一般地涉及数据压缩，并且更特别地涉及用于系数的矩形块的量化和去量化的方法和系统。
背景技术
已经出现了对用于诸如视频会议、数字媒体存储、电视广播、互联网视频流送和通信的各种应用的视频媒体的较高压缩的增长需要。包括图像或“图片”的序列的视频在由编码器所执行的编码过程期间经历压缩。编码过程从视频产生比特流(在本文中也被称为比特序列)，所述比特流能够被存储或者通过物理介质传送。解码器执行解码过程以读取比特流，并且从而，导出视频的图片的序列。如本文所使用的，术语“代码化(coding)”被用来指的是在编码过程或解码过程或两者期间使用的过程和算法，并且术语代码化与术语编码和术语解码在本文中互换地使用。
视频代码化过程包括多个算法，其中的一些被适当地布置成通过降低在视频帧内和之间的冗余或非重要信息来实现视频压缩。这些算法中的一个是量化，所述量化涉及将变换系数值的范围压缩成各个量值以生成被编码器用来生成视频的比特流的量化的变换系数。解码器去量化经量化的变换系数以再造视频。当前，量化和去量化算法分别针对系数(例如，变换系数和量化的变换系数)的方形块被优化。
然而，存在对用于系数的矩形块的量化和去量化的方法和装置的需要。
附图说明
附图连同以下具体实施方式一起被并入且形成本说明书的一部分，并且用来进一步图示包括所要求保护的发明的构思的实施例，以及解释那些实施例的各种原理和优点，在附图中相同的附图标记遍及各个视图指代相同的或功能上类似的元素。
图1是依据实施例实现系数的矩形块的量化和去量化的编码器和解码器的简化框图。
图2是依据实施例用于变换系数的矩形块的量化的方法的流程图。
图3是依据实施例用于量化的变换系数的矩形块的去量化的方法的流程图。
图4是依据实施例用于变换系数的矩形块的量化的方法的流程图。
图5是依据实施例用于量化的变换系数的矩形块的去量化的方法的流程图。
技术人员将领会，图中的元素是为了简单和清楚而图示的并且不一定按比例绘制。例如，图中元素中的一些的尺寸相对于其它元素可以被放大以帮助提高对本发明的实施例的理解。
已经在适当的地方通过附图中的常规符号表示了装置和方法组件，附图仅示出了与理解本发明的实施例有关的那些特定细节以便不使本公开与对于受益于本文的描述的本领域的普通技术人员而言将是容易显而易见的细节相混淆。
具体实施方式
一般来说，依照各种实施例，本公开提供了用于系数的矩形块的量化和去量化的方法和装置。例如，用于对量化的变换系数的矩形块执行去量化的方法包括：接收量化的变换系数的W×H块，其中W是块的行宽度并且H是块的列高度；以及对量化的变换系数的W×H块应用去量化处理以生成变换系数的块，所述变换系数的块被用来生成与量化的变换系数的W×H块相对应的图片。去量化处理包括：当函数的输出M等于整数值时，应用第一去量化算法；以及当输出M等于非整数值时，应用第二去量化算法。
用于对变换系数的矩形块执行量化的方法包括接收从图片生成的变换系数的W×H块，其中W是块的行宽度并且H是块的列高度；以及对变换系数的W×H块应用量化处理以生成用来生成比特序列的量化的变换系数的块，所述比特序列被用来重建图片。量化处理包括：当函数的输出M等于整数值时，应用第一量化算法；以及当输出M等于非整数值时，应用第二量化算法。在实施例中，用于执行量化的方法进一步包括：当输出M等于整数值时，确定是否使用第一组常数来执行所述量化的变换系数的熵代码化，否则确定是否使用第二组常数来执行所述量化的变换系数的熵代码化。
一种系统，包括：具有去量化器块的解码器和具有量化器块的编码器。去量化器块被配置成接收量化的变换系数的第一W×H块，其中W是块的行宽度并且H是块的列高度；以及对量化的变换系数的第一块应用去量化处理以生成变换系数的第一块，所述变换系数的第一块被用来生成与量化的变换系数的第一W×H块相对应的第一图片。去量化处理包括：当函数的输出M等于整数值时，应用第一去量化算法；以及当输出M等于非整数值时，应用第二去量化算法。
在实施例中，去量化块进一步被配置成：使用第一映射表来计算第一组常数，同时应用第一去量化算法，其中第一组常数在去量化函数内被用来从量化的变换系数的第一块生成变换系数的第一块；以及使用第二映射表来计算第二组常数，同时应用第二去量化算法，其中第二组常数在去量化函数内被用来从量化的变换系数的第一块生成变换系数的第一块。在替换的实施例中，去量化块进一步被配置成：使用第一映射表来计算第一组常数，同时应用第一去量化算法，其中第一组常数在去量化函数内被用来从量化的变换系数的第一块生成变换系数的第一块；以及使用移位的第一映射表来计算第二组常数，同时应用第二去量化算法，其中第二组常数在去量化函数内被用来从量化的变换系数的第一块生成变换系数的第一块。
系统的量化器块被配置成接收从第二图片生成的变换系数的第二W×H块，其中W是变换系数的第二块的行宽度并且H是变换系数的第二块的列高度；以及对变换系数的第二块应用量化处理以生成用来生成比特序列的量化的变换系数的第二块，所述比特序列被用来重建第二图片。量化处理包括：当函数的输出M等于整数值时，应用第一量化算法；以及当输出M等于非整数值时，应用第二量化算法。
现参考附图，并且尤其是图1，依据一些实施例实现用于系数的矩形块的量化和去量化的方法的编码器的说明性简化框图被示出并且一般地在100处被指示。编码器100包括变换块102、量化器块104、熵代码化块106、去量化器块108、逆变换块110、环路滤波器112、空间预测块114、参考缓冲器116、时间预测块118以及开关120。
