CN105763879B - 包括用于图像处理的编码器的方法、系统和设备 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及包括用于图像处理的编码器的方法、系统和设备。提供一种操作编码器的方法。该方法包括：生成用于当前空间域块像素值的预测空间域块值、基于当前空间域块像素值和预测空间域块值之间的差生成残余空间域块值、计算残余空间域块值的代表值、从多个量化参数之中选择与代表值相对应的量化参数，并且使用所选择的量化参数来对残余空间域块值进行量化。

Description

包括用于图像处理的编码器的方法、系统和设备
对相关申请的交叉引用
本申请要求在2015年1月5日提交的韩国专利申请第10-2015-0000521号的优先权，其公开通过整体引用被合并于此。
技术领域
本申请涉及一种包括用于图像处理的编码器的方法、系统和设备。
背景技术
编码器是为了标准化、保密、处理速度的提高、存储器空间节约等等而用于变换信息的形式或者格式的设备或者方法。量化参数是在编码器中调整量化的程度的数值。编码器可以使用量化参数对输入数据进行量化。
常规的编码器通过比较所有可能的候选的成本来在量化参数的范围内使用率失真优化(RDO)确定最优编码量化参数。然而，在不确定由编码器确定的量化参数是最优量化参数的情况下，执行RDO的编码器可能使用大量计算来确定最优编码量化参数。
发明内容
根据本发明构思的某些实施例，提供一种操作编码器的方法。该方法包括：生成用于当前空间域块像素值的预测空间域块值；基于当前空间域块像素值和预测空间域块值之间的差生成残余空间域块值；计算残余空间域块值的代表值；从多个量化参数之中选择与代表值相对应的量化参数；并且使用所选择的量化参数来对残余空间域块值进行量化。
计算代表值可以包括：将残余空间域块值分组到多个组中；计算分组的值的最大公约数；以及确定最大公约数作为代表值。将残余空间域块值分组可以包括从残余空间域块值中排除比参考值小的值。
在某些实施例中，计算代表值可以包括：计算残余空间域块值的标准偏差并且选择标准偏差作为代表值。计算代表值可以包括计算残余空间域块值的绝对差平均(MAD)并且确定MAD作为代表值。可以将多个量化参数存储在表格中。
在某些实施例中，计算代表值可以包括：计算当前空间域块像素值的绝对差之和(SAD)和从当前空间域块像素值导出的频域值的绝对变换差之和(SATD)；将SAD与SATD相比较；并且当SAD等于或小于SATD时，生成控制信号；以及响应于控制信号来计算残余空间域块值的代表值。该方法可以进一步包括响应于控制信号，使用所选择的量化参数对量化块值进行逆量化。
根据本发明构思的某些实施例，提供一种片上系统，包括：图像信号处理器电路，被配置为将第一格式的第一数据变换为第二格式的第二数据；以及编码器，被配置为对第二格式的第二数据进行编码。
该编码器可以包括：模式判定块，被配置为生成具有第一状态或第二状态的控制信号，并且生成用于与第二数据相对应的当前空间域块像素值的预测空间域块值；减法器，被配置为基于当前空间域块像素值和预测空间域块值之间的差生成残余空间域块值；和/或变换和量化块，被配置为响应于具有第一状态的控制信号计算残余空间域块值的代表值，从多个量化参数之中选择与代表值相对应的量化参数，并且使用所选择的量化参数来对残余空间域块值进行量化。
变换和量化块可以跳过将残余空间域块值变换为频域值的变换操作并且响应于具有第一状态的控制信号来计算残余空间域块值的代表值。变换和量化块可以响应于具有第二状态的控制信号来执行变换操作并且使用率失真优化或给定量化参数对从变换操作产生的变换的残余块进行量化。
模式判定块可以包括变换控制信号生成器，被配置为：使用当前空间域块像素值生成第一值；使用从当前空间域块像素值导出的频域值生成第二值；将第一值与第二值相比较；当第一值等于或小于第二值时生成具有第一状态的控制信号；和/或生成具有第二状态的控制信号。第一值可以是当前空间域块像素值的SAD，并且第二值可以是从当前空间域块像素值导出的频域值的SATD。
根据本发明构思的另外的实施例，提供一种移动计算设备，包括：照相机；图像信号处理器电路，被配置为将从照相机输出的第一格式的第一数据变换为第二格式的第二数据；以及编码器，被配置为对第二格式的第二数据进行编码。
该编码器可以包括：模式判定块，被配置为生成具有第一状态和第二状态中的任一个的控制信号并且生成用于与第二数据相对应的当前空间域块像素值的预测空间域块值；减法器，被配置为基于当前空间域块像素值和预测空间域块值之间的差生成残余空间域块值；和变换和量化块，被配置为响应于具有第一状态的控制信号计算残余空间域块值的代表值，从多个量化参数之中选择与代表值相对应的量化参数，和/或使用所选择的量化参数来对残余空间域块值进行量化。
变换和量化块可以跳过将残余空间域块值变换为频域值的变换操作并且响应于具有第一状态的控制信号来计算残余空间域块值的代表值。变换和量化块可以响应于具有第二状态的控制信号来执行变换操作并且使用率失真优化或给定量化参数对从变换操作产生的变换的残余块进行量化。
在某些实施例中，变换和量化块可以将残余空间域块值分组到多个组中，计算分组的值的最大公约数，确定最大公约数作为代表值，以及从残余空间域块值中排除比参考值小的值。在某些实施例中，变换和量化块可以计算残余空间域块值的标准偏差并且确定标准偏差作为代表值。
在某些实施例中，变换和量化块可以计算残余空间域块值的MAD并且确定MAD作为代表值。
本发明构思的某些实施例涉及一种编码器电路，被配置为对当前空间域块像素值进行处理。该编码器电路可以包括存储器电路、被配置为执行来自存储器电路的计算机程序指令以执行各个操作的处理器电路。由编码器的处理器电路执行的操作可以包括：基于当前空间域块像素值和预测空间域块值之间的相应差来确定残余空间域块值；基于变换来确定与残余空间域块值相关联的代表值、基于代表值来确定量化步长；基于量化步长来选择量化参数；和/或基于量化参数来量化残余空间域块值。
