CN1121661A - 使用两个可变长度编码表的可变长度编码器 - Google Patents

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Abstract

一种可变长度编码器，用于将由使用外部或内部方式压缩的图像信号编码装置提供的源数字码借助于第一及第二VLC表转换成可变长度码，并用范围为自1到31的量化参数标定来自编码装置输出数据的量，该编码装置包括：第一VLC装置，用于使用第一VLC表将数字源码编码成可变长度码；第二VLC装置，用于使用第二VLC表将数字源码编码成可变长度码；一开关，用于根据外部或内部方式压缩及量化参数的量值来选择地将源数字码提供到第一及第二VLC装置。

Description

使用两个可变长度编码表的可变长度编码器
本发明涉及一种图象信号编码装置的可变长度编码器，更具体地，涉及使用两个不同的可变长度编码(VLC)表的可变长度编码器。
数字化视频信号传输可比模拟信号传输传送质量高得多的图象。当包括一系列图象“帧”的图象信号用数字形式表达时，产生出大量数据用于传输，尤其是在高清晰度电视系统的情况下更是如此。然而，因为传统传输频道可提供的频带宽度是有限的，为了通过有限的频道带宽传送大量的数字数据，不可避免地要对传输数据的容量进行压缩或削减。在各种视频压缩技术中，所谓混合编码技术，即将时间及空间压缩技术一起与统计编码技术相结合，被认为是最有效的。
大部分混合编码技术使用了运动补偿DPCM(微分脉冲码调制)，二维DCT(离散余弦变换)，及DCT系数量化。
运动补偿DPCM是：确定一个物体在当前帧及其前一帧之间运动；基于该物体的运动流预测当前帧；以及计算当前帧与它的预测之间的差别来产生一差分信号。这种方法，例如已描述在“用于混合预测/变换编码的固定及自适应预测器”，Staffan Ericsson著， IEEE Transactions o n Communications，COM-33，No.12(1985年12月)；及“用于电视图象的运动补偿帧间编码方案”，Ninomiya及Ohtsuka著， IEEE Transactions on Communications，COM-30，No.1(1982年1月)中。
二维DCT，用于使图象数据、例如运动补偿DPCM数据之间空间冗余减小或消除，它将数字图象数据、例如一个8×8个象素的组转换成一组转换系数数据。这种技术被描述在“场景自适应编码器”中， IEEE Transactions on Communi cations，COM-32，No.3(1984年3月)，chen及Pratt著。利用由一数字转换器，折线扫描，运行长度编码及可变长度编码处理转换系数数据，可使被传输的数据量受到有效的压缩。
在上述混合编码技术中，一种内部(intra)方式压缩被定义为利用二维DCT、量化及类似方式，但不使用运动补偿DPCM进行数据压缩的一种压缩技术。另一方面，一种外部(inter)(或非内部)方式压缩是也使用了上述DPCM的压缩技术。
尤其是，在使用一个VLC表的可变长度编码(VLC)技术中，来自于VLC表的可变长度码字将分配给一源数字码，例如由运行长度编码产生的固定长度的运行限位码字。在该VLC技术中，由于用较短可变长度码字分配给在统计上更频繁出现的源数字码，则使可变长度码字的平均字长比源数字码的平均字长要短些，由此就使获得数字压缩成为可能。
在MPEG(运动图象专家组)标准中，因为被外部方式压缩所压缩的源数字码的统计分布不同于内部方式压缩的统计分布，故要使用两个不同的VLC表。根据MPEG标准，在外部方式压缩的情况下，使用第一VLC表，在内部方式压缩的情况下，使用第一或第二VLC表。但是，因为在内部方式压缩的情况下表的选择标准是不确定的，因此已考虑出各种方法用于VLC表的选择。
图1表示一种传统的图象信号编码装置，它包括一个使用两种不同VLC表的可变长度编码器。如图1中所示，由一个信号源(未示出)、例如摄象机作为信号源提供输入数字信号。该输入信号提供给一个外部/内部压缩单元10。在该外部/内部压缩单元10中，输入数字信号利用外部或内部方式压缩技术一组接一组处理地被自适应地压缩。输入数字信号组的规模典型在8×8到32×32个象素之间的范围上。