在实施例中，编码器100是HEVC编码器，并且从而被配置成依照高效率视频代码化(HEVC)草案标准(还被称为H.265和MPEG-H部分2)操作。例如，编码器执行与HEVC草案标准或尚未公布的将来的HEVC标准(共同地在此被称为HEVC、HEVC标准或HEVC规范)的至少部分兼容的数据(例如，视频数据)处理。然而，在替代实施例中，编码器100实现与其它标准或专用媒体压缩技术相兼容的数据(例如，视频、音频或其它媒体)处理。而且，编码器100的框图是“简化的”因为它仅示出了理解本教导的实施例所必需的那些块。为了易于图示，商业编码器实施例的其它元素被省略。
变换块102、量化器块104、熵代码化块106、去量化器块108、逆变换块110、空间预测块114以及时间预测块118表示被编码器110用来执行其功能性的不同算法，所述功能性包括相对于本教导所描述的功能性，例如如通过参考剩余的图2-5在下面所描述的那样。在这个上下文中使用的“块”包括由硬件设备执行的功能性的逻辑表示。
在一个实施例中，算法102-110、114以及118和环路滤波器112、参考缓冲器116以及开关120用硬件被完全实现在集成电路芯片上。在替换的实施例中，算法102-110、114以及118作为软件或固件代码被存储在适合的存储设备(即，存储器)上，并且编码器用硬件被部分地实现为被编程为运行在存储器中存储的算法的处理设备。如本文所使用的，“算法”表示在编码器100或解码器的功能块(例如，102-110和114)内执行的处理中的全部或一部分。然而，“功能”意指任何等式或公式。
HEVC是基于块的混合空间和时间预测代码化方案。在HEVC中，输入图片被首先划分成被定义为最大代码化单元(LCU)的方形块。如在这个上下文中所使用的(如与图像处理有关)，取决于块的特定类型和块已经历的处理，“块”被定义为诸如像素、变换系数、量化的变换系数等的元素或样本的二维阵列或矩阵。同样地，术语块、阵列以及矩阵在本文中可互换地使用。不像其中基本代码化单元是16×16个像素的宏块(MB)的其它视频代码化标准，在HEVC中，基本代码化单元CU能够和128×128个像素一样大，这在编码过程期间提供较大灵活性以使压缩和预测适应于图像特性。
在HEVC中，LCU能够被划分(即，分开或者分割)成定义为代码化单元(CU)的四个方形块，每个为LCU的四分之一大小。每个CU能够进一步被分成四个较小的CU，每个为CU的四分之一大小。能够重复分裂过程直到满足特定准则为止，所述特定准则诸如深度级或速率失真(RD)准则。例如，给出最低RD成本的分割被选择为用于LCU的分割。因此，在HEVC中，CU定义图片到多个区的分割，并且CU替换宏块结构且包含定义为在下面更详细地描述的预测单元(PU)和变换单元(TU)的一个或数个块。
HEVC使用象限树数据表示来描述LCU分割，其是LCU如何被分成CU。具体地，在象限树的每个节点处，如果节点进一步被分成四个子节点，则比特“1”被分配，否则比特“0”被分配。二元数据的象限树表示连同CU一起被代码化并且作为开销发射，以便在解码过程中使用。在象限树的每个叶处，具有2L×2L(其中2L等于最后CU的行宽度和列高度两者)的尺寸的最后CU能够处理四个可能的块尺寸中的一个，其中2L×2L、2L×L、L×2L以及L×L在每个CU模式内部的块尺寸被定义为预测单元(PU)。因此，最大PU大小等于CU大小，并且其它容许的PU大小取决于预测类型，即，帧内预测或帧间预测。
预测单元在本文中被定义为在代码化过程期间用于预测的元素单元。在CU级别，帧内(空间)或帧间(时间)预测被控制器选择用于编码器(在图1中未示出)，所述编码器将控制信号提供给(图1的)开关120以指示所选择的预测的类型。所选择的预测类型然后被应用于CU内的所有PU。指示代码化模式(即，帧内模式或帧间模式)和用于帧内模式的帧内预测方向的数据在比特流中伴随用于存储或传输的视频数据到解码器。此外，例如，经由编码器的控制器(未示出)，代码化模式和帧内预测方向数据对于编码(和解码)算法而言是可访问的。
更特别地，HEVC支持帧内图片(即，I图片或帧)和帧间图片(例如，B和P图片或帧)。帧内图片在没有参考任何其它图片的情况下被独立地代码化，并且从而，提供其中解码能够开始的可能点。从而，仅空间预测被允许在帧内图片内部帧内代码化CU(通过代码化对应的TU)。如本文所使用的，帧内代码化(或在帧内模式下代码化)意指块使用帧内(空间)预测算法(例如，图1的114)的代码化，其中空间预测利用图片内的空间相关来降低表示图片所必需的传输数据的量。被帧内代码化的块在本文中被称为帧内块。预测模式定义了用于从先前编码的数据(即，要么空间要么时间)生成信号的方法，其最小化预测与原始之间的残差。
通过对照，帧间图片使用帧间预测被代码化，所述帧间预测是从除当前图片以外的参考图片的数据元素导出的预测。在本文中被定义为块使用时间(帧间)预测算法(例如，图1的118)的代码化的帧间代码化(或在帧间模式下代码化)提供大部分视频压缩。这是因为在帧间代码化的情况下，通过使用时间预测算法从图片中提取运动信息来仅代码化图片与时间参考之间的差异。时间参考是先前代码化的帧内或帧间图片。帧间图片支持帧内预测和帧间预测两者。被帧间代码化的块在本文中被称为帧间块。
