CN1905676A - 一种基于合并处理的反量化方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于合并处理的反量化方法和装置，属于视频和图像编解码技术领域。该方法包括：判断反量化类型，根据反量化类型确定相应的第二乘数v，v是常数或反量化参数或者反量化参数经过计算得到的结果，第一乘数u是反量化系数的绝对值或反量化系数；计算u与v的乘积得到m；利用所述m进行反量化处理，得到反量化后的变换系数；或者利用合并处理公式|F”|＝(m+y)＞＞z，进行反量化处理得到反量化后的变换系数。该装置包括反量化参数获取与计算模块、三个多路选择器、乘法器、加法器、移位器和添加正负符号和饱和运算模块。本发明用于多种量化类型的反量化处理，可以节省硬件资源。

Description

一种基于合并处理的反量化方法及其装置

技术领域

本发明属于视频和图像编解码技术领域，特别涉及一种基于合并处理的反量化方法和装置。

背景技术

量化是一种有损压缩编码技术，其基本原理是：把原符号映射为更简单的新符号，新符号能用更少的比特表示。量化技术广泛地应用在视频信号处理中，是视频编码方法中重要的技术。

视频编码包括以下几个步骤：预测、变换、量化、扫描和熵编码，其中量化就是把变换系数转换为更简单的量化系数，从而达到数据压缩的目的。反量化是量化的逆过程，是视频解码的关键步骤之一，其功能是对熵解码得到的量化后系数进行反量化从而得反量化系数。

在目前多种视频标准并存的情况下，可编程的视频解码方法应用广泛，这是由于可编程的视频解码方法可以节省成本。在现有的可编程的反量化方法中，通常用独立的步骤分别实现多个标准的反量化处理，然后根据输入码流的反量化类型(一般视频标准和反量化类型一一对应，如MPEG-2；个别视频标准包括多种反量化类型，如MPEG-4)，选择对应的输出，如图1所示。比如，可同时支持MPEG-2和AVS的反量化方法为：先用判断反量化的类型是MPEG-2或AVS，再根据类型选择各自的反量化处理，得到反量化后的反量化系数并输出。

上述MPEG-2的反量化处理方法具体实现步骤如下：

(1)首先进行判断，如果当前量化系数是帧内编码块直流系数，则按公式(1)进行反量化，得到第二中间值(F_M”)：

          F_M″＝intra_dc_mult×QF_M                       (1)

公式(1)中，帧内编码块直流系数量化因子(intra_dc_mult)由帧内编码块的直流系数精度(intra_dc_precision)决定；QF_M表示量化系数；然后执行步骤(3)；

(2)否则执行步骤(2a)、(2b)和(2c)，得到第二中间值(F_M”)，然后执行步骤(3)；

(2a)通过以量化步长类型(q_scale_type)和量化步长码字(q_scale_code)为索引，通过q_scale_type和q_scale_code到量化步长(qscale)的映射关系表得到qscale；根据帧内编码块标志(intra)、用户定义帧内编码块量化矩阵标志(load_intra_quantiser_matrix)和用户定义帧间编码块量化矩阵标志(load_non_intra_quantiser_matrix)，在默认帧内量化矩阵、默认帧间量化矩阵、用户定义帧内量化矩阵和用户定义帧间量化矩阵这四个矩阵中选择一个相应的量化矩阵(W)，并以反扫描后的地址为索引从量化矩阵(W)中得到其中的元素w；

(2b)然后利用上述参数，根据公式(2)和(3)计算第二中间值(F_M″)的绝对值(|F_M″|)，公式中|QF_M|表示量化系数(QF_M)的绝对值；

             |F_M″|＝((2×|QF_M|+k)×w×qscale)＞＞5                        (2)

$k=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{intra}=1\\ \mathrm{Sign}\left(V\right[i\left]\right[j\left]\right)& \mathrm{intra}\≠1\end{array}\right.---\left(3\right)$

(2c)然后根据量化系数QF的正负符号(QF_Msign，0表示正，1表示负)得到F_M″，如公式(4)；

${F_M}^{\′\′}=\left\{\begin{array}{cc}\left|{F_M}^{\′\′}\right|& {\mathrm{QF}}_{\mathrm{Msign}}=0\\ -\left|{F_M}^{\′\′}\right|& {\mathrm{QF}}_{\mathrm{Msign}}\end{array}\right.---\left(4\right)$

(3)然后进行饱和运算，得到第一中间值(F_M’)，如公式(5)；

${F_M}^{\′}=\left\{\begin{array}{cc}{2}^{12}-1& {F_M}^{\′\′}{>2}^{12}-1\\ {F_M}^{\′\′}& {-2}^{12}\≤{F_M}^{\′\′}\≤2^{12}-1\\ {-2}^{12}& {F_M}^{\′\′}\≤{-2}^{12}\end{array}\right.---\left(5\right)$