在某些实施例中，变换可以包括：基于当前空间域块来确定绝对差之和(SAD)值；以及基于从当前空间域块像素值导出的频域值来确定绝对变换差之和(SATD)值。可以响应于SAD值大于SATD值来执行残余空间域块值的时域至频域变换。变换可以包括：响应于SAD值小于或等于SATD值来跳过残余空间域块值的时域至频域变换。
在某些实施例中，变换可以包括：确定包括超过阈值的残余空间域块值中的那些残余空间域块值的残余空间域块值的组；以及选择代表值作为残余空间域块值的组的最大公约数。在某些实施例中，变换可以包括：确定残余空间域块值的标准偏差，并且选择代表值作为标准偏差。在某些实施例中，变换可以包括：确定残余空间域块值的绝对差平均(MAD)，以及选择代表值作为MAD值。在某些实施例中，基于量化步长选择量化参数可以包括从多个量化参数当中选择值最接近被确定的量化步长的量化参数。可以从存储在存储器电路中的多个量化参数中选择量化参数。
请注意，可以将参考一个实施例所描述的本公开的方面合并在尽管相对于其没有被具体地描述的不同的实施例中。也就是说，可以以任何方式和/或组合来组合所有实施例和/或任何实施例的特征。在以下阐述的说明书中详细地解释本发明的这些和其他目的和/或方面。
附图说明
通过参考附图详细描述本发明构思的实施例，本发明构思的上述和其他特征以及优点将变得更明显，在附图中：
图1是根据本发明构思的某些实施例的数据处理系统的框图；
图2是图1中图示出的编码器的框图；
图3是图2中图示出的模式判定块的框图；
图4是根据本发明构思的某些实施例的、包括与代表值相对应的量化参数的表格的图；
图5是用于解释图2中图示出的减法器的操作的概念图；
图6是示出与根据本发明构思的某些实施例计算的代表值相对应的量化参数和量化系数的图；
图7是示出与根据本发明构思的某些实施例计算的代表值相对应的量化参数和量化系数的图；
图8是示出与根据本发明构思的另外的实施例计算的代表值相对应的量化参数和量化系数的图；
图9是根据本发明构思的某些实施例的、使用分组来确定代表值的方法的概念图；
图10是根据本发明构思的某些实施例的、使用分组来确定代表值的方法的概念图；
图11是根据本发明构思的另外的实施例的、使用分组来确定代表值的方法的概念图；
图12是根据本发明构思的某些实施例的、控制变换跳过模式的方法的流程图；以及
图13是根据本发明构思的某些实施例的、操作编码器的方法的流程图。
具体实施方式
现在将在下文参考其中示出本发明的实施例的附图来更全面地描述本发明构思。然而，可以以许多不同的形式来体现本发明，并且本发明不应当被理解为限于在本文阐述的实施例。确切的讲，提供这些实施例以使得本公开将是彻底的和完全的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。在附图中，可以为了清楚而夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。贯穿本文相同数字指的是相同要素。
将理解的是，当要素被称为“连接到”或“耦合到”另一个要素时，其能够直接地连接或耦合到其他要素，或者可以存在居间要素。相比之下，当要素被称为“直接地连接到”另一个要素或“直接地耦合到”另一个要素时，不存在居间要素。当在本文中使用时，术语“和/或”包括相关所列项中的一个或多个的任何和所有组合并且可以被简写为“/”。
应当理解，尽管术语第一、第二等等在本文可以用于描述各个要素，但这些要素不应当受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个要素与另一个要素相区别。例如，在不背离本公开的教导的情况下，第一信号可以被叫作第二信号，并且，类似地，第二信号可以被叫作第一信号。
在本文使用的术语是仅仅为了描述特定实施例的目的并且并不意图限制本发明。如在本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚地另外指出并非如此。应当进一步理解，当在本说明书中被使用时，术语“包括”和/或“包括有”、“包含”和/或“包含着”指定所陈述的特征、区域、整数、步骤、操作、要素和/或组件的存在，但不排除存在或另外有一个或多个其它的特征、区域、整数、步骤、操作、要素、组件和/或其的分组。
除非另外定义，否则在本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本发明属于的本领域普通技术人员所共同理解的意义。应当进一步理解，诸如那些在通用词典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术和/或本申请的上下文中的意义相一致的意义，并且将不会以理想或过于正式的意义被解释，除非在本文被明确地如此定义。
常规图像处理使用可能需要重复计算的率失真优化(RDO)。本发明构思起因于认识到这些重复的计算可以在计算方面被加强但是可能不必保证实际上最优的量化参数值。本发明构思的实施例涉及一种编码器，并且更具体地涉及一种操作编码器的方法和一种包括编码器的设备，该编码器被配置为在变换跳过模式中确定存储在表格中的量化参数之中的、与空间域残余块的值的代表相对应的最优编码量化参数。
图1是根据本发明构思的某些实施例的图像处理和/或数据处理系统100的框图。参考图1，数据处理系统100可以包括控制器200、照相机300、至少一个存储器400和/或401以及显示器500。数据处理系统100也可以包括触摸屏501。尽管在图1中图示出显示器500、存储器400和照相机200在控制器200外部，但是这些组件中的一个或多个可以与控制器200和/或与控制器200的任何组件集成。例如，存储器400可以与编码器230集成。可以将图1的任何或所有组件封装在一起。
数据处理系统100可以被实施为个人计算机(PC)或移动计算设备，诸如膝上型计算机、蜂窝电话、智能电话、平板机PC、个人数字助理(PDA)、企业数字助手(EDA)、数码照相机、数字视频照相机、便携式多媒体播放机(PMP)、个人导航设备或便携式导航设备(PND)、手持式游戏控制台、移动因特网设备(MID)、可穿戴计算机、物联网(IoT)设备、万物互联(IoE)设备，或电子书。