如上面所暗示的，CU能够被空间上代码化(在帧内模式下)或者时间上预测性代码化(在帧间模式下)。如果CU在帧内模式下被代码化，则CU的每个PU能够具有它自己的空间预测方向。如果CU在帧间模式下被代码化，则CU的每个PU能够具有它自己的(一个或多个)运动矢量和关联的(一个或多个)参考图片。再次返回到图1的描述，HEVC编码器100一般操作如下以用于实现CU代码化。在一个实施例中，给定与视频数据相对应的像素的当前PU块x，取决于开关120的放置，首先通过使用空间预测块114的空间预测或使用时间预测块118的时间预测来获得预测PU x’。然后从当前PU减去预测PU，产生残差PU e。
HEVC每PU提供三十五个可能的角空间预测方向，包括但不限于水平、垂直、45度对角线、135度对角线、DC等。预测方向具有+/-[0,2,5,9,13,17,21,26,32,33,34]的角度。任何适合的语法能够被用来指示每PU的空间预测方向。通过运动估计操作来执行时间预测。运动估计操作在使用解码过程(在本文中也被称为解码器)在编码器100(即，去量化器108、逆变换100以及环路滤波器112)内生成的并且在参考缓冲器116中存储的参考图片之上为当前PU搜索最佳匹配预测。最佳匹配时间预测由运动矢量(MV)和关联的参考图片(refIdx)来描述。B图片中的PU能够具有多达两个MV。依据适合的语法，MV和refIdx两者都由时间预测块118来提供。
像素的变换单元块(TU)(与残差PU e和包括PU的CU相对应)在变换块102内经历变换的操作，在变换域E中产生TU，每个都包括与视频数据相对应的多个变换系数。在HEVC中，不同大小的一组块变换(TU)可以被应用于CU。更特别地，TU能够是与PU而不是CU的大小相同的大小或者超过PU而不是CU的大小；或者PU能够包含多个TU。而且，TU可以是方形块(即，其中块的高度和宽度是相等的)或矩形块(即，其中块的高度和宽度不是相等的)。每个TU在CU内的大小和位置由称作RQT的单独的象限树来标识，所述象限树在比特流中伴随经代码化的用于存储或传输的CU到解码器。例如，经由用于编码器的控制器(未示出)，在RQT中包括的数据对于编码(和解码)算法而言是可访问的。
更特别地，HEVC使用块变换操作，所述块变换操作趋于使TU块内的像素解相关并且将块能量结合成低阶变换系数，低阶变换系数被定义为认为是在频域中的标量。在实施例中，变换块102执行在TU块内的像素的离散余弦变换(DCT)。TU在本文中被定义为在变换、量化以及熵代码化操作期间处理的元素的块单元或块。
变换块102的输出E是包括具有高度H和宽度W的变换系数的二维阵列或矩阵(W×H)的变换单元块。残差TU E的变换系数在量化器块104中被量化以生成包括量化的变换系数的二维矩阵(W×H)的变换单元块。变换系数和量化的变换系数两者一般地在本文中被称为系数。量化在数据压缩中起到非常重要的作用。在HEVC中，量化将高精度变换系数转换成有限数目的可能值。量化是有损操作，并且不能够恢复通过量化的损失。
量化的变换系数被熵代码化，从编码器100产生最后的压缩比特流122(在本文中也被称为一维“比特序列”)。在HEVC中，使用上下文自适应二元算术代码化(CABAC)来执行熵代码化。其它视频压缩技术使用CABAC以及其它熵代码化算法，诸如上下文自适应可变长度代码化(CAVLC)。当视频压缩技术提供CAVLC和CABAC两者时，可以说能够实现这些熵代码化技术两者的编码器(或解码器)依据两个配置来操作：当实现CAVLC熵代码化时低复杂性配置和当实现CABAC熵代码化时高效率配置。
在编码器100内的解码过程中，残差TU的量化的变换系数在去量化器块108中被去量化(量化器块104的逆(而不是确切地)操作)，产生残差TU的去量化的变换系数E’。残差TU的去量化的变换系数E’在逆变换块110中被逆变换(变换块102的逆)，产生重建的残差TUe’。经重建的残差TU e’然后被添加到对应的预测x’(空间或时间)，以形成重建的PU x”。在HEVC中，自适应环路滤波器112在经重建的LCU之上被执行，这使块边界平滑并且最小化输入图片与输出图片之间的代码化失真。如果经重建的图片是参考图片，则它们作为时间参考被存储在参考缓冲器116中以用于将来的时间预测。
外部解码器(未示出)包括熵解码块，所述熵解码块执行编码器的熵编码块106的逆算法，从而接收比特流并且生成量化的变换系数的块(TU)。解码器进一步包括与在编码器100内执行解码过程的那些相同的元素；并且这些元素从熵解码块接收量化的变换系数并且生成视频的对应图片。即，在解码器内的解码过程进一步包括像上面所描述的那样操作的去量化器108、逆变换110、环路滤波器112、空间预测块114、参考缓冲器116、时间预测块118以及开关120。
剩余的图2-5图示了本公开的各种实施例。更特别地，图2和4分别图示了依据一些实施例用于变换系数的矩形块的量化的方法200和400。例如，编码器100在量化器块104中执行方法200和400的功能性中的至少一些。因此，量化器块被配置成执行如通过参考图2和4所指示的处理。图3和5分别图示了依据一些实施例用于量化的变换系数的矩形块的去量化的方法300和500。例如，解码器(在编码器100内或在编码器100外部)在去量化器块108中执行方法300和500的功能性中的至少一些。因此，去量化器块被配置成执行如通过参考图3和5所指示的处理。
用于用HEVC来实现的方法200-500在下面被描述，其中编码器和解码器被配置成依照高效率视频代码化标准来操作。因此，本文中所描述的函数(等式)和映射表针对HEVC被优化。然而，在其它实施例中，能够用不同的视频压缩标准或者用专用视频压缩技术来实现方法200-500。因此，本文中所描述的函数和映射表可以至少部分地取决于正被使用的特定视频压缩技术而变化。