(4)然后进行失配控制，得到反量化后的变换系数F_M，其具体方法是，用F_M’[i]表示一个8×8象素块的64个反量化系数对应的第一中间值F_M’[i]按照块的逐行方式递加，第一行的i为0到7，第二行为8到15等)，用sum表示一个块的F_M’之和，

(a)当i≠63时，F_M＝F_M’[i]；

(b)当i＝63时，如果sum是奇数，则F_M＝F_M’[i]；

(c)当i＝63时，如果sum是偶数并且F_M’[63]为奇数，则F_M＝F_M’[63]-1；

(d)当i＝63时，如果sum是偶数并且F_M’[63]为偶数，则F_M＝F_M’[63]+1；

上述步骤中，量化系数QF_M和变换系数F_M的取值范围分别为[-2¹¹，2¹¹-1]和[-2¹²，2¹²-1]。

上述AVS的反量化处理方法实现步骤具体如下：

(1)首先确定量化因子(QP)，如果当前块是亮度块，那么QP等于当前块量化因子(CurrQP)；如果当前块是色度块，则以当前块量化因子(CurrQP)为索引，通过CurrQP到QP的映射关系表得到QP；

(2)然后查找量化因子QP与反量化步长(Dqt_QP)映射关系表和QP与移位参数(Sht_QP)映射关系表，得到Dqt_QP和Sht_QP；

(3)然后根据公式(6)进行计算，得到反量化后的变换系数(F_A)：

$F_A=({\mathrm{QF}}_A\×{\mathrm{Dqt}}_{\mathrm{QP}}+2^{{\mathrm{Sht}}_{\mathrm{QP}}-1}){>>\mathrm{Sht}}_{\mathrm{QP}}---\left(6\right)$

上述步骤中，量化系数(QF_A)和变换系数(F_A)的取值范围分别为[-2¹¹，2¹¹-1]和[-2¹³，2¹³-1]。

在上述技术方案中，不同方量化类型的反量化处理需单独实现，这样将浪费硬件资源。

发明内容

本发明的目的是克服上述已有解码的反量化方法的不足，提供一种基于合并处理的反量化的方法及其装置，用于多种量化类型的反量化处理，可以节省硬件资源。

本发明提出的基于合并处理的反量化的方法，包括以下步骤：

1)判断反量化类型，根据反量化类型确定相应的第二乘数v，v是常数或反量化参数或者反量化参数经过计算得到的结果，第一乘数u是反量化系数的绝对值或反量化系数；

2)计算u与v的乘积得到m；

3)利用所述m进行反量化处理，得到反量化后的变换系数。

本发明提出的另一种基于合并处理的反量化的方法，其特征在于，包括：

1)根据反量化类型和帧内编码块直流系数标志选择进行第一类反量化处理或者第二类反量化处理，得到第二中间值F”的绝对值|F”|，如果进行第一类反量化处理则执行步骤(11)，否则执行步骤(12)；

(11)所述第一类反量化处理的步骤为：

(11a)判断反量化类型，根据反量化类型确定乘数α或移位位数β，α或β是常数或反量化参数或反量化参数经过运算的结果，u是反量化系数QF或者QF的绝对值|QF|，并根据|F”|＝u×α或|F”|＝u＜＜β计算第二中间值F”的绝对值|F”|，式中，“＜＜”表示向左移位操作；

(11b)利用上述|F”|进行反量化处理，得到反量化后的变换系数；

(12)所述第二类反量化处理的步骤为：

(12a)判断反量化类型，根据反量化类型确定相应的第二乘数v，v是常数或反量化参数或者反量化参数经过计算得到的结果，第一乘数u是反量化系数的绝对值或反量化系数；

(12b)计算u与v的乘积得到m；

(12c)利用上述m进行反量化处理，得到反量化后的变换系数。

本发明提出的一种基于合并处理的反量化的装置，其特征在于，包括：反量化参数获取与计算模块、多路选择器1、多路选择器2、多路选择器3、乘法器、加法器、移位器、添加正负符号和饱和运算模块和失配控制模块，各部件的连接关系为：量化参数获取与计算模块的输入包括已有反量化相关参数和反量化类型标志，其输出端连接到多路选择器1、多路选择器2和多路选择器3；多路选择器1、多路选择器2和多路选择器3的输入还有反量化类型；量化系数的绝对值|QF|和多路选择器1的输出端连接到乘法器的输入端；乘法器的输出端和多路选择器2的输出端连接到加法器的输入端；加法器的输出端和多路选择器3的输出端连接到移位器的输入端；移位器的输出端、反量化系数的正负符号QF_sign和反量化类型连接到添加正负符号和饱和运算模块；添加正负符号和饱和运算模块的输出端和反量化类型连接到失配控制模块的输入端；失配控制模块的输出端就是反量化后的变换系数；

所述反量化参数获取与计算模块，用于根据反量化类型分别获取各自的反量化参数，并通过计算确定其对应的第二乘数、第二加数和移位位数，第二乘数、第二加数和移位位数是常数或反量化参数或反量化参数经过计算得到的结果，其中将第二乘数输出到多路选择器1，将第二加数输出到多路选择器2，将移位位数输出到多路选择器3；

