CN108377391B - 一种以值域中值对称的变换域系数量化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数据转换方法，具体为一种以值域中值对称的变换域系数量化方法，包括值域端点及中点计算模块、量化区间长度计算模块、量化指数计算模块；采用本发明的方法，以值域中值取代值域中点可最大程度使量化指数均匀分布与值域数据分布相吻合，有效地克服了目前方案中因量化采样与值域数据分布差异所带来的量化误差，同时不用增加器件的额外开销，不需要进行额外的数据域位移操作，减少了大量运算操作，有利于硬件实现以及进一步降低模块功耗或提升模块性能。

Description

一种以值域中值对称的变换域系数量化装置
本申请是申请日为2013年5月8日，申请号为201310175103.7，发明名称为“一种以值域中值对称的变换域系数量化方法”的专利的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种数字录像机。
背景技术
通常数字录像机有一个对视频图像进行数据压缩处理的环节，这一环节由视频图像时域数据→频域数据变换、频域(变换域)系数量化和编码等处理过程组成。其中量化过程是决定数据取舍以确定数据压缩倍数的关键步骤。
一般认为时域→频域的变换有利于将能量集中在某些区域，因而可以将变换域划分成若干子区间，以变换域(值域)的部分值近似代替全值域值。这便是量化的基本原理。
可见上述子区间(量化区间)的划分将直接影响量化值与原数据的近似程度。目前视频压缩中常用的量化区间划分方法采用值域零点对称、子区间等长的方式，以适应电路(硬件)对实时处理的需要。这一划分方法的出发点是基于变化能量关于零对称分布的假设。因此在进行时域→频域变换前还需要将时域数据进行关于零点对称的位移处理。这种量化方法如图1所示，其量化指数
q＝sign(x)[|x|/Δ](E-0)
其中，Δ为量化区间长度。
然而由于变换域能量并非关于零对称，因此这种量化方式容易造成较大的信号损失(量化误差)。
发明内容
本发明的目的在于优化数字录像机中有关量化处理的方式，使得量化过程在不增加硬件开销的前提下，比目前采用的方法较大幅度降低量化误差。
本发明所采用的变换域系数量化方法如图2所示。设X{x|x≥0}为变换域值域，xmin、xmax为x的最小值与最大值，M为x的中值，若量化级数为2L，则左量化区间长度为
Δ-＝(M-xmin)/L，(E-1)
右量化区间长度
Δ+＝(xmax-M)/L，(E-2)
量化指数
q-＝[(M-x)/Δ-]，当x＜M时(E-3)
q+＝[(x-M)/Δ+]+L，当x≥M时。(E-4)
当M为x的中点时，将值域向左位移M，则(E-3)、(E-4)退化为(E-0)。在以往的量化方法中x为有符号数，本发明中x为无符号数。
实现上述目的的技术方案：
一种以值域中值对称的变换域系数量化装置，包括量化级数输入环节、值域端点值计算环节、中值计算环节、左右量化区间长度计算环节及量化指数计算环节。
所述量化级数输入环节用于接收量化级数输入指令及数据；所述值域端点值计算环节用于计算值域端点值xmin及xmax；所述中值计算环节用于计算值域中值；所述左右量化区间长度计算环节用于根据量化级数、值域端点值及中值计算左右两个量化区间的长度值；所述量化指数计算环节用于根据(E-3)、(E-4)计算量化指数。
采用上述技术方案，本发明有益的技术效果在于：
(1)以值域中值取代值域中点可最大程度使量化指数均匀分布与值域数据分布相吻合，有效地克服了目前方案中因量化采样与值域数据分布差异所带来的量化误差；
(2)可采用与目前量化模块所使用的电路(硬件)，完全不用增加器件的额外开销；
(3)因采用了无符号数，不需要进行额外的数据域位移操作，减少了大量运算操作，有利于硬件实现以及进一步降低模块功耗或提升模块性能。
附图说明
图1为目前所采用的量化方法。
图2为本发明所采用的量化方法。
图3为本发明的实施方案。
具体实施方式
一种以值域中值对称的变换域系数量化装置的实施方案，如图3所示，包括值域端点及中点计算模块1、量化区间长度计算模块2、量化指数计算模块3。值域端点及中点计算模块1在接收到输入的数据后计算出值域端点值xmin及xmax及值域中值；量化区间长度计算模块2接收来自值域端点及中点计算模块1的计算结果及输入的量化级数值，并由此计算出左右两个量化区间长度值；量化指数计算模块3根据量化区间长度计算模块2的计算结果及输入的数据计算出量化指数并输出。

Claims (1)

1.一种以值域中值对称的变换域系数量化装置，包括值域端点及中点计算模块(1)、量化区间长度计算模块(2)、量化指数计算模块(3)，其特征在于：所述值域端点及中点计算模块(1)在接收到输入的数据后计算出值域端点值xmin及xmax及值域中值；所述量化区间长度计算模块(2)接收来自值域端点及中点计算模块(1)的计算结果及输入的量化级数值，并由此计算出左右两个量化区间长度值；量化指数计算模块(3)根据量化区间长度计算模块(2)的计算结果及输入的数据计算出量化指数并输出；
其中，设X{x|x≥0}为变换域值域，xmin、xmax为x的最小值与最大值，M为x的中值，若量化级数为2L，则左右量化区间长度分别为：
Δ-＝(M-xmin)/L，
Δ+＝(xmax-M)/L；
量化指数为：
q-＝[(M-x)/Δ-]，当x＜M时，
q+＝[(x-M)/Δ+]+L，当x≥M时。
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