CN1798341B - 自适应系数扫描次序 - Google Patents

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Abstract

数字媒体编码/解码器根据所述数字媒体的本地统计信息自适应地重新排列变换系数的系数扫描次序，使得可以使用信息熵编码对所述系数进行更有效的编码。所述自适应扫描次序被因果地应用到编码和解码上用来避免在所述压缩数字媒体流中将所述扫描次序明确地发信号给所述解码器。为了计算效率，自适应扫描次序通过经由对每次统计分析更新的所述扫描次序进行的单次遍历，在相邻排序的系数位置上应用有条件的交换操作从而重新排列扫描次序。

Description

自适应系数扫描次序
技术领域
本发明大致涉及基于块变换的数字媒体(例如，视频和图像)压缩。
背景技术
基于块变换的编码概述
转换编码是在许多音频、图像和视频压缩系统中使用的压缩技术。通常未经压缩的数字图像和视频被描绘或捕捉为以二维(2D)栅格排列的图像或视频帧内的位置的图形元素或颜色的样本。这就称之为图像或视频的空间域表示。例如，图像的典型格式包括以栅格形式排列的24比特彩色图形的样本流。每个样本都是在诸如RGB、YIQ之类的彩色空间内以栅格形式在像素单元处的多个代表彩色的分量。各类图像和视频系统可以使用各种不同的彩色、空间和时间分辨率进行样本。类似地，数字音频通常被代表作为时间样本的音频信号。例如，典型的音频格式包括以一定的时间间隔所获的音频信号的16比特振幅样本流。
未经压缩的数字音频、图像和视频信号会占据大量的存储和传输能力。变换编码通过将信号的空间域表示变换成频率域表示，随后减少变换域表示的某些通常不易感知的频率成分的分辨率，从而缩减了数字音频、图像和视频的大小。这与在空间域内降低图像或视频的颜色或空间分辨率或者在时域内降低音频分辨率相比，通常产生数字信号的更加不易察觉劣化。
更具体地，图1中示出的典型基于块变换的编码/解码器100将未经压缩的数字图像像素分为固定大小的二维块(X1，...，Xn)，每个块都可与其他的块交叠。将进行空间-频率分析的线性变换120-121应用到每个块上，将块内的空间样本转换成通常代表了块间隔上对应于频带中数字信号强度的一组频率(或变换)系数。为了进行压缩，变换系数可被选择性地量化130(即通过诸如舍去系数值的最低有效比特或者将高分辨率数组的值映射到低分辨率之类的方法降低分辨率)，并且可信息熵编码或可变长度编码130为压缩数据流。解码时，变换系数将被逆变换170-171以近似地重建原始的颜色/空间样本的图像/视频信号(重建块
Figure A20051012873700061
)。
可以将块变换120-121定义成大小为N的矢量x上的数学操作。最通常情况下，该操作是线性乘法，产生变换域输出y＝Mx，其中M是变换矩阵。当输入数据是任意长度时，它就被分割为大小为N的多个矢量并且将块变换应用到每个分段上。为了数据压缩，选择可逆的块变换。换句话说，矩阵M是可逆的。在乘法维度上(例如对图像和视频)，通常以分开的操作实现块变换。沿着数据的每个维度(即行和列)分别应用矩阵乘法。
为了压缩，变换系数(矢量y的分量)将被选择性地量化(即通过诸如忽略系数值的最低有效比特或者将高分辨率数组的值映射到低分辨率之类的方法降低分辨率)，并且还被信息熵编码或可变长度编码成压缩数据流。
在解码器150内的解码时，将如图1所示将这些操作的逆操作(解量化/信息熵解码160以及逆块变换170-171)应用到解码器150侧。当重建所述数据时，将逆矩阵M-1(逆变换170-171)作为乘子应用到变换域数据上。当被应用到变换域数据时，所述逆变换近似地重建原始的时域或空间域数字媒体。