所述多路选择器1，用于根据反量化类型选择第二乘数并输出到乘法器；

所述多路选择器2，用于根据反量化类型选择第二加数并输出到加法器；

所述多路选择器3，用于根据反量化类型选择移位位数并输出到移位器；

所述乘法器，用于计算第一乘数与所述第二乘数之积，得到第一加数，并输出到加法器，所述第一乘数是反量化系数QF的绝对值|QF|；

所述加法器，用于计算所述第一加数与所述第二加数之和，并输出到移位器；

所述移位器，用于对加法器输出的所述第一加数与所述第二加数之和，向右移所述移位位数位，得到第二中间值|F”|输出到添加正负符号和饱和运算模块；

所述添加正负符号和饱和运算模块，用于在由反量化类型确定的使能信号控制下，根据反量化类型、反量化系数的正负符号QF_sign和第二中间值|F”|进行添加正负符号和饱和运算，得到第一中间值F’并输出到失配控制模块；

失配控制模块，用于在使能信号控制下对输入的第一中间值F’进行失配控制，得到反量化的变换系数，该使能信号由反量化的类型确定。

本发明的特点及效果：本发明用于多种量化类型的反量化处理，利用多种反量化算法的共性，提取出相同部分进行合并，比如乘法运算、加法运算、符号添加和饱和运算、失配控制等可以共用，而只是增加了少量的多路选择器，因此本发明的方法可以节省硬件资源。

附图说明

图1是已有反量化的流程图；

图2是本发明的方法的第一种方案流程图；

图3是本发明基于第一种方案的一个具体方法的流程图；

图4是图3所示的本发明的方法应用于MPEG-2和AVS的反量化的流程图；

图5是本发明基于第一种方案的另一个具体方法的流程图；

图6是本发明的方法的第二种方案流程图；

图7是本发明实现第一种方案的装置的结构框图；

图8是本发明装置应用于MPEG-2和AVS反量化的实施例结构框图。

图9是图8中反量化参数获取与计算模块中的MPEG-2反量化参数获取与计算模块的结构框图；

图10是是图8中反量化参数获取与计算模块中的AVS反量化参数获取与计算模块的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明的基于合并处理的反量化的方法的第一种方案如图2所示，包括：

(1)判断反量化类型，根据反量化类型确定相应的第二乘数v，v是常数或反量化参数或者反量化参数经过计算得到的结果，第一乘数u是反量化系数的绝对值或反量化系数；

(2)计算u与v的乘积得到m；

(3)利用所述m进行反量化处理，得到反量化后的变换系数。

本发明基于第一种方案的一个具体方法如图3所示，包括：

(1)判断反量化类型，根据反量化类型确定相应的第二乘数v，v是常数或反量化参数或反量化参数经过计算得到的结果，第一乘数u是反量化系数QF的绝对值|QF|；

(2)计算u与v的乘积得到m；

(3)利用合并处理公式|F”|＝(m+y)＞＞z计算第二中间值F”的绝对值|F”|，其中，第二加数y和移位位数z由相应的反量化类型确定，y是常数或反量化参数或反量化参数经过计算得到的结果，z是常数或反量化参数或反量化参数经过计算得到的结果；

(4)根据反量化类型、反量化系数的正负符号QF_sign和|F”|进行添加正负符号及饱和运算(也可只进行添加正负符号)，得到第一中间值F’；

(5)根据反量化类型确定是否需要失配控制，如果需要失配控制，则对F’进行失配控制，得到反量化后的变换系数F并输出；如果不需要失配控制，则F’为变换系数F，并输出。

本发明根据上述方法以同时合并处理MPEG-2和AVS的反量化方法为实施例1进一步说明如下：

本实施例如图4所示，包括以下步骤：

(1)首先判断反量化类型，如果是MPEG-2反量化类型则执行步骤(11)，如果是AVS的反量化类型则执行步骤(12)；

(11)获取MPEG-2反量化的第二乘数v_M、第二加数y_M和移位位数z_M，包括如下步骤：

(11a)获取MPEG-2反量化参数，包括：通过以量化步长类型(q_scale_type)和量化步长码字(q_scale_code)为索引，通过q_scale_type和q_scale_code到量化步长(qscale)的映射关系表得到qscale；根据帧内编码块标志(intra)、用户定义帧内编码块量化矩阵标志(load_intra_quantiser_matrix)和用户定义帧间编码块量化矩阵标志(load_non_intra_quantiser_matrix)，在默认帧内量化矩阵、默认帧间量化矩阵、用户定义帧内量化矩阵和用户定义帧间量化矩阵这四个矩阵中选则量化矩阵(W)，并以反扫描后的地址为索引从量化矩阵中得到其中的元素w；根据帧内编码块的直流系数精度(intra_dc_precision)到帧内编码块直流系数量化因子(intra_dc_mult)的映射获得intra_dc_mult；获取帧内编码块标志(intra)、帧内编码块直流系数标志(intra_dc)。