被压缩的每组数据及指示所述每组是否通过外部或内部方式被压缩的一个外部/内部方式选择信号被传送到可变长度编码器20，在其中被压缩数据，例如运行限位码被转换成可变长度码字。然后，来自可变长度编码器20的可变长度码字被传送到一个缓冲存储器30，以用经过一传输通道(未示出)传输到一接收机(未示出)。
通常，因为可变长度编码器20的输出是在无规则的位速下产生的，就需要缓冲存储器30在恒定位速下通过传输通道传输它们。因为可变长度编码器20的输出数据是以无规则的位速被写入到缓冲存储器30的，被缓冲存储器30占据的数据量将随时间变化。代表存储在缓冲存储器30中的数据容量的装载程度由一控制单元40持续地监控，及将被监控的信息转换成一量化参数(QP)，它提供给外部/内部方式压缩单元10中的一个数字转化器，作为控制信号。其范围自1到31的量化参数是基于缓冲存储器30中的数据量来确定的。然后，根据QP，使外部/内部方式压缩输出中的位数受到控制，以保证缓冲存储器30中的数据既不会溢出也不会完全无载。
现在回过来看可变长度编码器20，它具有两组VLC表：两个第一VLC表22及24，及一个第二VLC表26。一个第一VLC表22用于外部方式压缩；另一个第一VLC表24及第二VLC表用于进行内部方式压缩。
在可变长度编码器20中，来自外部/内部方式压缩单元10的被压缩数据提供给一个开关SW1。同时，来自外部/内部方式压缩单元10的外部/内部方式选择信号提供给第一开关SW1，作为第一开关控制信号。在外部方式压缩的情况下，被压缩的数据提供给第一VLC表。而在内部方式的情况下，被压缩的数据提供给第一VLC表24及第二VLC表26。因为每个输入到第一VLC表22及24和第二VLC表26的被压缩数据用作它们的地址，由它们输出的数据则转换成可变长度码字。
在外部方式压缩的情况下，来自第一VLC表22的可变长度码字直接地提供给缓冲存储器30。但是在内部方式的情况下，在位计数及选择单元28上进行从两个VLC表24及26中选择一个，在该单元将来自于这两个VLC表24及26中每个表的每个可变长度码的位数进行计数并在一组接一组的基础上进行比较，然后将指示较短可变长度码字的控制信号提供给第二开关SW2。在第二开关SW2上，对从位计数及选择单元28来的控制信号作出响应，将或是由第一或是由第二VLC表24，26来的被选择的可变长度码字提供给缓冲存储器30。
但是，在上述使用两个VLC表的可变长度编码器中，由于在内部方式情况下，要在两个VLC表24及26中选择一个，故必须将指示给定表选择的附加信号或辅助信号传输给接收机。此外，在内部方式情况下，VLC表选择的处理时间势必阻碍了可变长度编码器以高速度操作。
因此，本发明的目的是提供一种具有两个不同VLC表的可变长度编码器，它能借助根据本发明的新量化参数，将一个源数字码编成可变长度码字，而不会引起选择时间损失及不需要使用辅助信息。
根据本发明，提供了一种可变长度编码器，用于将由使用外部方式或内部方式压缩的图象信号编码装置提供的源数字码借助于第一VLC表及第二VLC表转换成可变长度码，并用范围为自1到31的量化参数标定或量定来自编码装置输出数据的量，该编码装置包括：
第一VLC装置，用于使用第一VLC表将数字源码编码成可变长度码；
第二VLC装置，用于使用第二VLC表将数字源码编码成可变长度码；及
开关装置，用于根据所使用的外部或内部方式压缩及量化参数的量值来选择地将源数字码提供到所述第一或所述第二VLC装置，其中，在内部方式压缩的情况下，如果量化参数小于16，将数字源码提供给所述第一VLC装置，而如果量化参数为16或大于16，将数字源码提供给所述第二VLC装置，在外部方式压缩的情况下，总是将源数字码提供给所述第一VLC装置。
通过以下结合附图对优选实施例的描述，将会使本发明的上述及另外的目的和特征更加明了，其附图为：
图1是具有使用两种不同VLC表的共用可变长度编码器的一个图象信号编码装置；及
图2表示根据本发明的具有使用两个不同VLC表的一个可变长度编码的图象信号编码装置的优选实施例。
在表1中表示出在图1所示的装置上运行的模拟结果。根据该模拟，在内部方式压缩的情况下，选择第一或第二VLC表的频率主要涉及如表中所示的量化参数(QP)。
在上述表1中，是使用一个水果及一个标本的图象进行模拟的，标本图象为：1920×1035个象素的MUSE标准图象。
如表1中所示，可容易地看出，如果QP为16或更大，在第一及第二VLC表外部选择的频率是相似的，但是在QP小于16时，选择第二VLC表的几率明确地低于选择第一VLC表的几率。因此，上述的模拟结果能有利地用于改进如图1所示的可变长度编码器的运行效率。
