CN1989771A - 图像编码装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的图像编码装置具有：预测处理部22，对N个成分中的m个成分进行预测处理，该N个成分是构成被进行量化后的块的成分；第一CBP判断部23，在第1模式中，对N个成分中的(N－m)个成分进行是否有非零成分的判断，在第2模式中，对N个成分中的(N－n)个成分进行是否有非零成分的判断；第二CBP判断部24，在第1模式中，由预测处理部22进行预测处理后的m个成分进行是否有非零成分的判断，在第2模式中，对n个成分进行是否有非零成分的判断；以及，CBP生成部25，根据上述第一判断部23、第二判断部24的判断结果，生成表示上述块的成分是否全部为零的代码。

Description

图像编码装置及方法
技术领域
本发明涉及运动图像编码等的图像编码装置。
背景技术
以往的运动图像编码方式中，有MPEG1、MPEG2、MPEG4等的MPEG(运动图像专家组；Moving picture expert group)规格。这些都是为了能够对应各种图像大小和介质所规定的规格。例如，MPEG1/MPEG2用于DVD等图像大小比较大的介质，而MPEG4用于移动电话等图像大小比较小的介质。
运动图像编码，将运动图像分割成称为宏块(MB；Macro Block)的处理单位，而进行处理。MB包括四个亮度成分块和二个色差成分块。亮度成分块包括四个成分，即Y0、Y1、Y2、Y3，色差成分块包括二个成分，即C0、C1。各Y、C成分块包括8×8个像素值或成分。
图1是示出以往的MPEG1/MPEG2图像编码装置的主要部分的结构的方框图。在图1中，在量化处理部1被进行量化后的64个成分被输入到CBP(编码块图案；Coded Block Pattern)判断部2。CBP判断部2，以各个块为单位对64个成分一个一个进行是否为零的判断。CBP判断部2的结果被输入到CBP生成部3。在CBP判断部2的结果中，在64个成分全部为0的情况下，CBP生成部3输出CBP代码0，而在至少有一个非零成分的情况下，向可变长编码部4输出代码1。总之CBP生成部3，以各个块为单位输出代码0或代码1。量化处理后的64个成分和CBP代码被输入到可变长编码部4，上述量化处理后的64个成分为量化部1的结果，上述CBP代码为CBP生成部3的结果。在CBP代码为0的情况下，由于可变长编码部4知道64个成分全部为0，因此不进行编码处理，而仅对CBP代码0进行编码处理。并且，在CBP代码为1的情况下，由于可变长编码部4知道量化处理后的块含有非零成分，因此对所有的64个成分和CBP代码1进行可变长编码。
图2是示出记载在非专利文献1等的MPEG4图像编码装置的主要部分的结构的方框图。图2中，在量化部11被进行量化处理后的64个成分被输入到直流/交流预测部12，仅对64个成分中用于直流/交流预测所需的15个成分进行直流/交流预测处理。关于其他49个成分，不进行预测处理，而输出照原样的数值。被进行直流/交流预测处理后的15个成分和其他49个成分，被输入到CBP判断部13。CBP判断部13，对64个成分一个一个进行是否为零的判断。CBP判断部13的结果被输入到CBP生成部14。CBP生成部13，在CBP判断部13的结果中，当64个成分全部为0时，输出CBP代码0，而在至少有1个非零成分的情况下，向可变长编码部15输出代码1。直流/交流预测处理后的64个成分和CBP代码被输入到可变长编码部15，上述直流/交流预测处理后的64个成分为上述直流/交流预测部12的结果，上述CBP代码为CBP生成部14的结果，并在CBP代码为0的情况下，由于知道64个成分全部为0，因此不进行编码处理，而仅对CBP代码0进行编码处理。并且，在CBP代码为1的情况下，由于知道量化处理后的结果含有非零成分，因此对所有的64个成分和CBP代码1进行可变长编码。
如上所述，根据MPEG的运动图像编码，通过使用CBP代码，能够削减进行可变长编码时的代码量。
非专利文献1：“MPEG-4のすべて(详解MPEG-4)”三木弼一编著，工业调查会，1999.1.20
以往，实现MPEG规格的运动图像编码处理时，在MPEG1/MPEG2的情况下，对刚结束量化处理后的成分进行CBP判断处理，而在MPEG4的情况下，对直流/交流预测处理后的成分进行CBP判断处理，据此由于处理结构不同，因此在MPEG1/MPEG2和MPEG4中需要各别的图像编码装置来实现。