(11b)根据(11a)步骤中的量化参数，确定按公式(7)到(9)计算MPEG-2的第二乘数v_M、第二加数y_M和移位位数z_M；

$v_M=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{intra}\_\mathrm{dc}\_\mathrm{mult}& \mathrm{intra}\_\mathrm{dc}=1\\ \left(\mathrm{wqscale}\right)<<1& \&NotEqual;\end{array}\right.---\left(7\right)$

$y_M=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{intra}=1\\ w\&times;\mathrm{qscale}& \mathrm{intra}\&NotEqual;1\end{array}\right.---\left(8\right)$

$z_M=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{intra}\_\mathrm{dc}=1\\ 5& \&NotEqual;\end{array}\right.---\left(9\right)$

(12)获取AVS反量化的第二乘数v_A、第二加数y_A和移位位数z_A，包括如下步骤：

(12a)获取AVS反量化参数，包括：首先确定量化因子QP，如果当前块是亮度块，那么其量化因子QP等于当前块量化因子CurrQP；如果当前块是色度块，则以当前块量化因子CurrQP为索引，通过CurrQP到QP的映射关系表得到色度块量化因子QP；然后查找量化因子QP与反量化步长Dqt_QP映射关系表和QP与移位参数Sht_QP映射关系表，得到Dqt_QP和Sht_QP

(12b)根据(12a)步骤中的量化参数，确定按公式(10)到(12)计算AVS的第二乘数v_A、第二加数y_A和移位位数z_A；

                         v_A＝Dqt_QP                            (10)

                         y_A＝1＜＜(Sht_QP-1)                   (11)

                         z_A＝Sht_QP                            (12)

(2)利用合并处理公式|F”|＝(u×v+y)＞＞z计算第二中间值F”的绝对值|F”|，其中u是反量化系数QF的绝对值|QF|，第二乘数v、第二加数y和移位位数z是上述步骤(11)得到的MPEG-2的v_M、y_M和z_M，或者步骤(12)得到的AVS的v_A、y_A和z_A，加下标_A或_M以区别两种反量化类型；

(3)根据反量化类型、反量化系数的正负符号QF_sign(0表示正，1表示负)和|F”|进行添加正负符号和饱和运算得到第一中间值F’，其具体方法如下式所示；

$F^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}{2}^{12}-1& \mathrm{MPEG}-2\left|F^{\&prime;\&prime;}\right|>2^{12}-1{\mathrm{QF}}_{\mathrm{sign}}=0\\ -2^{12}& \mathrm{MPEG}-2\left|F^{\&prime;\&prime;}\right|>2^{12}-1{\mathrm{QF}}_{\mathrm{sign}}=1\\ \left|F^{\&prime;\&prime;}\right|& (\mathrm{MPEG}-2|F^{\&prime;\&prime;}|<2^{12}-1{\mathrm{QF}}_{\mathrm{sign}}=0)(\mathrm{AVS}{\mathrm{QF}}_{\mathrm{sign}}=0)\\ -\left|F^{\&prime;\&prime;}\right|& (\mathrm{MPEG}-2|F^{\&prime;\&prime;}|<2^{12}-1{\mathrm{QF}}_{\mathrm{sign}}=1)(\mathrm{AVS}{\mathrm{QF}}_{\mathrm{sign}}=1)\end{array}\right.---\left(13\right)$

该步骤(3)也可以先进行添加正负符号得到F”，然后再根据反量化类型确定是否进行饱和运算，如果是MPEG-2反量化类型，则需要和饱和运算，饱和运算后的F’的取值范围为[-2¹²，2¹²-1]；如果是AVS反量化类型，则不需要饱和运算(这是由编码算法决定的)，F”就是F’，其取值范围为[-2¹³，2¹³-1]；

(4)根据反量化类型确定是否需要失配控制，如果是MPEG-2反量化类型则需要失配控制，对F’进行失配控制，得到反量化后的变换系数F并输出；如果是AVS反量化类型则不需要失配控制，变换系数F等于F’，并输出。

如果合并处理的反量化类型都不需要饱和运算(如AVS、H.264等)，那么只需要根据反量化系数的正负符号QF_sign和|F”|进行添加正负符号得到第一中间值F’。

如果合并处理的反量化类型都不需要失配控制(如H.261、H.263、AVS、H.264等)，那么得到的F’就是反量化后的变换系数F。

如果合并处理的反量化类型都不需要饱和运算，也不需要失配控制(如AVS、H.264等)，那么只需根据反量化系数的正负符号QF_sign和|F”|进行添加正负符号得到反量化后的变换系数。