现转向如在编码器100中所执行的方法200的细节。在202处，量化器块104接收从图片生成的变换系数的W×H块，其中W是块的行宽度并且H是块的列高度。W和H可以是任何正值，但在一个实施例中，W和H两者是正整数。量化器块可操作来依据本教导对W×H块应用量化处理，以便生成用来生成比特序列的量化的变换系数的块，所述比特序列被用来重建图片。
取决于块的大小(即，W和H的值)，量化器块在204处判定是应用第一量化算法(其遵循“是”分支)还是第二量化算法(其遵循“否”分支)。在一个实施例中，当W×H＝X2时，其中整数X或函数的输出M等于整数值(即，整数)，编码器应用第一量化算法。因此，第一量化算法被应用于所有方形TU块和满足上述准则的一些矩形块。
否则，当W×H≠X2或等于非整数值(诸如在其中W×H＝2X2的HEVC中)时，编码器应用第二量化算法。与第一量化算法相比，第二量化算法仅适用于矩形块。在多个量化算法之间的这个选择是新颖的。照惯例，单量化算法被应用于变换系数的每个块，并且该算法针对方形TU被优化。
一般而言，在相对于图2所图示的实施例中，应用第一量化算法包括使用第一映射表来计算用来生成量化的变换系数的块的第一组常数，并且应用第二量化算法包括使用第二映射表来计算用来生成量化的变换系数的块的第二组常数。如本文中所定义的映射表是以下的值的表：该值在常数Q根据针对正被处理的给定变换系数的选择的量化参数的计算中被使用；或者该值在常数IQ根据针对正被处理的给定量化的变换系数的解码的量化参数的计算中被使用。“移位的”映射表指的是在一对计算函数或一对IQ计算函数中使用的相同的映射表，其中所述一对中的函数中的一个包含对所述一对中另一个函数的输出值进行移位的操作，如在下面更详细地描述的那样。
更特别地，使用在下面应用于块中的每个变换系数的量化函数(1)来生成量化的变换系数的块。代替花费的除法或乘法操作，优选并且广泛地接受使用右移位或左移位(分别标注为>>或<<)比特数目n，其分别对应于按2^n的除法或乘法。
量化函数(1)被定义为
级别＝(coeff*Q+偏移)>>Qbits, (1)
其中coeff是来自W×H块变换系数的给定变换系数，其被输入到量化函数(1)；
级别是被从量化函数(1)输出的对应量化的变换系数；
Q是当输出M等于整数值时从第一映射表获得的常数，否则Q由第二映射表来获得；
Qbits是包括在执行右移位时使用的比特的数目的可计算常数，所述右移位表示在量化函数内的除法运算。
偏移是使用Qbits的值导出的可计算常数。
在应用第一量化算法(由参考判定框204的“是”分支来图示)时，编码器在序列中的块中处理(在206-208处)每个变换系数(即，coeff)，以便使用函数(1)来确定(在210处)对应量化的变换系数(在210处)，即，级别。为了简单在解释量化处理时，仅“第一”变换系数的处理被描述。然而，对块内的剩余变换系数执行类似处理。
更特别地，在206和208处，量化器计算对于第一变换系数来说作为函数(1)的输入所需的变量中的全部，诸如Q、Qbits以及偏移。即，在206处，量化器计算Q。在这种情况下，Q＝Q1,因为W×H＝X2。Q1使用第一映射表(2)被计算为；
Q＝f1(QP％6)，即，模操作， (2)
其中f1(x＝0,1,2,3,4,5)＝{26214,23302,20560,18396,16384,14564}。因此，在这种情况下(其中W×H＝X2)基于用于在量化变换系数的W×H块时使用的这个第一映射表来确定第一组常数Q。
在208处，量化器计算Qbits，使用Qbits来计算偏移，并且将QP用于当前正被处理的第一变换系数coeff。在实施例中，量化参数QP由输入配置文件来预确定或者由编码器基于诸如速率失真优化或速率控制机制来确定。QP被编码到作为编码过程的一部分所生成的比特流中。分别使用以下函数/等式(3)和(4)来计算、确定或者获得Qbits和偏移：
Qbits＝(21+QP/6-IntegerM-DB+RoundingShift)， (3)
其中DB＝B-8(内部比特深度以8比特输入增加)；
IntegerM＝Ceil(M)，其中Ceil(M)是与最接近且最大的整数值，并且其中对于W×H＝X2来说IntegerM＝M或者等于整数值；
当IntegerM＝M时RoundingShift＝0，否则RoundingShift＝(QP％6+3)/6，其中IntegerM＝M-0.5(在HEVC实现中)；并且
B＝源比特宽度(例如，8或10)；
偏移＝1＜＜(Qbits-1)。 (4)
如上面所提到的，一旦确定了Qbits、Q1以及偏移，则量化器就使用量化函数(1)来确定(在210处)对应的第一量化的变换系数。当量化的变换系数的块W×H被确定时，它被熵代码化，在214处，产生被存储或者提供给解码器的最终压缩比特流122。在与HEVC兼容的一个实施例中，编码器使用称作速率失真优化量化(RDOQ)的特征。当RDOQ被启用时，编码器确定(在212处)是否通过将代码化级别的成本与让级别未代码化的成本相比较来对每个量化的变换系数进行熵代码化。更特别地，编码器确定是否使用值Q1和Qbits(当W×H＝X2时)并且使用以下函数(5)、(6)、(7)、(8)以及(9)来执行第一量化的变换系数的熵代码化：
UncodedCost＝uncodedError2·errScale (5)
CodedCost＝codedError2·errScale+rateCost， (6)