控制器200可以控制照相机300、最少一个存储器400和/或401、以及显示器500的操作。控制器200也可以控制触摸屏501的操作。控制器200可以被实施为集成电路(IC)、母板、片上系统(SoC)、应用处理器(AP)，或移动AP。
控制器200可以包括总线体系结构201、中央处理单元(CPU)210、图像信号处理器(ISP)220、编码器230、至少一个存储控制器260和/或261、以及显示控制器270。总线体系结构201可以被实施为高级微控制器总线体系结构
Figure BDA0000900482620000061
高级高性能总线(AHB)、高级外围总线(APB)、高级可扩展接口(AXI)、或高级系统总线(ASB)，但是本发明构思不被限制到这些示例。
CPU 210可以通过总线体系结构201来控制ISP 220、编码器230、至少一个存储器控制器260和/或261以及显示控制器270之中的至少一个的操作。
ISP 220可以控制从照相机300输出的图像数据的格式的变换、用于图像数据的噪声降低和图像的图像增强。详细地，ISP 220可以将已经从照相机300输出的第一格式的第一数据变换为与第一格式不同的第二格式的第二数据。第一格式例如可以是拜耳格式，并且第二格式可以是YUV格式、YCbCr格式或RGB格式。照相机可以包括互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器芯片。
尽管在图1中图示出的实施例中在控制器200内形成ISP 220，但在其他的实施例中，可以在控制器200和照相机300之间的独立的芯片中形成ISP 220。在另外的实施例中，可以将ISP 220放置在照相机300内，并且可以将CMOS图像传感器芯片和ISP 220封装到单个封装中。
编码器和/或编码器电路230可以生成用于当前空间域块像素值的预测空间域块值，可以基于当前空间域块像素值和预测空间域块值之间的差生成残余空间域块值，可以计算残余空间域块值的代表值，可以从多个量化参数之中选择与代表值相对应的量化参数，并且可以使用所选择的参数来对残余空间域块值进行编码或量化。编码器230可以支持高效视频编码(HEVC)标准，但是本发明构思不被限制到该示例。将稍后参考图2至图13对编码器230的结构和操作进行详细地描述。
编码器230可以对从ISP 220输出的图像数据(例如，比特流)进行编码。可以基于由至少一个存储器控制器260和/或261执行的操作来将编码的图像数据(例如，编码的比特流)存储在至少一个存储器400和/或401中。
至少一个存储器控制器260和/或261可以从最少一个存储器400和/或401读取编码的图像数据(例如，编码的比特流)。可以通过解码器(未示出)对从至少一个存储器控制器260和/或261输出的编码的图像数据(例如，编码的比特流)进行解码。可以通过显示控制器270将解码的图像数据传送到显示器500。
编解码器可以包括编码器230和解码器，但是将在这里描述编解码器中所包括的编码器230的操作。编码器230可以起压缩器的作用并且解码器可以起解压缩器的作用。
至少一个存储器控制器260和/或261可以根据CPU 210的控制来控制对最少一个存储器400和/或401的数据存取操作。数据存取操作可以包括用于将数据写入(writing)到存储器400或401的写入操作和/或用于从存储器400或401读取数据的读取操作。
最少一个存储器400和/或401可以包括易失性存储器和/或非易失性存储器。易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)和/或缓冲存储器。非易失性存储器可以是闪速存储器、磁性RAM(MRAM)、自旋转移矩MRAM、铁电随机存储器(FeRAM)、相变RAM(PRAM)和/或电阻式RAM(RRAM)。闪速存储器可以是存储至少一个比特的NAND类型或NOR类型闪速存储器。
存储器400可以由DRAM形成并且存储器401可以由基于闪存的存储器形成。在这时，存储器控制器260可以是DRAM控制器，并且存储器控制器261可以是基于闪存的存储器控制器。基于闪存的存储器可以被实施为固态驱动器或固态盘(SSD)、多媒体卡(MMC)、嵌入MMC(eMMC)或通用闪存存储(UFS)。
显示控制器270可以根据由CPU 210执行的操作来向显示器500传送来自CPU 210或编码器230的数据。
照相机300可以包括CMOS图像传感器芯片。CMOS图像传感器芯片可以向ISP 220输出与对象的光学图像相对应的图像数据。照相机300可以通过移动行业处理器接口
Figure BDA0000900482620000081
照相机串行接口(CSI)向ISP 220输出图像数据。
显示器500可以显示从显示控制器270接收的数据。触摸屏501可以充当对图像和/或数据处理系统100的用户接口并且可以用于选择或激活在显示器500上显示的图形用户接口(GUI)。触摸屏501可以生成用于控制控制器200的操作的用户触摸输入，并且可以向CPU 210发送用户触摸输入以供处理。可以根据由CPU 210运行的应用程序的控制来在显示器500上显示GUI。
图2是图1中图示出的编码器230的框图。参考图2，编码器230可以包括减法器231、模式判定块233、变换和量化块235、逆变换和逆量化块237、加法器239、去块滤波器241、样本自适应偏移(SAO)滤波器243、帧缓冲器245、运动估计块247、运动补偿块249、内部预测块251和熵编码器253。图1的存储器400可以耦合到变换和量化块235，并且可以用于存储包括多个量化参数和相关联的量化步长的量化表格(TABLE)。