本发明基于第一种方案的另一个具体方法如图5所示，包括：

(1)判断反量化类型，根据反量化类型确定相应的第二乘数v，v是常数或反量化参数或者反量化参数经过计算得到的结果，第一乘数u是反量化系数的绝对值或反量化系数；

(2)计算u与v的乘积得到m；

(3)利用上述m根据反量化类型进行相应的反量化处理，得到反量化后的变换系数。

本发明根据上述方法以同时合并处理MPEG-2和AVS的反量化方法为实施例2进一步说明如下：

本实施例包括以下步骤：

(1)首先判断反量化类型，根据反量化类型确定相应的第二乘数v，如果是MPEG-2反量化类型则执行步骤(11)，如果是AVS的反量化类型则执行步骤(12)；

(11)获取MPEG-2反量化的第二乘数v_M，该步骤与上述合并处理MPEG-2和AVS的反量化的实施例1获取v_M的方法相同，也是按照公式(7)计算v_M；

(12)获取AVS反量化的第二乘数v_A，该步骤也与上述合并处理MPEG-2和AVS的反量化的实施例1获取v_A的方法相同，也是按照公式(10)计算v_A；

(2)计算m＝v×u，其中u是反量化系数QF的绝对值|QF|；

(3)利用上述m根据反量化类型进行相应的MPEG-2或AVS反量化处理，如果是MPEG-2反量化，则执行步骤(4)，否则执行步骤(5)；

(4)按照公式(14)计算第二中间值|F”|，然后进行添加符合和饱和运算，以及失配控制，得到反量化后的变换系数；

$\left|F^{\&prime;\&prime;}\right|=\left\{\begin{array}{ccc}m& & \mathrm{intra}\_\mathrm{dc}=1\\ m>>5& \mathrm{intra}=1& \mathrm{intra}\_\mathrm{dc}\&NotEqual;1\\ (m+w\&times;\mathrm{qscale})>>5& & \mathrm{intra}\&NotEqual;1\end{array}\right.---\left(14\right)$

(5)按照公式(15)计算得到反量化后的变换系数。

$F_A=(m+2^{{\mathrm{Sht}}_{\mathrm{QP}}-1}){>>\mathrm{Sht}}_{\mathrm{QP}}---\left(15\right)$

本发明的基于合并处理的反量化的方法的第二种方案如图6所示，包括：

(1)根据反量化类型和帧内编码块直流系数标志选择进行第一类反量化处理或者第二类反量化处理，得到第二中间值F”的绝对值|F”|，如果进行第一类反量化处理则执行步骤(11)，否则执行步骤(12)；

(11)所述第一类反量化处理的步骤为：

(11a)判断反量化类型，根据反量化类型确定乘数α或移位位数β，α或β是常数或反量化参数或反量化参数经过运算的结果，u是反量化系数QF或者QF的绝对值|QF|，并根据|F”|＝u×α或|F”|＝u＜＜β计算第二中间值F”的绝对值|F”|，式中，“＜＜”表示向左移位操作；

(11b)利用上述|F”|进行反量化处理，得到反量化后的变换系数；

(12)所述第二类反量化处理的步骤为：

(12a)判断反量化类型，根据反量化类型确定相应的第二乘数v，v是常数或反量化参数或者反量化参数经过计算得到的结果，第一乘数u是反量化系数的绝对值或反量化系数；

(12b)计算u与v的乘积得到m；

(12c)利用上述m进行反量化处理，得到反量化后的变换系数。

本发明的第二种方案以同时合并处理MPEG-2和AVS的反量化方法为实施例3进一步说明如下：

本实施例包括以下步骤：

(1)根据反量化类型和帧内编码块直流系数标志选择进行第一类反量化处理或者第二类反量化处理，如果是MPEG-2帧内编码块直流信系数(IntraDC)，则进行第一类反量化处理，执行步骤(11)，否则执行步骤(12)；

(11)确定移位位数β，β＝intra_dc_prec，这是利用了MPEG-2的intra_dc_prec和intra_dc_mult之间的关系，根据|F”|＝u＜＜β计算第二中间值F”的绝对值|F”|，然后执行步骤(2)；

(12)第二类反量化处理包括的步骤与上述实施例1的步骤(1)到(3)基本相同，不同之处在于本方案中MPEG-2的第二乘数v_M、第二加数y_M和移位位数z_M的计算按照公式(16)到(18)计算；

                     v_M＝(w×qscale)＜＜1                  (16)

$y_M=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{intra}=1\\ w\&times;\mathrm{qscale}& \mathrm{intra}\&NotEqual;1\end{array}\right.---\left(17\right)$

                     z_M＝5                                 (18)

(2)根据反量化类型、反量化系数的正负符号QF_sign和|F”|进行添加正负符号和饱和运算得到第一中间值F’的方法与实施例1的步骤(3)相同；

(3)根据反量化类型确定是否需要失配控制得到反量化后的变换系数F并输出的方法与实施例1的步骤(4)相同。

本发明提出的基于合并处理的反量化装置，其结构框图如图7所示，包括：反量化参数获取与计算模块、多路选择器1(MUX1)、多路选择器2(MUX2)、多路选择器3(MUX3)、乘法器、加法器、移位器、添加正负符号和饱和运算模块和失配控制模块，各部件的连接关系为：量化参数获取与计算模块的输入包括已有反量化相关参数和反量化类型标志，其输出端连接到多路选择器1、多路选择器2和多路选择器3；多路选择器1、多路选择器2和多路选择器3的输入还有反量化类型；量化系数的绝对值|QF|和多路选择器1的输出端连接到乘法器的输入断；乘法器的输出端和多路选择器2的输出端连接到加法器的输入端；加法器的输出端和多路选择器3的输出端连接到移位器的输入端；移位器的输出端、反量化系数的正负符号QF_sign和反量化类型连接到添加正负符号和饱和运算模块；添加正负符号和饱和运算模块的输出端和反量化类型连接到失配控制模块的输入端；失配控制模块的输出端就是反量化后的变换系数。