其中uncodedError＝coeff×Q， (7)
codedError＝coeff×Q-(级别＜＜Qbits)， (8)
如果UncodedCost＞CodedCost，则级别被代码化。否则，级别被留下未代码化。
往回转向判定函数204，其中W×H≠X2或者等于非整数，编码器执行如通过参考方法200的框216和208-214所图示的第二量化算法。在HEVC编码器配置中，当W×H＝2X2时(例如，在L×2L和2L×L的矩形大小的TU情况下)第二量化算法被应用。在应用第二量化算法时，编码器在序列中的块中处理每个变换系数，即coeff，以便使用量化函数(1)来确定对应量化的变换系数，即，级别。为了在解释量化处理时简单，仅“第一”变换系数的处理被描述。然而，对块内的剩余的变换系数执行类似处理。
更特别地，在216处，量化器计算Q。在这种情况下，Q＝Q2(因为W×H≠X2)，这使用第二映射表(10)被计算为：
Q＝f2(QP％6)， (10)
其中在HEVC实施例中f2(x＝0,1,2,3,4,5)＝{18536,16477,14538,13007,11585,10298}。因此，在这种情况下(其中W×H≠X2)基于这个第二映射表来确定第二组常数Q，以用于在量化变换系数的W×H块时使用。方法200然后继续像上面所描述的那样执行框208-214的功能性，以生成与变换系数的W×H块相对应的比特序列。
现转向如在解码器中所执行的图3的方法300的细节。在302处，去量化器块(例如，104)接收量化的变换系数的W×H块，其中W是块的行宽度并且H是块的列高度。W和H可以是任何正值，但在一个实施例中，W和H两者都是正整数。去量化器块可操作来依据本教导对W×H块应用去量化处理，以生成用来生成与量化的变换系数的W×H块相对应的图片的(去量化的)变换系数的块。
取决于块的大小(即，W和H的值)，去量化器块在304处判定是否应用第一去量化算法(其遵循“是”分支)或第二去量化算法(其遵循“否”分支)。在一个实施例中，当W×H＝X2时，其中整数X或函数的输出M等于整数值(即，整数)，解码器应用第一去量化算法。因此，第一去量化算法被应用于所有方形TU块和满足上述准则的一些矩形块。
否则，当W×H≠X2或者等于非整数值(诸如在其中W×H＝2X2的HEVC中)时，编码器应用第二去量化算法。与第一去量化算法相比，第二去量化算法仅适用于矩形块。在多个去量化算法之间的这个选择是新颖的。照惯例，单去量化算法被应用于量化的变换系数的每个块，并且算法针对方形TU被优化。
一般而言，在相对于图3所图示的实施例中，应用第一去量化算法包括使用第一映射表来计算用来生成变换系数的块的第一组常数，并且应用第二去量化算法包括使用第二映射表来计算用来生成变换系数的块的第二组常数。更特别地，使用以下去量化函数(11)来生成变换系数的块：
coeffQ＝((级别×IQ<<(QP/6))+偏移)>>IQbits, (11)
级别是来自量化的变换系数的W×H块的第一量化的变换系数，其被输入到去量化函数(11)；
coeffQ是从去量化函数(11)输出的对应的第一变换系数；
IQ是当输出M等于整数值时从第一映射表获得的常数，否则IQ是从第二映射表获得的；
QP是解码的量化参数；
IQbits是包括在第一函数内执行右移位时使用的比特的数目的可计算常数；
偏移是从IQBits或W×H导出的可计算常数。
在应用第一去量化算法(通过参考判定框304的“是”分支来图示)时，解码器在序列中的块中处理(在306-308处)每个量化的变换系数(即，级别)，以便使用函数(11)来确定(在310处)对应的变换系数，即，coeffQ。为了在解释去量化处理时简单，仅“第一”量化的变换系数的处理被描述。然而，对在块内的剩余量化的变换系数执行类似处理。
更特别地，在306和308处，去量化器对于第一量化的变换系数计算作为函数(11)的输入所需的变量中的全部，诸如IQ、偏移以及IQbits。即，在306处，去量化器计算IQ。在这种情况下，IQ＝IQ1，因为W×H＝X2。IQ1使用第一映射表(12)被计算为；
IQ＝g1(QP％6)，即，模操作， (12)
其中g1(x＝0,1,2,3,4,5)＝{40,45,51,57,64,72}。因此，在这种情况下(其中W×H＝X2)基于这个第一映射表来确定第一组常数IQ，以用于在去量化量化的变换系数的W×H块时使用。
在308处，去量化器计算IQbits和偏移并且解码QP以得到当前正被处理的第一量化的变换系数、级别，其中QP是由编码器针对第一量化的变换系数所选择的量化参数。当应用第一去量化算法时，分别使用以下函数(13)和(14)来计算IQbits和偏移，
IQbits＝(IntegerM-1+DB-RoundingShift)， (13)
其中DB＝B-8(内部比特深度以8比特输入增加)；
B＝源比特宽度；
IntegerM＝Ceil(M)，其中Ceil(M)是与最接近且最大的整数值，并且其中对于W×H＝X2来说IntegerM＝M或者等于整数值；
当IntegerM＝M时RoundingShift＝0，否则RoundingShift＝(QP％6+3)/6，其中IntegerM＝M-0.5(在HEVC实现中)；
偏移＝1＜＜(IntegerM-2+DB)。 (14)
如上面所提到的，一旦确定了IQbits、IQ以及偏移，去量化器就使用去量化函数(11)来确定(在310处)对应的第一变换系数。在实施例中，这个去量化的变换系数经历消波(312)函数，其中它依据以下函数(15)而被缩短至(-3268,32768)的范围：