使用的变换可能是简单的DPCM型预测器/校正器，或者是诸如小波或DCT(离散余弦变换)之类的更为复杂的结构。通常采用的标准JPEG/MPEG2/MPEG4、JPEG2000以及Window Media Video(WMV)分别使用DCT、小波和集成化的DCT。此外，WMV使用对内部块和内部帧提供有益于可视化和速率失真以利于的交叠平滑运算符。所述交叠平滑运算符连同块变换，试图模仿由H.S.Malvar所著、在ArtechHouse Boston，Ma，1992发表的《Signal Processing with Lapped Transforms》中描述类型的交叠变换。
系数扫描模式
包括JPEG、MPEG2、MPEG4以及WMV的许多基于块变换的编码译码器使用游程长度码技术编码对响应于特定块的量化系数(参见例如在Van NostrandReinhold，New York，1993上发表的由W.B.Rennebaker和J.L.Mitchell所著的《JPEG：Still Image Compression Standard》)。按照预定模式通过扫描量化变换系数块来实现游程长度码。一个相关实例是如图3中示出的连续“Z字形”扫描模式。虽然类似的连续Z字形扫描模式在JPEG和MPEF2/4中广泛使用，对扫描模式的连续性没有内在的要求。
游程长度码技术使用基本变换的统计信息。通常更大的系数指向“DC”值(通常在左上角表示)出现，而更为少见或更小的系数在远离DC处出现。例如，通常变换块的大多数变换系数量化后的值为零。许多扫描模式对更可能具有非零值的系数给予更高的优先级。换句话说，在扫描模式中会更早地扫描这些系数。这样，非零值的系数就更可能被聚集在一起，其后跟随着一长串或多长串零值系数。这样尤其会导致更有效的游程/级别/末尾编码，但是其他信息熵编码的其他形式也可从此重新排序中获益。
在Lin等人于2004年11月15日提交的美国专利号No.10/989,844的《ScanPatterns For Interlaced Video Content》以及Liang等人也于2004年11月15日提交的美国专利号10/989,594，的《Scan Patterns For Progressive Video Content》中描述了在根据块大小的一组受限的预定或静态扫描模式以及所述图像是隔行扫描的还是逐行扫描格式之间选择的视频压缩系统。
发明内容
现存编码/解码器中预定系数扫描模式所遇到的难题
我们已经认识到在变换块内相似系数的模式示出了某种本地数据的相关性。例如在水平和垂直维度上横跨多个块的图像网状组织区域中，系数如期望出现。但是在具有强烈垂直或水平特性的图像区域中，沿着相应的轴的系数更可能相似。因此，对网状组织区域的理想扫描模式(要考虑到减少使用比特数的情况)不总是带线性特征的区域的理想模式。
此外，使用交叠变换还会影响扫描模式的优化。当交叠变换作为块变换之前的预滤波被实现时，该预滤波会加强原始图像中的不连续性。因此变换系数就示出更大的变化，而且最高的频率会以更大的强度出现。实际上，通常观察到最高的2D频率(该频率是位于多次变换系数块右下角处的变换系数)不再具有最低可能。
对图像块范围的给定扫描次序缺乏优化还存在第三个原因。所示原因是基于“DCAC预测”的变换效率。DCAC预测是用于将“DCAC”系数的出现和幅值最小化的编码工具，而“DCAC”系数在X维度或Y维度上是DC而在另一个维度上是AC。这些是沿着轴分布的系数。对强烈的线性区域，对DCAC系数预测的置信度要高于随机的网状组织化的区域。因此，最佳扫描次序不仅依赖于基本数据，它还受到所述基本数据能在多么好的用DCAC系数预测其影响。
自适应系数扫描次序
这些难题将由在此描述的自适应系数扫描排序技术解决，该技术有效地将块系数的扫描次序和图像的本地统计信息相匹配。对该技术的描述实现是非常具有计算效率的并且具有最小的等待时间，这对注重速度的图像和视频编码/解码器来讲是一个巨大的优势。此外，描述的自适应系数扫描次序实现“学习”来自编码器和译码器遇到的统计信息；因此在压缩比特流中不存在附加信令或比特使用以发送从属信息给解码器。