本装置的工作原理为：反量化参数获取与计算模块接收反量化类型和已有反量化参数，根据已有反量化参数和未知反量化参数之间的关系，获取反量化所需要的所有参数，并根据反量化类型确定第二乘数v₁、……、v_n，第二加数y₁、……、y_n，移位位数z₁、……、zn，这里假设有n种反量化类型；多路选择器1、多路选择器2和多路选择器3根据反量化类型选择第二乘数v、第二加数y和移位位数z；乘法器计算反量化系数的绝对值|QF|与第二乘数v之积，该乘积为第一加数；加法器计算第一加数与第二加数之和；移位器对该和进行向右移z位的操作，得到第二中间值F”的绝对值|F”|；添加正负符号和饱和运算模块根据反量化类型、反量化系数的正负符号QF_sign和|F”|进行添加正负符号和饱和运算，得到第一中间值F’；失配控制模块在反量化类型控制下对F’进行失配控制，得到反量化后的变换系数。

上述装置以同时合并处理MPEG-2和AVS的反量化的实现装置作为实施例进一步说明如下：

采用本发明的支持MPEG-2和AVS的反量化的结构如图8所示，包括：反量化参数获取与计算模块、多路选择器1(MUX1)、多路选择器2(MUX2)、多路选择器3(MUX3)、乘法器、加法器、移位器、添加正负符号和饱和运算模块和失配控制模块，各部件的连接关系为：量化参数获取与计算模块的输入包括已有反量化相关参数和反量化类型标志MPEG-2/AVS，其中已有反量化相关参数包括两部分：MPEG-2的已有反量化参数和AVS已有反量化相关参数，MPEG-2的已有反量化参数包括：帧内编码块标志(intra)、量化步长类型(q_scale_type)、量化步长码字(q_scale_code)量化、用户定义帧内编码块量化矩阵标志(load_intra_quantiser_matrix)、用户定义帧间编码块量化矩阵标志(load_non_intra_quantiser_matrix)、默认帧内量化矩阵、默认帧间量化矩阵、用户定义帧内量化矩阵、用户定义帧间量化矩阵和反扫描后的地址索引(addr)；AVS已有的量化参数包括：当前块量化因子CurrQP和色度块标志chroma。量化参数获取与计算模块的输出端MPEG-2第二乘数x_M和AVS第二乘数x_A连接到多路选择器1，输出端MPEG-2第二加数y_M和AVS第二加数y_A连接到多路选择器2，MPEG-2移位位数z_M和AVS移位位数z_A连接到多路选择器3；多路选择器1、多路选择器2和多路选择器3的输入还有反量化类型；量化系数的绝对值|QF|和多路选择器1的输出端连接到乘法器的输入断；乘法器的输出端和多路选择器2的输出端连接到加法器的输入端；加法器的输出端和多路选择器3的输出端连接到移位器的输入端；移位器的输出端、反量化系数的正负符号QF_sign和反量化类型连接到添加正负符号和饱和运算模块；添加正负符号和饱和运算模块的输出端和反量化类型连接到失配控制模块的输入端；失配控制模块的输出端就是反量化后的变换系数。

本装置的工作原理为：反量化参数获取与计算模块接收反量化类型MPEG-2/AVS和上述已有反量化参数，获取反量化所需要的所有参数，从而计算MPEG-2第二乘数x_M、第二加数y_M、移位位数z_M和AVS第二乘数x_A、第二加数y_A、移位位数z_A；多路选择器1、多路选择器2和多路选择器3根据反量化类型选择第二乘数v、第二加数y和移位位数z；乘法器计算反量化系数的绝对值|QF|与第二乘数v之积，该乘积为第一加数；加法器计算第一加数与第二加数之和；移位器对该和进行向右移z位的操作，得到第二中间值F”的绝对值|F”|；添加正负符号和饱和运算模块根据反量化类型、反量化系数的正负符号QF_sign和|F”|进行添加正负符号和饱和运算，得到第一中间值F’；失配控制模块在反量化类型控制下对F’进行失配控制，得到反量化后的变换系数。