减法器231可以计算在输入帧中所包括的多个空间域块之中的、目标是当前被处理的当前空间域块输入帧(IFR)的值(在下文，被称为“当前空间域块像素值”)与从模式判定块233输出的预测空间域块PBL的值(在下文，被称为“预测空间域块值”)之间的差，并且可以生成与计算结果相对应的残余空间域块RESIDUAL的值(在下文，被称为“残余空间域块值”)。输入帧可以是YUV格式的帧、YCbCr格式的帧和/或RGB格式的帧，但是本发明构思不被限制到这些示例。块可以包括m*n个像素，其中“m”和“n”可以是至少为2的自然数并且m＝n或m≠n。
如上所述，像素可以是YUV格式的数据、YCbCr格式的数据或者RGB格式的数据，但是不限于此。例如，块可以包括16*16个像素、32*32个像素或者64*64个像素，但是本发明构思不被限制到这些示例。
减法器231可以对于每个计算块计算差并且输出用于每个块的差。例如，计算块的尺寸可以小于块的尺寸。例如，当计算块包括4*4个像素时，块可以包括16*16个像素，但是本发明构思不被限制到该示例。
模式判定块233可以接收当前空间域块IFR、第一预测块EBL1以及第二预测块EBL2。模式判定块233可以输出第一预测块EBL1或第二预测块EBL2作为预测空间域块PBL。另外，模式判定块233可以判定与不执行残余空间域块RESIDUAL的变换相比执行该变换是否是有效的，并且可以根据比较结果的判定来生成控制信号TCS。控制信号TCS可以是用于指示是否执行变换的指令信号。控制信号TCS可以是具有第一状态或第二状态的标志，但是本发明构思不被限制到该示例。
仍然参考图2，在某些实施例中，图2的编码器电路可以包括存储器电路和处理器电路。处理器电路可以是图1的CPU 210和/或ISP 220，或者可以是单独的专用处理器。与编码器电路相关联的处理器电路可以执行操作，诸如基于当前空间域块像素值和预测空间域块值之间的差来确定残余空间域块值，基于变换来确定与残余空间域块值相关联的代表值，基于代表值来确定量化步长，基于量化步长来选择量化参数，和/或基于量化参数来量化残余空间域块值。变换可以包括基于当前空间域块像素值将绝对差之和(SAD)值与绝对变换差之和(SATD)值相比较。如果SAD值大于SATD值，则可以执行残余空间域块值的时域至频域变换。变换可以包括：如果SAD值小于或等于SATD值，则跳过残余空间域块值的时域至频域变换。
在某些实施例中，变换可以包括：确定包括残余空间域块值中超过阈值的那些残余空间域块值的残余空间域块值的组；以及选择代表值作为残余空间域块值的组的最大公约数。在某些实施例中，变换可以包括：确定残余空间域块值的标准偏差值，并且选择代表值作为标准偏差值。在某些实施例中，变换可以包括：确定残余空间域块值的绝对差平均(MAD)值，以及选择代表值作为MAD值。在某些实施例中，基于量化步长选择量化参数可以包括：从多个量化参数当中选择值最接近被确定的量化步长的量化参数。可以从存储在存储器电路中的多个量化参数中选择量化参数。将关于图4至图12在以下更详细地讨论各种变换。
图3是图2中图示出的模式判定块233的框图。参考图2和图3，模式判定块233可以包括变换控制信号生成器233-1和预测块确定电路233-2。
变换控制信号生成器233-1可以使用当前空间域块IFR的当前空间域块像素值生成第一值，并且可以使用从当前空间域块像素值导出的频域值生成第二值。变换控制信号生成器233-1可以将第一值与第二值相比较，并且当第一值小于第二值时，可以生成具有第一状态的控制信号TCS，并且当第一值等于或大于第二值时，可以生成具有第二状态的控制信号TCS。
第一值可以是当前空间域块像素值的绝对差之和(SAD)。第二值可以是从当前空间域块像素值导出的(或者与当前空间域块像素值相对应的)频域值的绝对变换差之和(SATD)。稍后将参考图12对SAD和SATD进行详细地描述。
变换和量化块235可以响应于具有第一状态的控制信号TCS跳过块的变换。逆变换和逆量化块237也可以响应于具有第一状态的控制信号TCS跳过块的变换。在这里，变换指的是变换操作。然而，变换和量化块235可以响应于具有第二状态的控制信号TCS对块执行变换。逆变换和逆量化块237也可以响应于具有第二状态的控制信号TCS对块执行变换。
第一状态可以是低电平和高电平之间的一个，并且第二状态可以是它们之间的另一个。低电平可以指的是数据“0”或逻辑“0”，并且高电平可以指的是数据“1”或逻辑“1”。
预测块确定电路233-2可以输出第一预测块EBL1或第二预测块EBL2作为预测空间域块PBL。详细地，当通过对第一预测块EBL1进行编码所获取的编码结果值与期望的结果值之间的第一差小于通过对第二预测块EBL2进行编码所获取的编码结果值与期望的结果值之间的第二差时，预测块确定电路233-2可以输出第一预测块EBL1作为预测空间域块PBL。然而，当第一差等于或大于第二差时，预测块确定电路233-2可以输出第二预测块EBL2作为预测空间域块PBL。变换和量化块235可以根据控制信号TCS的状态跳过或执行块的变换。
如上所述，当控制信号TCS具有第一状态时，变换和量化块235可以在不对残余空间域块RESIDUAL执行时域至频域变换的情况下计算残余空间域块值的代表值。
变换和量化块235可以从多个量化参数之中选择与所计算的代表值相对应的量化参数，并且可以使用所选择的量化参数对残余空间域块值进行量化，由此生成量化块QV。将参考图5至图11对计算代表值进行详细地描述。当控制信号TCS具有第一状态时，可以定义跳过模式。
图2的变换和量化块235可以包括存储多个量化参数和相关联的量化步长大小的、在图4中图示出的表格TABLE。尽管在图2中图示出的实施例中将表格TABLE包括在变换和量化块235中，但表格TABLE可以被实施在能够由变换和量化块235访问的系统中的任何位置。举例来说，可以将表格TABLE包括在图1和图2的存储器400中。
由变换和量化块235执行的变换可以指的是将空间坐标从时域变换到频域。变换可以是离散余弦变换(DCT)，但是不局限于此。