在随后对参考附图进行的实施例的详尽描述中，本发明另外的特性和优点将会变得显而易见。
附图说明
图1用现有技术内传统的基于块变换的编码/解码器的框图。
图2也是用现有技术作为结合了图1中基于块变换的编码/解码器的前处理和后处理操作而实现的空间域交叠变换的框图。
图3是示出了用现有技术使用连续Z字形扫描模式的系数扫描次序的示意图。
图4是基于利用了可逆交叠运算符的交叠变换的编码器流程图。
图5是基于所述交叠变换的解码器流程图。
图6是用于在图4中编码器和图5中解码器的系数扫描次序自适应的过程的流程图。
图7是示出了用于图6的自适应系数扫描次序过程的水平系数的原始扫描次序的示意图。
图8是示出了用于图6的自适应系数扫描次序过程的垂直系数原始扫描次序的示意图。
图9是示出了在图6的自适应系数扫描次序程序中使用的，为了跟踪系数的非零值发生以及相应扫描次序的初始化次序和总的数组的实例示意图。
图10是示出了由图6的过程交换的图9中数组元素用以重新安排系数的扫描次序的情况实例的示意图。
图11是示出了如图10显示的元素交换操作之后数组元素的安排结果的示意图。
图12是示出了在如图10显示的元素交换操作之后，对应于对图9中数组元素进行如图11示出的安排的扫描次序结果的示意图。
图13是用于以图4和图5的改进的空间域交叠变换来实现基于块变换的编码/解码器的合适计算环境的框图。
具体实施方式
随后的描述涉及利用自适应系数扫描次序技术的数字媒体压缩系统或编码/解码器。为了说明的目的，结合了自适应系数扫描次序技术的压缩系统的一个实施例是一个图像或视频压缩系统。另外，可逆的交叠运算符也可以加入到压缩系统或编码/解码器用于其他的数字媒体或2D数据。自适应系数扫描次序技术不要求数字媒体压缩系统以特定的编码格式编码压缩的数字媒体。
1.编码器/解码器
图4和图5是基于交叠变换并且使用将在如下进行更全面描述的自适应系数扫描次序，在典型的2维(2D)数据编码器400和解码器500中使用的进程的归纳图。该示意图代表了在结合了2D数据编码器和解码器的压缩系统内部对此自适应系数扫描次序技术的使用的归纳性或简化图示。在结合有自适应系数扫描次序技术的另外编码器中，可以使用比在典型编码器和解码器中示出的更多或更少的进程来进行2D数据的压缩。例如，某些编码器/解码器还可包括颜色转换、颜色格式、可缩放的编码、无损编码、宏模块模型等等。压缩系统(编码器和解码器)依赖于基于从无损到有损变化的量化参数的量化，可提供2D数据的无损和/或有损编码。
2D数据编码器400生成压缩的比特流420，该比特流是作为编码器输入的2D数据410的更紧密表示。例如，所述2D数据输入可以是图像、视频序列的一帧或其他二维数据。所述2D数据编码器将输入数据平铺430为在此典型编码器中大小为16×16像素的宏模块。该2D数据编码器还将每个宏模块平铺成4×4的块432。把“正向交叠”运算符440应用在各块之间的边缘处之后使用块变换450对每个4×4的块进行变换。块变换450可以是由Srinivasan于2004年12月17号提交的美国专利《Improved Reversible Transform For Lossy And Lossless 2-D DataCompression》中所描述的可逆的，与比例无关的2D变换，该专利的内容通过引用加入这里。所述交叠运算符可以是由Tu等人于2004年12月17号提交的美国专利《Reversible Overlap Operator For Efficient Lossless Data Compression》中所描述的可逆交叠运算符，所有在此合并为参考。另外，可以使用离散余弦变换或其他的块变换、交叠变换或交叠运算符。变换之后，每个4×4变换块的DC系数460经历相似的处理过程(平铺、正向交叠、随后是4×4块变换)。得到的DC变换系数和AC变换系数被量化470、信息熵化编码的480以及打包490。