coeffQ＝min(32767,max(-32768,coeffQ)。 (15)
在314处，去量化的变换系数的块然后被解码器用来生成对应的图片。
往回转向判定函数304，在W×H≠X2或者等于非整数情况下，解码器执行如通过参考方法300的框316和308-314所图示的第二去量化算法。在HEVC解码器配置中，当W×H＝2X2时(例如，在L×2L和2L×L的矩形大小的TU情况下)，应用第二去量化算法。在应用第二去量化算法时，解码器在序列中的块中处理每个量化的变换系数，即级别，以便使用去量化函数(11)来确定对应的(去量化的)变换系数，即，coeffQ。为了在解释去量化处理时简单，仅“第一”量化的变换系数的处理被描述。然而，对在块内的剩余量化的变换系数执行类似处理。
更特别地，在316处，去量化器计算IQ。在这种情况下，IQ＝IQ2(因为W×H≠X2)，这使用第二映射表(16)被计算为：
IQ＝g2(QP％6)， (16)
其中在HEVC实施例中g2(x＝0,1,2,3,4,5)＝{56,63,72,80,90,101}。因此，在这种情况下(其中W×H≠X2)基于这个第二映射表来确定第二组常数IQ，以用于在去量化量化的变换系数的W×H块时使用。方法300然后继续执行如上面所描述的框308-314的功能性，以生成与变换系数的W×H块相对应的图片。
现转向如在编码器100中所执行的图4的方法400的细节。方法400与在编码器中执行的方法200类似，并且包括上面被描述但为了简单起见在这里未被重复的类似框202-214。因此，在这个实施例中，在判定框204的“是”分支期间应用的第一量化算法在方法200和400中是相同的。然而，在框204(从框402开始)的“否”分支处所执行的第二量化算法在方法400中是不同的。
一般而言，在相对于图4所图示的实施例中，应用第一量化算法包括使用第一映射表来计算用来生成量化的变换系数的块的第一组常数(Q)，并且应用第二量化算法包括使用移位的第一映射表来计算用来生成量化的变换系数的块的第二组常数(Q)。更特别地，当W×H＝X2时，Q＝Q1像上面那样使用第一映射表Q＝f(QP％6)来计算，其中f(x＝0,1,2,3,4,5)＝{26214,23302,20560,18396,16384,14564}。另一方面，在402处，Q＝Q2(因为W×H≠X2)，这使用如在下面所定义的移位的第一映射表来计算：
Q＝f1((QP+3)％6)， (17)
其中f(x＝0,1,2,3,4,5)＝{26214,23302,20560,18396,16384,14564}。因此，在这种情况下(其中W×H≠X2)基于移位的第一映射表来确定第二组常数Q，以用于在量化变换系数的W×H块时使用。
现转向如在解码器中所执行的图5的方法500的细节。方法500与在解码器中执行的方法300类似，并且包括上面被描述但为了简单起见在这里未被重复的类似框302-314。因此，在这个实施例中，在判定框304的“是”分支期间应用的第一去量化算法在方法300和400中是相同的。然而，在框304(从框502开始)的“否”判定分支处所执行的第二去量化算法在方法500中是不同的。
一般而言，在相对于图5所图示的实施例中，应用第一去量化算法包括使用第一映射表来计算用来生成(去量化的)变换系数的块的第一组常数(IQ)，并且应用第二去量化算法包括使用移位的第一映射表来计算用来生成变换系数的块的第二组常数(IQ)。更特别地，如上面所陈述的，在W×H＝X2情况下，IQ＝IQ1像上面那样使用第一映射表Q＝f(QP％6)来计算，其中g1(x＝0,1,2,3,4,5)＝{40,45,51,57,64,72}。然而，在这种情况下，在502处，IQ＝IQ2(因为W×H≠X2)，这使用第一映射表的移位的版本来计算。因此，在M＝IntegerM-0.5的情况下，如在HEVC中那样，经移位的映射表如下：
IQ＝g1((QP+3)％6)， (18)
其中g1(x＝0,1,2,3,4,5)＝{40,45,51,57,64,72}。因此，在这种情况下(其中W×H≠X2)基于这个第一映射表来确定第一组常数IQ，以用于在去量化量化的变换系数的W×H块时使用。而且，在HEVC实施例中，使用如下函数(19)来确定用来确定变换系数的偏移：
偏移＝1＜＜(IQbits-1)。 (19)
在前述说明书中，已经描述了特定实施例。然而，本领域的普通技术人员领会，在不背离如在以下权利要求中所阐述的本发明的范围的情况下能够做出各种修改和改变。因此，说明书和附图将在说明性而不是约束性意义上被考虑，并且所有这样的修改均旨在被包括在本教导的范围内。
可能使任何有益效果、优点或解决方案发生或者变得更显著的有益效果、优点、对问题的解决方案以及(一个或多个)任何元素将不被解释为任何或所有权利要求的关键的、需要的、或必要的特征或元素。本发明单独由所附权利要求来限定，包括在本申请的待决期间做出的任何修改和如所授权的那些权利要求的所有等同物。
一般而言，出于这些教导的目的，设备被配置或者适配有依据如相对于图2-5上面详细地描述的本公开的实施例的功能性。如本文所用的“被适配”、“被配置”、“可操作的”或“能够”意味着所指示的设备使用硬件或硬件和编程有软件和/或固件的处理装置的组合来实现，以执行所期望的功能性。