当控制信号TCS具有第二状态时，变换和量化块235可以对残余空间域块RESIDUAL执行时域至频域变换并且可以使用率失真优化(RDO)或给定量化参数对变换后的残余块进行量化，由此生成量化块QV。在这时，在变换和量化块235中不执行残余空间域块值的代表值的计算。
逆变换和逆量化块237可以根据控制信号TCS的状态跳过或执行块的变换。当控制信号TCS具有第一状态时，逆变换和逆量化块237可以使用逆量化参数对量化块QV进行逆量化，以在不对量化块QV执行逆变换(例如，频域至时域变换)的情况下生成逆量化块。逆变换可以是反DCT(IDCT)，但是不局限于此。
在某些实施例中，逆量化参数可以基于和/或相当于由变换和量化块235选择的量化参数QP。变换和量化块235可以向逆变换和逆量化块237传送量化参数QP。在某些实施例中，逆变换和逆量化块237可以从变换和量化块235读取量化参数QP。
加法器239可以将从逆变换和逆量化块237输出的逆量化块(但是尚未被逆变换)与从模式判定块233输出的预测空间域块PBL相加以生成重构块RBL。可以向去块滤波器241和内部预测块251传送重构块RBL。
当控制信号TCS具有第二状态时，逆变换和逆量化块237可以对量化块QV执行逆变换(例如，频域至时域变换)并且使用RDO或给定逆量化参数对逆变换的块进行逆量化以生成逆量化块。
加法器239可以将从逆变换和逆量化块237输出的逆量化块(即，逆变换和逆量化后的块)与从模式判定块233输出的预测空间域块PBL相加以生成重构块RBL。可以向去块滤波器241和内部预测块251传送重构块RBL。
去块滤波器241可以对从加法器239接收的重构块RBL执行去块操作。SAO滤波器243对从去块滤波器241输出的去块后的块执行SAO滤波。
帧缓冲器245可以接收和/或存储从SAO滤波器243输出的SAO滤波后的块。帧缓冲器245可以存储先前帧作为参考帧。
运动估计块247可以接收当前空间域块IFR并且可以基于存储在帧缓冲器245中的先前帧来逐块地处理当前帧。详细地，运动估计块247可以向运动补偿块249传送存储在帧缓冲器245中的先前帧中所包括的先前块之中的、与当前空间域块IFR最匹配的块的位置信息PI。
运动补偿块249可以接收位置信息PI，可以从帧缓冲器245中读取与位置信息PI相对应的块，并且可以将块传送到模式判定块233作为第二预测块EBL2。可以基于先前帧来预测第二预测块EBL2。
内部预测块251可以接收当前空间域块IFR和重构块RBL，并且可以将已经使用重构块RBL所预测的块传送到模式判定块233作为第一预测块EBL1。因此，可以使用已经在帧中编码的块来预测第一预测块EBL1。熵编码器253可以对从变换和量化块235接收的量化块QV进行编码并且输出编码比特流BS。
图4是根据本发明构思的某些实施例的、包括与代表值相对应的量化参数的表格的图。参考图1至图4，可以将与代表值相对应的量化参数QP存储在表格中。可以将表格存储在至少一个存储器400和/或401中。
当启动控制器200时，存储在至少一个存储器400和/或401中的表格可以被存储在能够由编码器230访问的储存介质(例如，易失性存储器或缓冲存储器)中。储存介质可以被包括在变换和量化块235中。在某些实施例中，可以将表格存储在能够由编码器230访问的储存介质中，并且储存介质可以是非易失性存储器。可以将存储表格的储存介质安置在控制器200的任何位置。参考在图4中图示出的表格，每个量化参数QP可以对应于量化步长大小QSS。
在这里，代表值可以是残余空间域块值的组代表值、残余空间域块值的标准偏差或残余空间域块值的绝对差平均(MAD)，但是本发明构思不被限制到这些示例。MAD可以是通过将SAD除以块中所包括的像素数量所获取的值。
图5是根据某些实施例的、用于解释图2中图示出的减法器231的操作的示例概念图。参考图1至图5，减法器231可以从当前空间域块IFR(＝B10)中所包括的当前空间域块像素值减去预测空间域块PBL(＝B20)中所包括的预测空间域块值，由此生成残余空间域块RESIDUAL(＝B30)中所包括的残余空间域块值。块B10、B20和B30中的每一个中所包括的数字仅仅是为了描述的清楚所提供的示例。假定块B10、B20和B30包括表示图像的4*4个像素。
图6是示出与根据本发明构思的某些实施例计算的代表值相对应的量化参数和量化系数的图。参考图5和图6，在第一方法METHOD1中，变换和量化块235可以使用残余空间域块RESIDUAL(＝B30)中所包括的残余空间域块值的组代表值来从存储在图4中图示出的表格中的多个量化参数之中选择量化参数。
参考图5，残余空间域块RESIDUAL(＝B30)中所包括的残余空间域块值是“0”和“90”。在这时，变换和量化块235可以排除值“0”且估计值“90”作为代表值，并且可以从在图4中图示出的表格中的量化参数之中选择与代表值(即，90)相对应的量化参数QP(＝43)。
在某些实施例中，如果假定量化步长大小QSS与代表值(即，90)相同，则块41-1中所包括的量化系数可以是“0”和“1”，如图6中所示。换句话说，在该非限制性示例中，残余值可以是90和/或代表值可以是90。逆变换和逆量化块237可以使用与量化参数QP(＝43)相同的逆量化参数对量化块QV进行逆量化。在图6中图示出的块43-1是从加法器239输出的重构块RBL。
图7是示出与根据本发明构思的其他实施例计算的代表值相对应的量化参数和量化系数的图。参考图5和图7，在第二方法METHOD2中，变换和量化块235可以计算残余空间域块RESIDUAL(＝B30)中所包括的残余空间域块值的MAD，并且可以使用MAD从存储在图4中图示出的表格中的量化参数之中选择量化参数。
残余空间域块RESIDUAL(＝B30)中所包括的残余空间域块值是“0”和“90”。在这时，变换和量化块235可以计算残余空间域块值的MAD作为代表值，并且可以从在图4中图示出的表格中的量化参数之中选择与MAD(即，22.5)相对应的量化参数QP(＝31)。