解码器执行相反的过程。在解码器侧，从各自的信息包中通过这些系数自行解码520和解量化530提取510变换系数比特。通过应用逆变换重新生成DC系数540，并且使用穿过DC块边缘的合适平滑运算符使得DC系数的平面被“逆向交叠”。随后，通过将4×4逆变换550应用到从所述比特流中解码的DC系数和AC系数542来重新生成完整数据。最终，在得到的图像平面内的块边缘被逆交叠过滤560。这样就产生了重建的2D数据输出。
2.自适应系数扫描次序
示出的数字媒体压缩系统的编码器400(图4)和解码器500(图5)在信息熵化编码所述变换系数时，利用了一种自适应系数扫描次序技术来进一步增强压缩效率。所述自适应系数扫描次序根据数字媒体数据的本地统计信息有效地调整块系数的扫描次序，使得可以通过信息熵编码480(图4)更有效的编码该系数。示出的自适应系数扫描次序技术的实现通过在编码器和解码器侧都使用相同的确定进程以学习来自在编码器和解码器处理媒体数据时遇到的本地统计信息，从而避免了用于发送附带信息给解码器的附加的信令或比特使用。此外，该技术示出的实现是非常有计算效率的，这在编码/解码数字媒体流时收到最小等待时间的效果(这对实时通信以及相似的应用是有益的)。
该自适应系数扫描次序技术随后示出的实现具有如下的属性：
1.该扫描次序允许越过数字媒体数据(如图像)变化，其约束条件是，该扫描次序仅在块内部对其的使用之后才进行改变或更新。
2.用于扫描次序自适应的算法是基于有条件的交换步骤，由此两个连续的扫描索引在某些条件下翻转。
图6示出了根据所述自适应系数扫描次序技术在编码器400和解码器500内的一次实现的过程600。过程600在操作610处开始，将系数扫描次序(或者在对例如水平的或垂直系数的多个扫描次序进行自适应变换的情况下的次序)初始化成期望能够充分执行跨越典型的数据范围的已知次序。在所述自适应系数扫描次序技术的某些实现下，该原始排序在不同的扫描次序背景下是不同的，诸如用于宏模块的系数扫描次序示出了主导的“水平”定向相对于“垂直定向”。在某些自适应系数扫描次序的过程的实现中，可将所述定向或扫描的背景从编码器直接发信号给解码器。在其他实施例中，可以从先于AC系数发送的DC子带的定向推断出所述定向。例如，图7显示了用于具有水平定向的4×4块的原始扫描次序700的实例。图8显示了用于具有垂直定向的4×4块的原始扫描次序800的实例。在此实例中，水平扫描次序700是原始扫描次序也用于无特定定向的块。
如图9所示，示出的过程600使用两个一维数组：次序数组910和总值数组920来跟踪块系数的本地统计信息。每个扫描次序背景都保有分别的数组集。在所示实现中，该数组(标记为“次序”)包含反向扫描作为其条目，即在上升的扫描次序内系数的索引。过程600在初始化操作610中将该数组初始化到原始扫描过程。图9示出了存储在次序数组910内的值，用于图8中示出的原始垂直定向扫描次序800在初始化时的实例。在此示意图中，DC系数先于AC系数发送，因此未出现在该数组中。
对每次反向扫描次序数组910，次序600也保持在此示意图中以“总值”标记的数组，其中过程600计数各自系数出现的发生率。在下一操作620处，过程600将总值数组初始化为任意递减值。例如，该数组对某个值k用值{k*N，k*(N-1)，k*(N-1)，...，k}填充。这在图9表格的下一行中示出。在此实例中的值k被选择为小的整数，通常在2到4之间。在自适应系数扫描次序过程的某些实现中，对k的选择可基于在量化470(图4)中使用的量化参数。
在编码进程中，过程600根据在次序数组910的元素反映出的扫描次序遍历当前块的系数(如示出的“for”循环630、680)。在此遍历中，该过程更新在总值数组920中反映的系数出现的统计发生率。更具体地，在此图实现中过程610还根据用于各自系数的非零值的发生率更新所述总值数组。如果此扫描的第n个元素是非零值(即索引次序[n]的变换系数是非零值)，那么随后如操作640和650所示，过程600将总值的第n个元素加1(即Totals[n]：＝Totals[n]+1)。