而且，在这个文档中，诸如第一和第二、顶部和底部等等的关系术语可以被单独地用来区分一个实体或动作与另一实体或动作，而不一定需要或者暗示任何实际这样的关系或这样的实体或动作之间的顺序。术语“含”、“含有”、“有”、“具有”、“包括”、“包括有”、“包含”、“包含有”或其任何其它变化旨在涵盖非排他性包括，使得含、有、包括、包含元素的列表的过程、方法、物品或设备不仅包括那些元素而且可以包括未明确地列举或这样的过程、方法、物品或设备所固有的其它元素。以以“含...一”、“有...一”、“包括...一”、“包含...一”开头的元素在没有更多约束情况下不排除附加的相同元素存在于含、有、包括、包含该元素的过程、方法、物品或设备中。除非另外在本文中明确地陈述，否则术语“一”和“一个”被定义为一个或多个。术语“基本上”、“本质上”、“近似”、“约”或其任何其它版本被定义为接近于如由本领域的普通技术人员所理解的，并且在一个非限制性实施例中术语被定义成在10％内，在另一实施例中在5％内，在另一实施例中在1％内以及在另一实施例中在0.5％内。如本文所用的术语“耦合的”被定义为连接，但是不一定直接地并且不一定机械地连接。以特定方式“配置”的设备或结构被以至少那种方式配置，但还可以以未被列举的方式被配置。
将领会的是，一些实施例可以由一个或多个通用或专用处理器(或“处理装置”)和唯一存储的程序指令(包括软件和固件两者)组成，所述处理器诸如微处理器、数字信号处理器、定制处理器以及现场可编程门阵列(FPGA)，所述唯一存储的程序指令控制一个或多个处理器与特定非处理器电路相结合地实现本文中所描述的方法和/或装置中的一些、大部分或全部。替换地，一些或全部功能能够由没有存储的程序指令的状态机来实现或者实现在一个或多个专用集成电路(ASIC)中，其中某些功能中的每个功能或一些组合被实现为定制逻辑。当然，能够使用两个方法的组合。
而且，实施例能够被实现为具有存储在其上用于将计算机(例如，包括处理器)编程为执行如本文中所描述和要求保护的方法的计算机可读代码的计算机可读存储介质。这样的计算机可读存储介质的示例包括但不限于硬盘、CD-ROM、光学存储设备、磁存储设备、ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦可编程只读存储器)以及闪速存储器。另外，不管由例如可用时间、当前技术以及经济考虑事项所激励的可能显著的努力和许多设计选择，期望普通技术人员当被本文中所公开的构思和原理引导时，将容易地能够以最小试验生成这样的软件指令以及程序和IC。
本公开的说明书摘要被提供来允许读者迅速地探知技术公开的本质。应理解的是，它将不被用来解释或者限制权利要求的范围或意义。此外，在前述具体实施方式中，能够看到，出于使本公开合理化的目的各种特征中被一起分组在各种实施例中。公开的这个方法将不被解释为反映所要求保护的实施例需要比被明确地记载在每个权利要求中的更多特征。相反地，如以下权利要求反映的那样，发明主题在于少于单个公开的实施例的所有特征。因此所附权利要求由此合并在具体实施方式中，其中每个权利要求独立作为分别要求保护的主题。

Claims (20)

1.一种用于对量化变换系数的矩形块执行去量化的方法，所述方法包括：
接收量化变换系数的W×H块，其中W是所述块的行宽度并且H是所述块的列高度；
对所述量化变换系数的W×H块应用去量化处理，以生成变换系数块，所述变换系数块被用来生成与所述量化变换系数的W×H块相对应的图片，其中所述去量化处理包括：当函数的输出M等于整数值时，应用第一去量化算法；以及当所述输出M等于非整数值时，应用第二去量化算法。
2.根据权利要求1所述的方法，其中应用所述第一去量化算法的步骤包括：使用第一映射表来计算第一组常数，所述第一组常数用来生成变换系数的所述块，以及应用所述第二去量化算法的步骤包括：使用第二映射表来计算第二组常数，所述第二组常数用来生成变换系数的所述块。
3.根据权利要求2所述的方法，其中变换系数的所述块使用以下去量化函数来生成：coeffQ＝((级别×IQ<＜(QP/6))+偏移)>>IQbits，其中：
级别是来自量化变换系数的所述W×H块的量化变换系数，其被输入到所述去量化函数中；
coeffQ是从所述去量化函数输出的对应变换系数；
当所述输出M等于整数值时，IQ是从所述第一映射表获得的常数，否则IQ是从所述第二映射表获得的；
QP是解码的量化参数；
IQbits是包括了在所述去量化函数内执行右移位时使用的比特数目的可计算常数；
偏移是从IQbits导出的可计算常数。
4.根据权利要求3所述的方法，其中：
所述第一映射表包括IQ＝g1(QP％6)，其中g1(x＝0,1,2,3,4,5)＝{40,45,51,57,64,72}；以及
所述第二映射表包括IQ＝g2(QP％6)，其中g2(x＝0,1,2,3,4,5)＝{56,63,72,80,90,101}。
5.根据权利要求1所述的方法，其中应用所述第一去量化算法的步骤包括：使用第一映射表来计算第一组常数，所述第一组常数用来生成变换系数的所述块，以及应用所述第二去量化算法的步骤包括：使用移位的第一映射表来计算第二组常数，所述第二组常数用来生成变换系数的所述块。
6.根据权利要求5所述的方法，其中：
所述第一映射表包括IQ＝g(QP％6)，其中g(x＝0,1,2,3,4,5)＝{40,45,51,57,64,72}；并且
所述移位的第一映射表包括IQ＝g((QP+3)％6)，其中g(x＝0,1,2,3,4,5)＝{40,45,51,57,64,72}，并且其中QP是解码的量化参数。