根据某些实施例，如果假定量化步长大小QSS与MAD(即，22.5)相同，则对于在图4中的所选择的QP＝31，块41-2中所包括的量化系数可以是“0”和“4(＝90/22.5)”，即，残余值＝90并且QSS＝22.5，如图7中所示。逆变换和逆量化块237可以使用与量化参数QP(＝31)相同的逆量化参数对量化块QV进行逆量化。图7中图示出的块43-2是从加法器239输出的重构块RBL。
图8是示出与根据本发明构思的另外的实施例计算的代表值相对应的量化参数和量化系数的图。参考图5和图8，在第三方法METHOD3中，变换和量化块235可以计算残余空间域块RESIDUAL(＝B30)中所包括的残余空间域块值的标准偏差，并且可以使用标准偏差从存储在图4中图示出的表格中的量化参数之中选择量化参数。
残余空间域块RESIDUAL(＝B30)中所包括的残余空间域块值是“0”和“90”。在这时，变换和量化块235可以计算残余空间域块值的标准偏差作为代表值，并且可以从在图4中图示出的表格中的量化参数之中选择与标准偏差(即，10)相对应的量化参数QP(＝24)。
当假定量化步长大小QSS与标准偏差(即，10)相同时，则对于在图4中的所选择的QP＝24，块41-3中所包括的量化系数可以是“0”和“9(＝90/10)”，即，残余值＝90并且QSS＝10，如图8中所示。逆变换和逆量化块237可以使用与量化参数QP(＝24)相同的逆量化参数对量化块QV进行逆量化。图8中图示出的块43-3是从加法器239输出的重构块RBL。
图9是根据本发明构思的某些实施例的、使用分组来确定代表值的方法的概念图。参考图1、图2和图9，减法器231可以从当前空间域块IFR(＝10A)中所包括的当前空间域块像素值中减去预测空间域块PBL(＝20A)中所包括的预测空间域块值，由此生成残余空间域块RESIDUAL(＝30A)中所包括的残余空间域块值。块10A、20A，和30A中的每一个中所包括的数字仅仅是为了描述的清楚所提供的示例。假定块10A、20A和30A包括4*4个像素。在第一方法METHOD1中，变换和量化块235可使用残余空间域块RESIDUAL(＝30A)中所包括残余空间域块值的组代表值来从存储在图4中图示出的表格中的量化参数之中选择量化参数。
参考图9，残余空间域块RESIDUAL(＝30A)中所包括的残余空间域块值是“0”、“10”,和“90”。在这时，变换和量化块235可以将“0”分组到第一组中，将“10”分组到第二组中，并且将“90”分组到第三组中。变换和量化块235可以计算除了“0”的第一组之外的被分组到第二组中的“10”和被分组到第三组中的“90”的最大公约数(即，10)，并且可以确定最大公约数(即，10)作为代表值。在某些实施例中，变换和量化块235可以排除具有“0”的值的组。变换和量化块235可以从存储在图4中图示出的表格中的量化参数之中选择与代表值(即，10)相对应的量化参数QP(＝24)。
图10是根据本发明构思的其他实施例的、使用分组来确定代表值的方法的概念图。参考图1、图2和图10，减法器231可以从当前空间域块IFR(＝10B)中所包括的当前空间域块像素值中减去预测空间域块PBL(＝20B)中所包括的预测空间域块值，由此生成残余空间域块RESIDUAL(＝30B)中所包括的残余空间域块值。块10B、20B和30B中的每一个中所包括的数字仅仅是为了描述的清楚所提供的示例。假定块10B、20B和30B包括4*4个像素。在第一方法METHOD1中，变换和量化块235可使用残余空间域块RESIDUAL(＝30B)中所包括残余空间域块值的组代表值来从存储在图4中图示出的表格中的量化参数之中选择量化参数。
参考图10，残余空间域块RESIDUAL(＝30B)中所包括的残余空间域块值是“0”、“9”、“10”、“11”和“90”。在某些实施例中，可以由超过阈值和/或在不同阈值之间的值形成组。如在本文使用的，“超过阈值”可以包括大于给定值的所有值或小于给定值的所有值。例如，变换和量化块235可以将“0”分组到第一组中；将“9”，“10”和“11”分组到第二组中；并且可以将“90”分组到第三组中。在该非限制性示例中，对于第二组可以将阈值5和20作为上下限来应用。在这种情况下，值“9”、“10”和“11”在上下阈值5和20之间，由此把它们包括在第二组中。变换和量化块235可以确定“10”作为第二组的“9”、“10”和“11”的代表值。
变换和量化块235可以计算除了“0”的第一组之外的被分组到第二组中的“10”(即，代表值)和被分组到第三组中的“90”的最大公约数(即，10)，并且可以确定最大公约数(即，10)作为代表值。在某些实施例中，变换和量化块235可以排除包括“0”的组。变换和量化块235可以从存储在图4中图示出的表格中的量化参数之中选择与代表值(即，10)相对应的量化参数QP(＝24)。
变换和量化块235可以将诸如“9”、“10”和“11”的类似的值分组到一个组中，并且可以确定“9”、“10”和“11”的诸如平均值的代表来作为组的代表值。在另一个示例中，变换和量化块235可以将诸如“10”、“12”和“14”的类似的值分组到一个组中，并且可以确定“10”、“12”和“14”的诸如平均值的代表来作为组的代表值。
图11是根据本发明构思的另外的实施例的、使用分组来确定代表值的方法的概念图。参考图1、图2和图11，减法器231可以从当前空间域块IFR(＝10C)中所包括的当前空间域块像素值中减去预测空间域块PBL(＝20C)中所包括的预测空间域块值，由此生成残余空间域块RESIDUAL(＝30C)中所包括的残余空间域块值。块10C、20C，和30C中的每一个中所包括的数字仅仅是为了描述的清楚所提供的示例。假定块10C、20C和30C包括4×4个像素的图像。