图8中的反量化参数获取与计算模块包括MPEG-2反量化参数获取与计算模块和AVS反量化参数获取与计算模块，分别详细说明如下：

MPEG-2反量化参数获取与计算模块的结构如图9所示，包括存储用户定义帧内量化矩阵的存储器1、存储用户定义帧内量化矩阵的存储器2、存储默认帧内量化矩阵的存储器3、多路选择器1、量化步长映射模块、乘法器、多路选择器2和多路选择器3。各部件的连接关系为：反扫描后的地址索引输入到存储器1、存储器2和存储器3的输人端；存储器1、存储器1、存储器2和存储器3的输出端，以及常数“16”、帧内编码块标志(intra)、用户定义帧内编码块量化矩阵标志(load_intra_quantiser_matrix)和用户定义帧间编码块量化矩阵标志(load_non_intra_quantiser_matrix)连接到多路选择器1的输入端；多路选择器1的输出连接到乘法器的一个输入端；量化步长类型(q_scale_type)和量化步长码字(q_scale_code)连接到量化步长映射模块的输入端；量化步长映射模块的输出端连接到乘法器的另一个输入端；乘法器的输出端连接到多路选择器2的一个输入端和左移模块的输入端；左移模块的输出端连接到多路选择器3的一个输入端；常数“0”和帧内编码块标志连接到多路选择器2的另两个输入端；帧内编码块直流系数量化因子(intra_dc_mult)和帧内编码块直流系数标志(intra_dc)连接到多路选择器3的另两个输入端；常数“0”、“5”和帧内编码块直流系数标志(intra_dc)分别连接到多路选择器4的三个输入端；多路选择器2、多路选择器3和多路选择器4的输出分别为MPEG-2第二乘数x_M、第二加数y_M、移位位数z_M。

MPEG-2反量化参数获取与计算模块工作原理为：多路选择器1根据帧内编码块标志(intra)、用户定义帧内编码块量化矩阵标志(load_intra_quantiser_matrix)和用户定义帧间编码块量化矩阵标志(load_non_intra_quantiser_matrix)，在以扫描后地址为索引得到的存储器1中用户定义帧内量化矩阵元素、存储器2中用户定义帧间量化矩阵元素、存储器3中默认帧内量化矩阵元素和默认帧间量化矩阵中元素“16”中选择一个数据，称之为w；量化步长类型(q_scale_type)和量化步长码字(q_scale_code)输入到量化步长映射模块得到量化步长qscale；w和qscale输入到乘法器得到乘积wq；左移模块对输入的wq进行右移一位的操作得到wq2；多路选择器2在帧内编码块标志(intra)控制下选择wq或常数作为输出y_M，如果是intra，在输出y_M＝0，否则y_M＝wq；多路选择器3在帧内编码块直流系数标志(intra_dc)下选择wq2或intra_dc_mult输出v_M，如果是intra_dc，则v_M＝intra_dc_mult，否则v_M＝wq；多路选择器4在intra_dc控制下输出z_M，如果是intra_dc，则z_M＝5，否则z_M＝0。

AVS反量化参数获取与计算模块的结构框图如图10所示，包括色度量化因子QP映射模块、多路选择器、反量化步长和移位参数映射模块、左移模块。各部件的连接关系为：当前块量化因子CurrQP输入多色度QP映射模块和多路选择器；色度QP映射模块的输入端色度块量化因子QP连接到多路选择器的另一个输入端；色度块标志(chroma)连接到多路选择器的第三个输入端；多路选择器的输出端连接到反量化步长和移位参数映射模块；反量化步长和移位参数映射模块的一个输出端反量化步长DqtQP作为输出v_A和z_A，另一个输出端移位参数Sht_QP连接到左移模块；左移模块的输出为y_A。

AVS反量化参数获取与计算模块工作原理为：色度QP映射模块根据当前块量化因子CurrQP得到色度块量化因子QP；多路选择器在色度块标志(chroma)控制下选自输出CurrQP和色度块量化因子QP；反量化步长和移位参数映射模块以输入的量化因子QP为索引得到反量化步长Dqt_QP和移位参数Sht_QP；Dqt_QP是AVS反量化参数获取与计算模块的输出v_A和z_A；Sht_QP经过左移模块的输出为y_A。

在上述实施例中，QF的取值范围是[-2¹¹，2¹¹-1]，w需要8比特(bits)，qsacle需要7bits所以根据MPEG-2的反量化公式(3)需要两个乘法器，8-bit×7-bit和12-bit×15-bit，而AVS的反量化公式(5)需要一个12-bit×16-bit的乘法器。采用本发明的方法后，公式(2)和(6)可以共用一个乘法器，也就是说只需要一个7-bit×8-bit乘法器(计算w与scale之积)和一个11-bit×16-bit(计算u和v之积)乘法器，此外，加法器、移位器、符号添加、饱和运算都可以共用，而只是增加了少量的多路选择器，因此本发明的方法可以节省硬件资源。

本发明方法并不局限于上述的具体实施例，本领域的技术人员在本发明公开的技术方案内采取等同或相似的变化或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1、一种基于合并处理的反量化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)判断反量化类型，根据反量化类型确定相应的第二乘数v，v是常数或反量化参数或者反量化参数经过计算得到的结果，第一乘数u是反量化系数的绝对值或反量化系数；