7.根据权利要求1所述的方法，其中当W×H＝2X2时，应用所述第二去量化算法，其中X是整数。
8.一种用于对变换系数的矩形块执行量化的方法，所述方法包括：
接收从图片生成的变换系数的W×H块，其中W是所述块的行宽度并且H是所述块的列高度；
对变换系数的所述W×H块应用量化处理，以生成用来生成比特序列的量化变换系数块，所述比特序列被用来重建所述图片，其中所述量化处理包括：当函数的输出M等于整数值时，应用第一量化算法；以及当所述输出M等于非整数值时，应用第二量化算法。
9.根据权利要求8所述的方法，其中应用所述第一量化算法的步骤包括：使用第一映射表来计算第一组常数，所述第一组常数用来生成量化变换系数的所述块，以及应用所述第二量化算法的步骤包括：使用第二映射表来计算第二组常数，所述第二组常数用来生成量化变换系数的所述块。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述量化变换系数的块使用以下量化函数来生成：级别＝(coeff×Q+偏移)>>Qbits，其中：
coeff是来自所述变换系数的W×H块中的变换系数，其被输入到所述量化函数中；
级别是从所述量化函数输出的对应量化变换系数；
当所述输出M等于整数值时，Q是从所述第一映射表获得的常数，否则Q是从所述第二映射表获得的；
Qbits是包括了在执行右移位时使用的比特的数目的可计算常数，所述右移位表示在所述量化函数内的除法运算；
偏移是使用Qbits导出的可计算常数。
11.根据权利要求10所述的方法，其中：
所述第一映射表包括Q1＝f1(QP％6)，其中f1(x＝0,1,2,3,4,5)＝{26214,23302,20560,18396,16384,14564}；并且
所述第二映射表包括Q2＝f2(QP％6)，其中f2(x＝0,1,2,3,4,5)＝{18536,16477,14538,13007,11585,10298}，并且其中QP是预定量化参数。
12.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：当所述输出M等于整数值时，确定是否使用所述第一组常数来执行所述量化变换系数的熵代码化，否则确定是否所述使用第二组常数来执行所述量化变换系数的熵代码化。
13.根据权利要求8所述的方法，其中应用所述第一量化算法的步骤包括：使用第一映射表来计算第一组常数，所述第一组常数用来生成量化变换系数的所述块，以及应用所述第二量化算法的步骤包括：使用移位的第一映射表来计算第二组常数，所述第二组常数用来生成量化变换系数的所述块。
14.根据权利要求13所述的方法，其中：
所述第一映射表包括Q1＝f(QP％6)，其中f(x＝0,1,2,3,4,5)＝{26214,23302,20560,18396,16384,14564}；以及
所述移位的第一映射表包括Q2＝f((QP+3)％6)，其中f(x＝0,1,2,3,4,5)＝{26214,23302,20560,18396,16384,14564}，并且其中QP是选择的量化参数。
15.根据权利要求8所述的方法，其中当W×H＝2X2时，应用所述第二量化算法，其中X是整数。
16.一种用于对量化变换系数的矩形块执行去量化的系统，包括：
解码器，所述解码器具有去量化器块，所述去量化器块被配置成：
接收量化变换系数的第一W×H块，其中W是所述块的行宽度并且H是所述块的列高度；
对量化变换系数的第一块应用去量化处理，以生成变换系数的第一块，所述变换系数的第一块被用来生成与量化变换系数的所述第一W×H块相对应的第一图片，其中所述去量化处理包括：当函数的输出M等于整数值时，应用第一去量化算法；以及当所述输出M等于非整数值时，应用第二去量化算法。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述去量化器块进一步被配置成：
使用第一映射表来计算第一组常数，同时应用所述第一去量化算法，其中所述第一组常数在去量化函数内被用来从量化变换系数的第一块生成变换系数的第一块；
使用第二映射表来计算第二组常数，同时应用所述第二去量化算法，其中所述第二组常数在所述去量化函数内被用来从量化变换系数的所述第一块生成变换系数的所述第一块。
18.根据权利要求16所述的系统，其中所述去量化器块进一步被配置成：
使用第一映射表来计算第一组常数，同时应用所述第一去量化算法，其中所述第一组常数在去量化函数内被用来从量化变换系数的所述第一块生成变换系数的所述第一块；
使用移位的第一映射表来计算第二组常数，同时应用所述第二去量化算法，其中所述第二组常数在所述去量化函数内被用来从量化变换系数的所述第一块生成变换系数的所述第一块。
19.根据权利要求16所述的系统，进一步包括：
编码器，所述编码器具有量化器块，所述量化器块被配置成：
接收从第二图片生成的变换系数的第二W×H块，其中W是变换系数的第二块的行宽度并且H是变换系数的所述第二块的列高度；
对变换系数的所述第二块应用量化处理，以生成用来生成比特序列的量化变换系数的第二块，所述比特序列被用来重建所述第二图片，其中所述量化处理包括：当函数的输出M等于整数值时，应用第一量化算法；以及当所述输出M等于非整数值时，应用第二量化算法。
20.根据权利要求16所述的系统，其中所述解码器被配置成：依照高效率视频编码标准来操作。
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