然而，近年来，需要用一个半导体集成电路来实现二个或更多的运动图像编码处理。还必须实现低成本化。在上述背景下，出现的问题如下：如果根据对处理结构不同的每个运动图像编码处理，分别安装不同的图像编码装置，则会大大影响半导体集成电路的面积增加，并难以实现低成本化，该半导体集成电路是包含图像编码装置且能够实现运动图像编码处理的。并且，在MPEG4的情况下，由于进行直流/交流预测处理，因此与不进行直流/交流预测处理的MPEG1/MPEG2相比，增加了处理时间。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，通过用一个图像编码装置来实现MPEG1/MPEG2/MPEG4处理，削减半导体集成电路整体的面积，实现低成本化，并实现处理时间的缩短。
为了实现上述目的，本发明的图像编码装置包括：预测处理单元，对N个成分中的m个成分进行预测处理，该N个成分为构成被进行量化后的块的成分；第一判断单元，在第1模式中，对N个成分中的(N-m)个成分进行是否有非零成分的判断，在第2模式中，对N个成分中的(N-n)个成分进行是否有非零成分的判断；第二判断单元，在第1模式中，对m个成分进行是否有非零成分的判断，该m个成分为由预测处理单元进行预测处理后的成分，在第2模式中，对n个成分进行是否有非零成分的判断；以及生成单元，根据上述第一和第二判断单元的判断结果，生成表示上述块的成分是否全部为零的代码。
根据此结构：在第1模式中，通过用一个图像编码装置来能够实现包括上述成分的预测处理的图像编码处理；在第2模式中，通过用一个图像编码装置来能够实现不包括上述成分的预测处理的图像编码处理。结果，能够实现半导体集成电路整体的面积削减，并能够实现低成本化。
而且，在二个判断单元中，不是对成分一个一个进行判断，而是同时进行是否有非零成分的判断，因此能够实现处理时间的缩短。
在此，也可以是上述生成单元，在每个块生成1比特的代码。
在此，也可以是上述预测处理单元，在第2模式中，被禁止进行预测处理。
在此，也可以是上述预测处理单元，在第2模式中，向第二判断单元透通地输出n个成分。
在此，也可以是上述预测处理为直流/交流预测处理。
在此，也可以是上述N为64，上述m为15。
根据此结构，通过用一个图像编码装置来实现MPEG-4和MPEG1/MPEG2，该MPEG-4包括直流/交流预测处理在内，该MPEG1/MPEG2不包括预测处理在内。
在此，也可以是上述N为64，上述n为32。
根据此结构，第一判断单元和第二判断单元，能够分担各一半成分，该成分构成块。
此外，本发明的图像编码方法、程序具有与上述相同的单元、效果。
发明效果
通过本发明的图像编码装置，能够用一个图像编码装置来实现MPEG1/MPEG2/MPEG4等的二个或更多的运动图像编码处理。还能够缩短处理时间。
附图说明
图1是示出以往的技术中的进行MPEG1/MPEG2编码处理的图像编码装置的主要部分的结构的方框图。
图2是示出以往的技术中的进行MPEG4编码处理的图像编码装置的主要部分的结构的方框图。
图3是示出本发明的实施方式1中的图像编码装置的结构的方框图。
图4是示出系数预测部的详细结构的方框图。
图5是直流/交流预测处理的说明图。
图6是示出图像编码处理的流程图。
图7是示出MPEG4编码处理的流程图。
图8是示出MPEG1/MPEG2编码处理的流程图。
符号说明
21 量化部
22 预测处理部
23 第一CBP判断部
24 第二CBP判断部
25 CBP生成部
26 可变长编码部
101 DCT(离散余弦变换；Discrete Cosine Transfer)部
102 量化部
103 系数预测部
104 可变长编码部
105 逆量化部
106 逆DCT部
107 加法器
108 存储器
109 运动检测部
110 运动补偿部
111 减法器
112 运动矢量预测部
具体实施方式
(实施方式1)
图3是示出本发明的实施方式1中的图像编码装置的结构的方框图。如该图所示，该图像编码装置具有DCT部101、量化部102、系数预测部103、可变长编码部104、逆量化部105、逆DCT部106、加法器107、存储器108、运动检测部109、运动补偿部110、减法器111。其中，系数预测部103的结构为；在图像编码装置进行包括MPEG4等预测处理在内的图像编码的情况下(以下称第1模式)，进行系数预测处理和CBP生成处理，并在图像编码装置进行按照MPEG1/MPEG2的图像编码的情况下(以下称第2模式)，进行CBP生成处理。其他结构要素可以兼用于MPEG4，也可以兼用于MPEG1/MPEG2，并与以往几乎相同，因此省略详细说明。
图4是示出系数预测部102的详细结构的方框图。如该图所示，系数预测部102具有预测处理部22、第一CBP判断部23、第二CBP判断部24、CBP生成部25。