在第一方法METHOD1中，变换和量化块235可以使用残余空间域块RESIDUAL(＝30C)中所包括残余空间域块值的组代表值来从存储在图4中图示出的表格中的量化参数之中选择量化参数。参考图11，残余空间域块RESIDUAL(＝30C)中所包括的残余空间域块值是“0”、“1”、“2”、“3”、“10”和“90”。在这时，变换和量化块235可以将“0”、“1”、“2”和“3”分组到第一组中；可以将“10”分组到第二组中；并且可以将“90”分组到第三组中。
变换和量化块235可以计算除了包括“0”、“1”、“2”和“3”的第一组之外的包括被分组到第二组中的“10”和被分组到第三组中的“90”的最大公约数(即，10)，并且可以确定最大公约数(即，10)作为代表值。换句话说，变换和量化块235可以排除包括比参考值小的值的第一组。尽管在图11中图示出的实施例中参考值是“4”，但参考值可以随实施例而变化。在某些实施例中，变换和量化块235可以排除包括“0”的组。变换和量化块235可以从存储在图4中图示出的表格中的量化参数之中选择与代表值(即，10)相对应的量化参数QP(＝24)。
图12是根据本发明构思的某些实施例的、控制变换跳过模式的方法的流程图。参考图2和图12，在操作S110中，变换控制信号生成器233-1可以将当前空间域块像素值的SAD与从当前空间域块像素值导出的频域值的SATD相比较。
在操作S110中当SAD等于或小于SATD时(即，在“是”的情况下)，变换控制信号生成器233-1可以生成具有第一状态的控制信号TCS。变换和量化块235可以响应于具有第一状态的控制信号TCS跳过时域至频域变换。逆变换和逆量化块237可以响应于具有第一状态的控制信号TCS跳过频域至时域变换。换句话说，在操作S120中，变换和量化块235以及逆变换和逆量化块237可以操作在变换跳过模式中。
然而，在操作S110中当SAD大于SATD时(即，在“否”的情况下)，变换控制信号生成器233-1可以生成具有第二状态的控制信号TCS。变换和量化块235可以响应于具有第二状态的控制信号TCS执行时域至频域变换。逆变换和逆量化块237可以响应于具有第二状态的控制信号TCS执行频域至时域变换。换句话说，在操作S130中，变换和量化块235以及逆变换和逆量化块237可以操作在正常操作模式中。在与时域相对应的空间域中，4*4个像素的SAD是4，并且在与空间域相对应的频域中，4*4个像素的SATD是16。
图13是根据本发明构思的某些实施例的、操作编码器230的方法的流程图。参考图1至图13，减法器231可以在变换跳过模式中生成残余空间域块RESIDUAL中所包括的残余空间域块值。
在操作S210中，变换和量化块235可以计算空间域中的残余空间域块RESIDUAL中所包括的残余空间域块值的代表值。以上已经参考图5至图11描述了计算代表值的方法。在操作S220中，变换和量化块235可以使用计算的代表值从在图4中图示出的表格中所包括的量化参数之中选择最优量化参数。
在操作S230中，变换和量化块235可以使用最优量化参数对残余空间域块RESIDUAL进行量化以输出量化块QV。在操作S240中，逆变换和逆量化块237可以使用由变换和量化块235所选择的最优量化参数对量化块QV进行逆量化。在操作S250中，加法器239可以将从逆变换和逆量化块237输出的逆量化块与预测空间域块PBL相加以生成重构块RBL。
如上所述，根据本发明构思的某些实施例，编码器可以在变换跳过模式中不执行RDO，由此降低确定编码量化参数所需要的计算量。另外，编码器能够从存储在表格中的量化参数之中选择与残余空间域块值的代表值相对应的最优编码量化参数。
在浏览附图和详细描述时，根据本发明构思的实施例的其他设备、方法，和/或系统将会或者变得对本领域普通技术人员明显。意图将所有此类附加的设备和/或系统包括在本说明书内、在本发明构思的范围内，并且受所附权利要求保护。而且，意图能够分开地实施或者以任何方式和/或组合来组合在本文公开的所有实施例。在本文描述的实施例可以被实施为软件、硬件和/或其组合。此外，在某些实施例中，在本文图示的流程图块可以对应于执行在流程图块中图示的操作的相应模块(其可以具有对应的电路)。例如，在本文描述的图1的图像处理和/或数据处理系统100可以可选地具有被配置为执行图12和图13中图示出的操作的模块。
在附图和说明书中，已经公开了典型的实施例，并且尽管采用特定术语，但仅仅以通用意义和描述性的意义而非为了限制使用它们。尽管已经参考其示例实施例具体示出和描述了本发明构思，但那些本领域普通技术人员应当理解，在不背离如所附权利要求所限定的本发明构思的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节的各种改变。

Claims (24)

1.一种操作编码器电路的方法，该方法包括：
生成用于当前空间域块像素值的预测空间域块值；
基于当前空间域块像素值和预测空间域块值之间的差来生成残余空间域块值；
计算残余空间域块值的代表值；
基于代表值从多个量化参数之中选择量化参数；以及
使用所选择的量化参数来对残余空间域块值进行量化，
其中，计算代表值包括：
将残余空间域块值分组到多个组中；
计算分组的值的最大公约数；以及
确定最大公约数作为代表值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，对残余空间域块值进行分组包括：从残余空间域块值中排除比参考值小的值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，计算代表值包括：
计算残余空间域块值的标准偏差；以及
确定标准偏差作为代表值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，计算代表值包括：
计算残余空间域块值的绝对差平均(MAD)；以及
确定MAD作为代表值。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，将多个量化参数存储在表格中。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，计算代表值包括：