2)计算u与v的乘积得到m；

3)利用所述m进行反量化处理，得到反量化后的变换系数。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)利用所述m进行反量化处理得到反量化后的变换系数的方法是，利用上述m根据反量化类型进行相应的反量化处理，得到反量化后的变换系数。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)利用所述m进行反量化处理得到反量化后的变换系数的方法包括：

(1)根据合并处理公式|F”|＝(m+y)＞＞z，计算第二中间值F”的绝对值|F”|，式中，第二加数y和移位位数z由相应的反量化类型确定，y是常数或反量化参数或反量化参数经过计算得到的结果，z是常数或反量化参数或反量化参数经过计算得到的结果；“＞＞”表示向右移位操作；

(2)利用|F”|进行反量化处理，得到反量化后的变换系数。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)利用|F”|进行反量化处理得到反量化后的变换系数包括，根据反量化类型、反量化系数的正负符号QF_sign和|F”|进行添加正负符号及饱和运算，得到反量化后的变换系数。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述添加正负符号及饱和运算后还包括进行失配控制。

6、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)利用|F”|进行反量化处理得到反量化后的变换系数包括，根据反量化系数的正负符号QF_sign和|F”|进行添加正负符号，得到反量化后的变换系数。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述添加正负符号后还包括进行失配控制。

8、一种基于合并处理的反量化的方法，其特征在于，包括：

1)根据反量化类型和帧内编码块直流系数标志选择进行第一类反量化处理或者第二类反量化处理，得到第二中间值F”的绝对值|F”|，如果进行第一类反量化处理则执行步骤(11)，否则执行步骤(12)；

(11)所述第一类反量化处理的步骤为：

(11a)判断反量化类型，根据反量化类型确定乘数α或移位位数β，α或β是常数或反量化参数或反量化参数经过运算的结果，u是反量化系数QF或者QF的绝对值|QF|，并根据|F”|＝u×α或|F”|＝u＜＜β计算第二中间值F”的绝对值|F”|，式中，“＜＜”表示向左移位操作；

(11b)利用上述|F”|进行反量化处理，得到反量化后的变换系数；

(12)所述第二类反量化处理的步骤为：

(12a)判断反量化类型，根据反量化类型确定相应的第二乘数v，v是常数或反量化参数或者反量化参数经过计算得到的结果，第一乘数u是反量化系数的绝对值或反量化系数；

(12b)计算u与v的乘积得到m；

(12c)利用上述m进行反量化处理，得到反量化后的变换系数。

9、一种基于合并处理的反量化的装置，其特征在于，包括：反量化参数获取与计算模块、多路选择器1、多路选择器2、多路选择器3、乘法器、加法器、移位器、添加正负符号和饱和运算模块和失配控制模块，各部件的连接关系为：量化参数获取与计算模块的输入包括已有反量化相关参数和反量化类型标志，其输出端连接到多路选择器1、多路选择器2和多路选择器3；多路选择器1、多路选择器2和多路选择器3的输入还有反量化类型；量化系数的绝对值|QF|和多路选择器1的输出端连接到乘法器的输入端；乘法器的输出端和多路选择器2的输出端连接到加法器的输入端；加法器的输出端和多路选择器3的输出端连接到移位器的输入端；移位器的输出端、反量化系数的正负符号QF_sign和反量化类型连接到添加正负符号和饱和运算模块；添加正负符号和饱和运算模块的输出端和反量化类型连接到失配控制模块的输入端；失配控制模块的输出端就是反量化后的变换系数；

所述反量化参数获取与计算模块，用于根据反量化类型分别获取各自的反量化参数，并通过计算确定其对应的第二乘数、第二加数和移位位数，第二乘数、第二加数和移位位数是常数或反量化参数或反量化参数经过计算得到的结果，其中将第二乘数输出到多路选择器1，将第二加数输出到多路选择器2，将移位位数输出到多路选择器3；

所述多路选择器1，用于根据反量化类型选择第二乘数并输出到乘法器；

所述多路选择器2，用于根据反量化类型选择第二加数并输出到加法器；

所述多路选择器3，用于根据反量化类型选择移位位数并输出到移位器；

所述乘法器，用于计算第一乘数与所述第二乘数之积，得到第一加数，并输出到加法器，所述第一乘数是反量化系数QF的绝对值|QF|；

所述加法器，用于计算所述第一加数与所述第二加数之和，并输出到移位器；

所述移位器，用于对加法器输出的所述第一加数与所述第二加数之和，向右移所述移位位数位，得到第二中间值|F”|输出到添加正负符号和饱和运算模块；

所述添加正负符号和饱和运算模块，用于在由反量化类型确定的使能信号控制下，根据反量化类型、反量化系数的正负符号QF_sign和第二中间值|F”|进行添加正负符号和饱和运算，得到第一中间值F’并输出到失配控制模块；

失配控制模块，用于在使能信号控制下对输入的第一中间值F’进行失配控制，得到反量化的变换系数，该使能信号由反量化的类型确定。

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