如果在增加之后发现总值[n]＞总值[n-1]，则意味着当前系数的非零值以比之前系数更高频率出现。在这一事件中(操作660)，过程将交换(exchange)操作670应用到扫描次序上。在交换操作670期间，所述扫描次序和相应的n和n-1的总值如下伪码所示地进行交换：
Temp：＝Order[n]
Order[n]：＝Order[n-1]
Order[n-1]：＝Temp
Temp：＝Totals[n]
Totals[n]：＝Totals[n-1]
Totals[n-1]：＝Temp
作为交换操作670的结果，由次序[n]索引的系数(先于交换)现在就先于由次序[n-1]索引的系数(先于交换)进行扫描。这是基于为此系数非零值出现的发生率的有效冒泡法。
例如，图10示出了总值[n]＞总值[n-1]的情形。箭头示出了需要被交换的元素。图11示出了紧接着该交换的次序和总值数组，而图12示出了在4×4的块上相应扫描次序的索引。
在典型的自适应系数扫描次序过程600中，不存在对总值[n-1]和总值[n-2]等等的条件交换。这意味着在扫描次序数组中最多有一个转移用于每个非零值系数，因此示出的过程600在多个非零值系数中具有复杂的线性次序。对于循环630-680内部的每次块遍历，一个系数在所述扫描次序中最多可以移动一个位置。
虽然示出的过程600不能保证每一步骤的优化，但是长时间运行来看基于排序算法逻辑扫描数组接近对固定分配的全局优化。
因为自适应进程仅仅涉及了当前系数(在循环630-680内)和之前扫描元素(可以是也可以不是非零值)，并且还因为有条件的切换发生从变换矩阵中编码系数或系数解码到变换矩阵之后，所以所述自适应是具有因果关系的。等效地，整个块可以使用当前扫描次序编码，随后可以基于编码的非零值系数和总值数组修改所述扫描次序。因此，在编码和解码的过程中未引入附加的等待时间。
在遍历了当前块内所有系数之后，所述过程600检查是否还存在数字媒体数据块(例如拟被编码的图像)拟在操作690处被编码/解码。过程600在经历了所有块之后结束。
过程600以周期的时间间隔复位总值数组至初始状态以便防止算术溢出，同时有利于自适应。在图像原始编码解码器内的一个自适应系数扫描次序过程的实现中，总值数组在8个宏模块的每个信息块开始处被复位(宏模块是辉度像素的16×16数组并且包括相应的色度像素)。总值数组的任何元素的最大值被限制在8(宏模块)×16(一个宏模块中特定频率的系数)×3(在宏模块中的颜色平面)＝384+最大初始化值，它可安全地小于511。对此情况下的总值数组，9比特是足够的。其他的复位时间间隔可被选择用于更块或更慢的自适应，并且复位时间间隔可以是依赖量化参数的。因此，在由操作692示出的总值数组复位时间间隔处，过程600在行进到下一个系数块之前循环回到初始化总值数组的操作620。
总值和次序数组都以其他(更低频率)周期间隔被复位到初始化状态以便于在这些位置的随机访问。如操作693所示，过程在每个时间间隔处循环回到总值和次序数组的初始化操作610。例如根据编码/解码器实现，所述过程可以在至图像比特流独立的编码部分的每个入口点，或者在视频序列每副图像的开始处等等复位到初始化状态。
3.与冒泡法的比较
冒泡法是一种用于数据数组进行排序的传统计算机过程。冒泡法程序可如下描述。令用X代表N(在不失一般性的情况下假设为数字)。X[i]是第I个元素，其中索引i的范围从1到N。
冒泡法程序进行N-1次数组遍历，每次遍历都由N-1次有条件的交换操作组成。用于升序排列次序的有条件的交换操作如下定义：
如果i在2和N之间，且若X[i-1]＞X[i]，就交换数组元素X[i-1]和X[i]
在每次遍历期间，有条件交换操作被应用到从2开始按顺序运行到N的索引i上。