计算当前空间域块像素值的绝对差之和(SAD)和从当前空间域块像素值导出的频域值的绝对变换差之和(SATD)；
将SAD与SATD相比较；
当SAD等于或小于SATD时，生成控制信号；以及
响应于控制信号来计算残余空间域块值的代表值。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：响应于控制信号，使用所选择的量化参数对量化块值进行逆量化。
8.一种片上系统，包括：
图像信号处理器电路，被配置为将第一格式的第一数据变换为第二格式的第二数据；以及
编码器电路，被配置为对第二格式的第二数据进行编码，
其中，编码器电路包括：
模式判定块，被配置为通过将使用当前空间域块像素值生成的第一值与使用从当前空间域块像素值导出的频域值生成的第二值进行比较来生成包括第一状态或第二状态的控制信号，并且被配置为生成用于与第二数据相对应的当前空间域块像素值的预测空间域块值；
减法器，被配置为基于当前空间域块像素值和预测空间域块值之间的差生成残余空间域块值；以及
变换和量化块，被配置为响应于具有第一状态的控制信号计算残余空间域块值的代表值，从多个量化参数之中选择与代表值相对应的量化参数，并且使用所选择的量化参数来对残余空间域块值进行量化。
9.根据权利要求8所述的片上系统，其中，变换和量化块响应于具有第一状态的控制信号跳过将残余空间域块值变换为频域值的变换操作并且计算残余空间域块值的代表值；并且
其中，变换和量化块响应于具有第二状态的控制信号来执行变换操作并且使用率失真优化或给定量化参数对从变换操作产生的变换后的残余块进行量化。
10.根据权利要求9所述的片上系统，其中，模式判定块包括变换控制信号生成器，被配置为：响应于第一值等于或小于第二值来生成具有第一状态的控制信号；并且响应于第一值大于第二值来生成具有第二状态的控制信号。
11.根据权利要求10所述的片上系统，其中，第一值是当前空间域块像素值的绝对差之和(SAD)，并且第二值是从当前空间域块像素值导出的频域值的绝对变换差之和(SATD)。
12.根据权利要求8所述的片上系统，其中，变换和量化块将除了比参考值小的值之外的残余空间域块值分组到多个组中，计算分组的值的最大公约数，并且确定最大公约数作为代表值。
13.根据权利要求8所述的片上系统，其中，变换和量化块计算残余空间域块值的标准偏差并且选择标准偏差作为代表值。
14.根据权利要求8所述的片上系统，其中，变换和量化块计算残余空间域块值的绝对差平均(MAD)并且确定MAD作为代表值。
15.根据权利要求8所述的片上系统，进一步包括存储器，被配置为存储包括多个量化参数的表格，其中，变换和量化块从表格中所包括的多个量化参数之中选择与代表值相对应的量化参数。
16.一种移动计算设备，包括：
照相机；
图像信号处理器电路，被配置为将来自照相机的以第一格式输出的第一数据变换为第二格式的第二数据；以及
编码器电路，被配置为对第二格式的第二数据进行编码，
其中，编码器电路包括：
模式判定块，被配置为通过将使用当前空间域块像素值生成的第一值与使用从当前空间域块像素值导出的频域值生成的第二值进行比较来生成包括第一状态或第二状态的控制信号，并且被配置为生成用于与第二数据相对应的当前空间域块像素值的预测空间域块值；
减法器，被配置为基于当前空间域块像素值和预测空间域块值之间的差生成残余空间域块值；以及
变换和量化块，被配置为响应于具有第一状态的控制信号计算残余空间域块值的代表值，从多个量化参数之中选择与代表值相对应的量化参数，并且使用所选择的量化参数来对残余空间域块值进行量化，
其中，变换和量化块响应于具有第一状态的控制信号跳过将残余空间域块值变换为频域值的变换操作并且计算残余空间域块值的代表值；并且
其中，变换和量化块响应于具有第二状态的控制信号来执行变换操作并且使用率失真优化或给定量化参数对从变换操作产生的变换的残余块进行量化。
17.根据权利要求16所述的移动计算设备，其中，变换和量化块将除了比参考值小的值之外的残余空间域块值分组到多个组中，计算分组的值的最大公约数，并且确定最大公约数作为代表值。
18.根据权利要求16所述的移动计算设备，其中，变换和量化块计算残余空间域块值的标准偏差并且确定标准偏差作为代表值。
19.根据权利要求16所述的移动计算设备，其中，变换和量化块计算残余空间域块值的绝对差平均(MAD)并且确定MAD作为代表值。
20.一种被配置为处理当前空间域块像素值的编码器电路，该编码器电路包括：
存储器电路；以及
处理器电路，被配置为执行来自存储器电路的计算机程序指令以执行包括以下的操作：
基于当前空间域块像素值和预测空间域块值之间的相应差来确定残余空间域块值；
基于变换来确定与残余空间域块值相关联的代表值；
基于代表值来确定量化步长大小；
基于量化步长大小来选择量化参数；以及
基于量化参数来对残余空间域块值进行量化，
其中，计算代表值包括：
将残余空间域块值分组到多个组中；
计算分组的值的最大公约数；以及
确定最大公约数作为代表值。
21.根据权利要求20所述的编码器电路，其中，变换包括：
基于当前空间域块像素值来确定绝对差之和(SAD)值；
基于从当前空间域块像素值导出的频域值来确定绝对变换差之和(SATD)值；以及
响应于SAD值大于SATD值来执行残余空间域块值的时域至频域变换。
22.根据权利要求21所述的编码器电路，变换进一步包括：
响应于SAD值小于或等于SATD值来跳过残余空间域块值的时域至频域变换。
23.根据权利要求20所述的编码器电路，其中，变换包括：
确定包括超过阈值的残余空间域块值中的那些残余空间域块值的残余空间域块值的组；以及
选择残余空间域块值的组中的那些残余空间域块值的最大公约数作为代表值。
24.根据权利要求20所述的编码器电路，其中，变换包括：
确定残余空间域块值的标准偏差值；以及
选择标准偏差值作为代表值。
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