CN1589026A - 一种并行处理行程解码、反扫描和反量化的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种并行处理行程解码、反扫描和反量化的方法，应用于视频解码技术领域，包括：将熵解码后得到的行程进行累加；根据扫描方式和地址索引产生用于存储离散余弦变换系数的二维地址；根据量化因子查找反量化表，获得反量化参数；对熵解码后产生的量化后系数和上述反量化参数进行反量化处理，得到离散余弦变换系数；将地址索引与行程的累加值进行比较，如果相等，则将得到的离散余弦变换系数根据上述二维地址写入存储器，进行下一个行程的累加；如果不相等，则将零根据上述二维地址写入存储器，行程的累加值不变。本发明将一个象素块的行程解码、反扫描和反量化处理合并起来，进行并行的处理，提高了处理速度，也节省了保存中间结果所需的存储器。

Description

一种并行处理行程解码、反扫描和反量化的方法及装置
技术领域
本发明涉及视频解码技术，具体地说，涉及在解码过程中对行程解码、反扫描和反量化的并行处理方法及装置。
背景技术
在大多数的图像视频压缩标准中，如JPEG、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.261、H.263及AVS等，都采用了运动补偿预测和离散余弦变换(DCT)相结合的混和编码方法，获得了很好的图像压缩效果。在编码过程中，对预测误差进行DCT变换、量化、扫描、行程编码和熵编码等操作后，得到编码码字。在解码时，预测误差的编码码字首先进行熵解码，产生的量化后系数和游程长度经过行程解码、反扫描、反量化和反变换后，得到解码后的预测误差。
在解码过程中，行程解码、反扫描、反量化这三步处理通常是以8×8的象素块为处理单元的。在现有的解码方法中，对熵解码后的行程进行行程解码，再根据扫描方式进行反扫描，获得2维地址，作为熵解码后产生的量化后系数的存储地址。当属于该象素块的全部量化后系数都产生后，对其进行反量化处理，获得64个DCT系数。相应的解码器中包括行程解码和反扫描装置、中间存储器和反量化装置，如图1所示。其中中间存储器用于存储量化后的系数；反量化装置进一步包括地址发生器、反量化表、反量化模块和DCT系数存储器，地址发生器用于产生符合反量化操作顺序的地址；根据量化因子查找反量化表，得到反量化参数，与量化后的系数一起经过反量化模块，得到DCT系数，存储在DCT系数存储器中。
在上述技术方案中，反量化处理是在对一个块的行程解码和反扫描处理全部完成后才开始的，是属于串行的处理方式，其处理速度较慢。另外，行程解码和反扫描处理后的结果被保存在中间存储器中，再由反量化装置从中取出进行反量化操作，这样会多消耗64个DCT系数的存储空间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种并行处理行程解码、反扫描和反量化的方法及装置，可以提高处理速度和节省存储器开销。
本发明所述并行处理行程解码、反扫描和反量化的方法，包括：
将熵解码后得到的行程进行累加；
根据扫描方式和地址索引产生用于存储离散余弦变换系数的二维地址；
根据量化因子查找反量化表，获得反量化参数；
对熵解码后产生的量化后系数和上述反量化参数进行反量化处理，得到离散余弦变换系数；
将地址索引与行程的累加值进行比较，如果相等，则将得到的离散余弦变换系数根据上述二维地址写入存储器，进行下一个行程的累加；如果不相等，则将零根据上述二维地址写入存储器，行程的累加值不变。
本发明所述并行处理行程解码、反扫描和反量化的装置，包括：行程累加器、比较器、反扫描器、反量化表、反量化器、多路选择器和离散余弦变换系数存储器；所述行程累加器，用于对熵解码后产生的行程进行累加，输出到所述比较器；所述比较器，用于比较地址索引与行程累加值，向所述多路选择器和所述行程累加器输出比较结果；所述反扫描器，用于产生二维地址，输出到所述离散余弦变换系数存储器；所述反量化表，用于存放量化因子与反量化参数的对应关系，根据量化因子获得反量化参数；所述反量化器，用于根据反量化参数和熵解码后产生的量化后系数计算离散余弦变换系数，输出到所述多路选择器；所述多路选择器，用于根据所述比较器输出的结果选择输出信号到所述离散余弦变换系数存储器；所述离散余弦变换系数存储器用于存储反量化后得到的结果。
本发明将一个象素块的行程解码、反扫描和反量化处理合并起来，进行并行的处理，提高了处理速度，也节省了保存中间结果所需的存储器。
附图说明
图1是现有技术解码器中处理行程解码、反扫描和反量化装置的结构示意图；
图2是本发明的方法流程图；
图3是本发明并行处理装置的结构示意图；
图4是本发明装置应用于采用AVS标准的解码器中的示意图；
图5是AVS标准中的帧扫描顺序示意图；
图6是AVS标准中的场扫描顺序示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1所示现有解码器中处理行程解码、反扫描和反量化装置已在背景技术中介绍，此处不再赘述。