在N-1次遍历的末尾，数组X被排序。也用最少的修改使用相同的过程以降序、按字母顺序排序、或者生成排列次序索引。实际上因为其不佳的运行时间，冒泡法不是很常用。
在此描述的自适应系数扫描次序过程600是基于相似的有条件交换操作，即有条件交换操作660和670。自适应系数扫描次序过程600的图示的实现与冒泡法的不同在于图示的过程600遵循宽松的更新时间进度。特别地，与冒泡法的两点不同包括：
1.每个编码/解码块的只有一次数组的遍历，以及
2.在每次遍历期间，只将有条件的交换操作应用到对应于非零系数的数组元素上。
这些不同帮助确保了过程600的计算复杂度被限定在任何图像/视频编码解码器的能力范围内的。与此同时，有条件的交换操作660和670(如同在冒泡法中)在过程600中的使用在统计信息(如在总量数组中反映的)稳定时具有在渐进的意义上保持最优化的优势。
已经发现示出的自适应系数扫描次序程序600与使用固定扫描表格的信息熵编码方案相比，其比特率的节省高出2％。另外，该技术可以结合其他复杂的背景模型使用以在若干自适应表格中的一个中选择，并且还可以结合赫夫曼(Huffman)、比特平面或用于数据游程长度码的算术编码技术一起使用。例如，可连同高通或低通频带使用不同的自适应扫描模型。
可使用自适应系数扫描次序技术来编码更大的变换尺寸，也与多个变换形状进行编码(例如在4×8和8×4大小的块上等等)。类似地，能够以任何预定的方法横跨图像对块或宏模块进行扫描。有条件的交换步骤可以使用滞后现象或者用于性能效益的不同规则或者劣化/混乱数据用于权利管理的目的。
4.计算环境
以上描述的利用了自适应系数扫描次序技术的编码/解码器能在任何可以实现数据媒体信号处理的各种设备上使用，包括计算机、图像和视频记录装置、发送和接收设备、便携视频播放器、视频会议等等。数字媒体编码技术可在硬件电路、以及在计算机或其他诸如图13所示的计算环境内执行的数字媒体处理软件内实现。
图13示出了可在其中可实现上述实施例的合适计算环境(1300)的归纳实例。计算环境(1300)并非要对本发明的使用或功能提出任何限制，因为本发明可以在各种通用或专用的计算环境中实现。
参见图13，计算环境(1300)包括了至少一个处理单元(1310)和存储器(1320)。在图13中，最基本的配置(1330)包含在虚线内。处理单元(1310)执行计算机可执行指令并且可以是真实的或虚拟的处理器。在多处理系统中，多个处理单元执行计算机可执行指令以增加处理能力。存储器(1320)可以是易失性存储器(例如寄存器、高速缓存、RAM)、非易失性存储器(例如ROM、EEPROM、闪存等等)或两者的组合。存储器(1320)存储实现上述编码器/解码器和自适应系数扫描次序过程的软件(1380)。
计算环境还可具有附加特性。例如，计算环境(1300)可包括存储装置(1340)、一个或多个输入设备(1350)、一个或多个输出设备(1360)以及一个或多个通信连接(1370)。诸如总线、控制器或网络的互连机制(未示出)互连了计算环境(1300)的各个组件。典型地，操作系统软件(未示出)提供了用于其他软件在计算环境(1300)中执行的操作环境，并协调计算机环境(1300)的各组件的活动。
存储装置(1340)可以是可移动或不可移动的，并且包括磁盘、磁带或磁带盒、CD-ROM、CD-RW、DVD或者其他任何能够存储信息并可在计算环境(1300)中被访问的介质。存储装置(1340)存储用于实现编码/解码器和自适应系数扫描次序过程的软件(1380)的指令。
输入设备(1350)可以是诸如键盘、鼠标、输入笔、跟踪球的触摸输入设备或语音输入设备、扫描设备或其他提供输入给计算环境(1300)的设备。对于音频，输入设备(1350)可以是声卡或者类似的以模拟或数字形式接受音频输入的设备，或者是为计算环境提供音频采样的CD-ROM读取器。输出设备(1360)可以是显示器、打印机、扬声器、CD写入器或其他提供来自计算环境(1300)输出的设备。