图2表示一个改进的图象信号编码装置的一个优选实施例，该装置具有使用根据本发明的两个VLC表的可变长度编码器。如图2中所示，从一个信号源(未示出)提供给该装置一个输入的视频信号，该信号源例如是一摄象机。输入信号施加到一个外部/内部(inter/intra)方式压缩单元100，在该外部/内部方式压缩单元100中，输入信号通过根据一组接一组处理的外部或内部方式的压缩而被压缩。输入信号组的大小典型在8×8及32×32个象素之间的范围上。
每组被压缩数据及指示所述每组是否在外部或内部方式中受压缩的一个外部/内部方式选择信号被提供给可变长度编码器200，在其中被压缩数据，例如运行长度码被转换成可变长度码字。然后，来自可变长度编码器200的可变长度码字供给到一缓冲存储器300，用于将它经由一传输通道(未示出)传输到一接收机(未示出)。
因为来自可变长度编码器200的输出数据在缓冲存储器300中是以不规则的位速写入的，占据缓冲存储器300的数据量将随时间变化。代表在缓冲存储器300中存储数据量的装载程度持续受到一个QP(量化参数)控制单元400的监控，该被监控的信息被转化成一量化参数并提供给外部/内部方式压缩单元100中的一个数字转化器及可变长度编码器20中的一个开关控制单元280。
现在回过来参看可变长度编码器200，其中设有两个不同的VLC表。第一个VLC表220是用于以MPEG标准作外部及内部方式压缩用的表。而第二个VLC表260是以MPEG标准仅作内部方式压缩用的表。
在可变长度编码器200中，由外部/内部方式压缩单元100来的被压缩数据被传送到第一开关SW10。同时，来自外部/内部方式压缩单元100的外部/内部方式选择信号也提供给第一开关SW10作为第一开关SW10的控制信号。在外部方式压缩的情况下，该被压缩数据提供给第一VLC表220。而在内部方式压缩的情况，被压缩数据提供给由控制单元280控制的第二开关SW20。
在控制单元280中，根据来自控制单元400的量化参数来提供控制信号。在QP＜16的情况下，来自第一开关SW10的被压缩数据提供给第一VLC表220，而在QP≥16的情况下，来自第一开关SW10的被压缩数据提供给第二VLC表260。
因为输入到第一VLC表220及第二VLC表260的每个被压缩数据用作为它们的地址，由两个表220及260输出数据的每一个则变为可变长度码字。
如从以上可以看出的，根据本发明，因为一个VLC表的选择是基于量化参数的量值及外部/内部方式信息的，该表的选择能立刻被确定；并且不需要用于表选择的附加信息传输。
虽然本发明是参照特定实施例被进行描述的，但显然在不脱离如附设权利要求书所限定的本发明精神及范围的情况下，对于本领域的技术人员来说还可作出许多变化及改型。
表1在两个图象内部方式压缩的情况下VLC表的选择
  水果   标本
QP＜16   第一VLC表   8,069,349   9,905,614
  第二VLC表   2,158,448   2,585,994
Q≥16   第一VLC表   881,723   1,192,607
  第二VLC表   852,020   1,023,155

Claims (3)

1、一种可变长度编码器，用于将由使用外部方式或内部方式压缩的图象信号编码装置提供的源数字码借助于第一可变长度编码(VLC)表及第二VLC表转换成可变长度码，同时用量化参数标定来自编码装置输出数据的量，该编码器包括：
第一VLC装置，用于使用第一VLC表将数字源码编码成可变长度码；
第二VLC装置，用于使用第二VLC表将数字源码编码成可变长度码；及
开关装置，用于根据所使用的外部或内部方式压缩及量化参数的量值来选择地将源数字码提供到所述第一或所述第二VLC装置。
2、根据权利要求1所述的可变长度编码器，其中所述量化参数的范围为从1到31；并且，在内部方式压缩的情况下，如果量化参数小于16，将源数字码提供给所述第一VLC装置，而如果量化参数为16或大于16时，将源数字码提供给所述第二VLC装置。
3、根据权利要求2所述的可变长度编码器，在外部方式压缩的情况下，将源数字码提供给所述第一VLC装置。
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