在图2所示的流程图中，对熵解码后得到的行程进行累加，获得行程的累加值sum，累加的公式为sum＝sum+run+1，其中sum的初值为-1，run表示熵解码后得到的行程。同时，根据扫描方式和地址索引产生用于存储离散余弦变换系数的二维地址，扫描方式是指在图像视频压缩标准中采用的扫描顺序，例如在MPEG-4中有“交替水平扫描”，“交替垂直扫描”和“Z字形扫描”三种扫描方式，而地址索引是根据解码的象素块的大小产生的一组地址，其地址的个数是象素块内象素的总数，地址的大小是从0开始，依次加1，直到象素总数减1；例如象素块是8×8大小，则地址索引是从0开始依次加1到63的64个地址；如果象素块是4×4大小，则地址索引是从0开始依次加1到15的16个地址。然后根据量化因子在反量化表中查找获得反量化参数，对反量化参数和熵解码后产生的量化后系数进行反量化处理，计算出DCT系数。同时，将地址索引与行程的累加值sum进行比较，如果两者相等，则将反量化处理输出的DCT系数按照上述二维地址写入存储器中，然后对下一个行程进行累加，再执行后续的步骤；如果不相等，则输出零并写入存储器中，行程累加值sum保持不变，即不进行下一个行程的累加，然后执行后续的步骤。在上述方法中，获取行程累加值并与地址索引比较的步骤与产生二维地址的步骤以及反量化处理的步骤是并行执行的。
本发明装置的结构如图3所示，包括行程累加器、比较器、反扫描器、反量化表、反量化器、多路选择器和离散余弦变换系数存储器。熵解码后产生的行程被输入到行程累加器中进行累加，获得行程的累加值。对于8×8大小的象素块，地址索引是从0开始依次加1到63的地址，分别被送入比较器和反扫描器中。在反扫描器中根据地址索引和扫描方式产生2维地址(x，y)，其中x，y＝0，1，2，...，7，作为DCT系数存储器的地址信号；扫描方式是反扫描器的另一个输入参数，在某些视频压缩技术中，扫描方式可以是多种。
根据量化因子在反量化表中得到反量化参数，输出到反量化器中。在反量化器，通过输入的反量化参数和熵解码后产生的量化后的DCT系数计算出DCT系数，输出到多路选择器中。在比较器中，将地址索引与行程的累加值进行比较，如果两者相等，则比较器产生选择信号，使多路选择器输出反量化器产生的DCT系数，写入DCT系数存储器中，并且使行程累加器进行下一个行程的累加；如果不等，则使多路选择器输出零并写入DCT系数存储器，行程累加器的值不变。
下面对本发明装置在先进音视频编码标准AVS中的应用做一介绍，应用于AVS解码器中的本发明装置如图4所示，该装置有5个输入信号，分别是地址索引、扫描方式、行程、量化因子和量化后的DCT系数，其中地址索引是与解码的象素块大小相关的值，行程和量化后的DCT系数都是经过熵解码处理后得到的。该装置处理的象素块大小为8×8。
由于亮度分量和色度分量的量化因子是不同的，因此如果当前块是亮度块，则其量化因子QP等于当前块量化因子CurrentQP；如果当前块是色度块，则以当前块量化因子CurrentQP为索引，通过查色度块的量化因子QP与当前块量化因子CurrentQP的映射关系表，得到色度块的量化因子QP，见表1。
                                                   表1
  CurrentQP   ＜43   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52
  QP   CurrentQP   42   43   43   44   44   45   45   46   46   47
  CurrentQP   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63
  QP   47   48   48   48   49   49   49   50   50   50   51
在AVS标准中，有两种扫描顺序的扫描方式，分别是帧扫描顺序和场扫描顺序，如图5和图6所示。
在上述装置中，通过判断当前块是亮度块还是色度块，获得量化因子，在反量化表中查找，获得反量化参数，同时根据量化因子在移位表中查找，得到相应的参数，输出到反量化器中，与量化后的DCT系数一起进行反量化。经过反量化得到的DCT系数wij为：
Wij＝(QuantCoeffMatrix[i，j]×DequantTable(QP)+2ShiftTable(QP)-1＞＞ShiftTable(QP)，其中i，j＝0，1，...，7；QP是量化因子；QuantCoeffMatrix[i，j]是熵解码产生的量化后系数；DequantTable(QP)是反量化参数，ShiftTable(QP)是移位参数，都与量化因子QP有关。量化因子QP与反量化参数DequantTable(QP)、移位参数ShiftTable(QP)的关系见表2所示。
                                            表2
  QP 0 1   2   3   4   5   6   7
  DequantTable(QP) 32768 36061   38968   42495   46341   50535   55437   60424
  ShiftTable(QP) 14 14   14   14   14   14   14   14
  QP 8 9   10   11   12   13   14   15
  DequantTable(QP) 32932 35734   38968   42495   46177   50535   55109   59933
  ShiftTable(QP) 13 13   13   13   13   13   13   13
  QP 16 17   18   19   20   21   22   23
  DequantTable(QP) 65535 35734   38968   42577   46341   50617   55027   60097