通信连接(1370)能够经由通信媒介与其他计算实体进行通信。通信媒介传送诸如计算机可执行指令、压缩的音频或视频信息或者其他在已调制数据信号内的数据。已调制数据信号是具有一个或更多以在信号内对信息编码的方式设置或变化其特征的信号。作为例子而非限制，通信媒介包括诸如由电的、光的、声的、RF、红外线、音频或其他载体实现的有线或无线技术。
此处的数字媒体处理技术可结合计算机可读介质的上下文进行描述。计算机可读介质是任何可在计算环境内被访问的可用介质。作为实例而非限制，在计算环境(1300)中，计算机可读介质包括存储器(1320)、存储装置(1340)、通信媒介以及上述的任意组合。
此处的数字媒体处理技术可结合计算机可执行指令的的上下文进行描述，诸如包括在过程模块内并在计算环境内真实或虚拟的目标处理器上执行的那些指令。通常过程模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、过程、库、对象、类、组件、数据结构等等。如各个实施例期望的那样可在程序模块之间合并和拆分过程模块功能。用于过程模块的计算机可执行指令可在本地或分布式计算环境中执行。
为了表述的原因，详尽描述使用了诸如“确定”、“生成”、“调整”和“应用”之类的术语描述在计算环境中的计算机操作。这些术语是用于由计算机执行操作的高度抽象，并且不应与人类执行的动作相混淆。对应于这些术语的实际的计算机操作依据实现情况而变化。
考虑到可应用本发明原理的许多可能的实施例，我们声明本发明的所有实施例都落于所附权利要求及其等效物的范围和精神之内。

Claims (16)

1.一种用于在基于块变换的编码或解码数字媒体数据期间自适应块系数的扫描次序的方法，其中所述数字媒体数据包括多个块，所述方法包括：
(1)根据所述扫描次序遍历所述数字媒体数据的当前块内的系数，所述遍历包括：
按所述扫描次序对所述系数进行信息熵编码或解码；
分析块排列内各位置处系数值出现的统计发生率；
对所述数字媒体数据的所述当前块内的系数，更新代表了所述块排列内各位置处系数值出现的统计发生率的一组值；
根据所述经更新的一组值来自适应所述系数的所述扫描次序；以及
(2)在遍历了所述当前块内的所有系数之后，确定是否还存在要被编码或解码的所述数字媒体数据的其他块，当还存在所述数字媒体数据的其他块时，对所述其他块执行步骤(1)；
其中，自适应扫描次序进一步包括：在根据所述扫描次序对所述各位置的遍历中，基于对代表了在所述各位置处系数值出现的统计发生率的值的比较，有条件地交换所述扫描次序上相邻的位置的次序。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在决定论的因果基础上执行自适应所述扫描次序，使得避免了在已编码数字媒体数据内的所述扫描次序的明确的信令。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对每个数字媒体数据块执行一次遍历。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在编码或解码数字媒体数据块期间周期性地复位表示各位置处系数值出现的统计发生率的所述一组值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，本方法还包括：
将所述扫描次序初始化为原始次序；以及
周期性地将所述扫描次序重新初始化为原始次序。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，系数值出现的所述统计发生率是对块排列上各位置处非零值系数出现的统计发生率。
7.一种基于块变换的处理数字媒体数据的方法，其中所述数字媒体数据包括多个块，所述方法包括：