在第1模式的情况下，预测处理部22，输入64个成分中需要进行系数预测的成分，并进行系数预测，上述64个成分为在量化处理部102被进行量化处理后的结果。该系数预测，选择使用15个成分的直流/交流预测处理和使用N1个成分的预测处理的某一个，并进行处理，该使用15个成分的直流/交流预测处理是在以往的技术中说明的。N1为在第1模式中，用于预测处理的成分的个数。另外，在第2模式的情况下，预测处理部22，输入N2个成分，并照原样向第二CBP判断部24输出，上述N2个成分为64个成分中第二CBP判断部24分担的成分，上述64个成分为在量化处理部102被进行量化处理后的结果。N2为在第2模式中，第二CBP判断部24分担的成分，在本实施方式中为32。
在图5示出，在第1模式中进行直流/交流预测处理的情况下，第一CBP判断部23和第二CBP判断部24对64个成分的哪个部分进行CBP判断。第一CBP判断部23，对由7×7成分构成的块31进行CBP判断，上述块31是在直流/交流预测处理不必要的块。第二CBP判断部24，对直流/交流预测处理后的15个成分32进行CBP判断，该15个成分32是在直流/交流预测时使用的成分。将各CBP判断部的结果输入到CBP生成部25，从而生成CBP代码。由于在直流/交流预测处理中可以先进行第一CBP判断部的CBP判断，因此能够缩短到CBP代码生成为止的处理时间。
第一CBP判断部23，在第1模式中，输入在预测处理部22的预测处理中不使用的(64-N1)个成分，对各成分进行是否有非零成分的判断，在第2模式中，输入不被输入到预测处理部22的(64-N2)个成分，对各成分进行是否有非零成分的判断。
第二CBP判断部24，在第1模式中，输入在预测处理部22被进行预测处理后的N1个成分，对各成分进行是否有非零成分的判断，在第2模式中，输入被输入到预测处理部22后并照原样被输出的N2个成分，对各成分进行是否有非零成分的判断。
CBP生成部25，以块为单位，在第一CBP判断部23和第二CBP判断部24的判断结果全部为零的情况下，生成CBP代码0，在至少有一个非零的情况下，生成CBP代码1。所生成的CBP代码被输出到可变长编码处理部104。
可变长编码部104，在第1模式的情况下，输入预测处理后的N1个成分和来自量化处理部102的(64-N1)个成分、和来自上述CBP生成部25的CBP代码，生成可变长代码。
根据上述结构，在第2模式中，在预测处理部22不进行预测处理，因此能够实现进行MPEG1/MPEG2的图像编码的结构。而且，在第1模式中，在上述预测处理部22作为预测处理进行直流/交流预测的情况下，能够实现进行MPEG4的图像编码的结构。根据上述结构，用一个图像编码装置来能够实现二个或更多的运动编码规格，即MPEG1/MPEG2/MPEG4。另外，上述预测处理部22，可以选择直流/交流预测处理和对N1个成分进行的预测处理。
图6是示出图3所示出的图像编码装置的编码处理的流程图。如该图所示，图像编码装置，判断是否进行MPEG4图像编码(第1模式或第2模式)(S31)，在判断为进行MPEG4图像编码的情况下(为第1模式)，将预测处理部22设定为进行预测处理的预测模式(S34)，并进行MPEG4图像编码处理(S35)。
另一方面，在判断为进行MPEG1/MPEG2图像编码的情况下(为第2模式)，将预测处理部22设定为不进行预测处理的透通模式(S32)，并进行MPEG1/MPEG2图像编码处理(S33)。
图7是示出在图6的S33中的MPEG4图像编码处理的流程图。如该图所示，图像编码装置，进行了量化处理部102为止的处理后(S41)，将在直流/交流预测处理所需要的15个成分向预测处理部22输出(S42a)，同时，将其他的49个成分向第一CBP判断部23输出(S42b)。预测处理部22，对15个成分进行直流/交流预测处理(S43a)，再者，第二CBP判断部24，对直流/交流预测处理后的15个成分进行是否为非零的CBP判断(S44)。与此同时，第一CBP判断部23，对49个成分进行是否为非零的CBP判断(S43b)。
此外，CBP生成部25，在第一CBP判断部23和第二CBP判断部24的判断结果全部为零的情况下，生成CBP代码0，而在至少有一个非零的情况下，生成CBP代码1。
如此，在第1模式中，例如MPEG4图像编码处理，在上述预测处理部22被选择为进行直流/交流预测处理的情况下，能够实现图4的MPEG4的处理结构；而此时，在上述第一CBP判断部23，对量化处理后的64个成分中在直流/交流预测处理所不需要的49个成分进行CBP判断，并关于剩下的在直流/交流预测所需要的15个成分，在第二CBP判断部24进行直流/交流预测后进行CBP判断；如上述，在进行直流/交流预测处理中可以先进行在上述第一CBP判断部23的CBP判断，因此能够缩短到CBP代码生成为止的处理时间。