  ShiftTable(QP) 13 12   12   12   12   12   12   12
  QP 24 25   26   27   28   29   30   31
  DequantTable(QP) 32809 35734   38968   42454   46382   50576   55109   60056
  ShiftTable(QP) 11 11   11   11   11   11   11   11
  QP 32 33   34   35   36   37   38   39
  DequantTable(QP) 65535 35734   38968   42495   46320   50515   55109   60076
  ShiftTable(QP)   11   10   10   10   10   10   10   10
  QP   40   41   42   43   44   45   46   47
  DequantTable(QP)   65535   35744   38968   42495   46341   50535   55099   60087
  ShiftTable(QP)   10   9   9   9   9   9   9   9
  QP   48   49   50   51   52   53   54   55
  DequantTable(QP)   65535   35734   38973   42500   46341   50535   55109   60097
  ShiftTable(QP)   9   8   8   8   8   8   8   8
  QP   56   57   58   59   60   61   62   63
  DequantTable(QP)   32771   35734   38965   42497   46341   50535   55109   60099
  ShiftTable(QP)   7   7   7   7   7   7   7   7
计算出的DCT系数输出到多路选择器中。与此同时，熵解码后的行程经过行程累加器的累加，与地址索引在比较器中进行比较，比较后的结果作为多路选择器的选择信号，如果两者相等，则选择输出计算出来的DCT系数，并使行程累加器进行下一个行程的累加；如果不相等，则输出零，行程累加器的值不变。地址索引与扫描方式经过反扫描器得到2维地址，输出到DCT系数存储器。多路选择器根据选择信号，把计算出来的DCT系数或零输出到DCT系数存储器。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1、一种并行处理行程解码、反扫描和反量化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将熵解码后得到的行程进行累加；
根据扫描方式和地址索引产生用于存储离散余弦变换系数的二维地址；
根据量化因子查找反量化表，获得反量化参数；
对熵解码后产生的量化后系数和上述反量化参数进行反量化处理，得到离散余弦变换系数；
将地址索引与行程的累加值进行比较，如果相等，则将得到的离散余弦变换系数根据上述二维地址写入存储器，进行下一个行程的累加；如果不相等，则将零根据上述二维地址写入存储器，行程的累加值不变。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前四个步骤彼此不分先后顺序。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述累加的公式是sum＝sum+run+1，其中sum表示行程累加值，初值是-1，run表示熵解码后得到的行程。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地址索引是根据解码的象素块的大小产生的一组地址，其地址的个数是象素块内象素的总数，地址的大小是从0开始，依次加1，直到象素总数减1
5、一种并行处理行程解码、反扫描和反量化的装置，包括：反扫描器、反量化表、反量化器和离散余弦变换系数存储器，其特征在于，还包括：行程累加器、比较器和多路选择器；
所述反扫描器，用于根据地址索引和扫描方式产生二维地址，输出到所述离散余弦变换系数存储器；
所述反量化表，用于存放量化因子与反量化参数的对应关系，根据量化因子获得反量化参数；
所述反量化器，用于根据反量化参数和熵解码后产生的量化后系数计算离散余弦变换系数，并输出到所述多路选择器；
所述行程累加器，用于对熵解码后产生的行程进行累加，输出到所述比较器；
所述比较器，用于比较地址索引与行程累加值，向所述多路选择器和所述行程累加器输出比较结果；
所述多路选择器，用于根据比较结果选择信号输出到所述离散余弦变换系数存储器；
所述离散余弦变换系数存储器用于存储反量化后得到的结果。
6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于，如果所述比较器输出地址索引与行程累加值相等的信号，则所述多路选择器选择从所述反量化器输出的离散余弦变换系数输出；如果所述比较器输出地址索引与行程累加值不相等的信号，则所述多路选择器选择零输出。
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