(1)初始化拟代表原始扫描次序的扫描次序表示数据结构，其中所述扫描次序表示数据结构代表了在变换系数的块排列内位置的扫描次序，并初始化统计表示数据结构，其中所述统计表示数据结构代表了在块安排中的各位置处系数值出现的统计发生率；
(2)根据初始扫描次序来遍历所述数字媒体数据的当前块内的系数，该遍历步骤进一步包括：
分析在所述块排列中各位置处系数值出现的统计发生率；
更新用于所述当前块内系数的所述统计表示数据结构；
基于所述更新的统计表示数据结构来自适应位置的扫描次序；以及
更新扫描次序表示数据结构以用于表示自适应的扫描次序；以及
(3)在遍历了所述当前块内的所有系数之后，确定是否还存在要被编码或解码的所述数字媒体数据的其他块，当还存在所述数字媒体数据的其他块时，对所述其他块执行步骤(2)。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述自适应所述扫描次序包括根据由更新的统计表示数据结构所代表的出现的统计发生率对各位置进行排序。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述自适应所述扫描次序包括比较以所述扫描次序在相邻次序位置处所述系数值出现的统计发生率，并且基于所述比较以所述扫描次序有条件地交换相邻次序的位置。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述自适应所述扫描次序包括作为对所述数字媒体数据的变换系数块的所述扫描次序进行单次遍历，以所述扫描次序为各位置执行所述比较和有条件的交换。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述统计表示数据结构代表在各位置处非零系数出现的统计发生率。
12.一种用于在基于块变换的编码或解码数字媒体数据期间自适应块系数的扫描次序的系统，所述数字媒体数据包括多个块，所述系统包括：
(1)用于根据所述扫描次序来遍历所述数字媒体数据的当前块内的系数的装置，所述用于遍历的装置进一步包括：
用于按所述扫描次序对所述系数进行信息熵编码或解码的装置；以及
用于分析块排列内各位置处系数值出现的统计发生率的装置；
对所述数字媒体数据的所述当前块内的系数，用于更新代表了所述块排列内各位置处系数值出现的统计发生率的一组值的装置
用于根据所述经更新的一组值来自适应所述系数的所述扫描次序的装置；以及
(2)用于在遍历了所述当前块内的所有系数之后，确定是否还存在要被编码或解码的所述数字媒体数据的其他块的装置，以及在还存在所述数字媒体数据的所述其他块时，对所述其他块执行步骤(1)的装置；
其中，用于自适应所述扫描次序的装置进一步包括：在根据所述扫描次序对所述各位置的遍历中，用于基于对代表了在所述各位置处系数值出现的统计发生率的值的比较，有条件地交换所述扫描次序上相邻的位置的次序的装置。
13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
用于在决定论的因果基础上执行自适应所述扫描次序的装置，使得避免在已编码数字媒体数据内的所述扫描次序的明确的信令。
14.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于对每个数字媒体数据块执行一次遍历的装置。
15.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
用于在编码或解码数字媒体数据块期间周期性地复位表示各位置处系数值出现的统计发生率的所述一组值的装置。
16.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
用于将所述扫描次序初始化为原始次序的装置；以及
用于周期性地将所述扫描次序重新初始化为原始次序的装置。
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