图8是示出在图6的S35中的MPEG1/MPEG2图像编码处理的流程图。如该图所示，图像编码装置，在进行到量化处理部102为止的处理后(S51)，将一半的成分，即32个成分透过预测处理部22向第二CBP判断部24输出(S52a)，同时将其他的32个成分向第一CBP判断部23输出(S52b)。第二CBP判断部24对32个成分进行是否为非零的CBP判断(S53a)。与此同时，第一CBP判断部23对其他的32个成分进行是否为非零的CBP判断(S53b)。
此外，CBP生成部25，在第一CBP判断部23和第二CBP判断部24的判断结果全部为零的情况下，生成CBP代码0，而在至少有一个非零的情况下，生成CBP代码1。
如此，在第2模式的情况下，上述预测处理部22不进行预测处理，因此能够实现进行MPEG1/MPEG2图像编码的结构。在此时，上述第一CBP判断部23，在量化处理后的64个成分中，对一半的成分，即32个成分进行CBP判断，对剩下的32个成分，在上述第二CBP判断部24进行CBP判断。总之，上述第一CBP判断部23和第二CBP判断部24同时进行CBP判断，因此能够缩短处理时间。
再者，在上述第一CBP判断部23和第二CBP判断部24中，进行CBP判断的成分的个数N2可以在0个至64个之间变更。
产业上利用的可能性
本发明，适用于编码或解码运动图像的编码装置，例如，适用于发送运动图像的网络服务器、接收运动图像的网络终端、可记录播放运动图像的数码相机、带相机的移动电话、DVD录像/播放机、PDA(个人数字助理；Personal Digital Assistants)、个人计算机等。

Claims (10)

1、一种图像编码装置，其特征在于，包括：
预测处理单元，对N个成分中的m个成分进行预测处理，该N个成分是构成被进行量化后的块的成分；
第一判断单元，在第1模式中，对N个成分中的(N-m)个成分进行是否有非零成分的判断，在第2模式中，对N个成分中的(N-n)个成分进行是否有非零成分的判断；
第二判断单元，在第1模式中，对m个成分进行是否有非零成分的判断，该m个成分是由预测处理单元进行预测处理后的成分，在第2模式中，对n个成分进行是否有非零成分的判断；以及
生成单元，根据上述第一和第二判断单元的判断结果，生成表示上述块的成分是否全部为零的代码。
2、根据权利要求1所述的图像编码装置，其特征在于，
上述生成单元，在每个块生成1比特的代码。
3、根据权利要求1所述的图像编码装置，其特征在于，
上述预测处理单元，在第2模式中，被禁止进行预测处理。
4、根据权利要求3所述的图像编码装置，其特征在于，
上述预测处理单元，在第2模式中，向第二判断单元透通地输出n个成分。
5、根据权利要求1所述的图像编码装置，其特征在于，
上述预测处理为直流/交流预测处理。
6、根据权利要求1所述的图像编码装置，其特征在于，
上述N为64，上述m为15。
7、根据权利要求1所述的图像编码装置，其特征在于，
上述N为64，上述n为32。
8、根据权利要求4所述的图像编码装置，其特征在于，
上述预测处理为直流/交流预测处理；
上述N为64，上述m为15，上述n为32。
9、一种图像编码方法，其特征在于，包括：
预测处理步骤，对N个成分中的m个成分进行预测处理，该N个成分是构成被进行量化后的块的成分；
第一判断步骤，在第1模式中，对N个成分中的(N-m)个成分进行是否有非零成分的判断，在第2模式中，对N个成分中的(N-n)个成分进行是否有非零成分的判断；
第二判断步骤，在第1模式中，对m个成分进行是否有非零成分的判断，该m个成分是由预测处理步骤进行预测处理后的成分，在第2模式中，对n个成分进行是否有非零成分的判断；以及
生成步骤，根据上述第一和第二判断步骤的判断结果，生成表示上述块的成分是否全部为零的代码。
10、一种程序，其特征在于，使计算机执行包括以下步骤的图像编码方法：
预测处理步骤，对N个成分中的m个成分进行预测处理，该N个成分是构成被进行量化后的块的成分；
第一判断步骤，在第1模式中，对N个成分中的(N-m)个成分进行是否有非零成分的判断，在第2模式中，对N个成分中的(N-n)个成分进行是否有非零成分的判断；
第二判断步骤，在第1模式中，对m个成分进行是否有非零成分的判断，该m个成分是由预测处理步骤进行预测处理后的成分，在第2模式中，对n个成分进行是否有非零成分的判断；以及
生成步骤，根据上述第一和第二判断步骤的判断结果，生成表示上述块的成分是否全部为零的代码。
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