TW201739244A - 像素群組的可變長度編碼與解碼的方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種可變長度編碼器，包含一尺寸決定單元以及一第一殘值編碼器。該尺寸決定單元根據一目前群組中複數個量化殘值的尺寸決定一最大尺寸，並根據該最大尺寸決定是否致能一第一殘值編碼器。當該最大尺寸等於1時，該第一殘值編碼器被致能以根據一可變長度編碼方案，將該目前群組的該些量化殘值編碼成單一符號，以產生一第一編碼字尾。

Description

像素群組的可變長度編碼與解碼的方法及裝置
本發明係有關於空間(spatial)預測編碼與解碼，特別地，有關於空間預測編碼與解碼系統中像素群組的可變長度編碼與解碼的方法及裝置。
預測編碼方法係用來傳送一來源訊號以及該來源訊號的預測值之間的一差異訊號(又稱為殘值(residual))，而不是用來傳送該來源訊號。在接收端，透過將該殘值及該預測值相加，可重建該來源訊號。特別地，預測編碼方法可用來減少存在多個視訊(video)訊號之間的空間冗餘(redundancy)。
第1A圖顯示一習知簡易空間預測編碼系統的示意圖。參考第1A圖，一簡易空間預測編碼系統100包含一預測電路101、一減法電路102、一量化(quantization)電路103、一可變長度編碼器104、一加法電路107以及一反(inverse)量化電路106。該預測電路110是根據一先前像素群的重建值，來產生一目前像素群的預測值，而該減法電路102則分別將該目前像素群的多個像素值減去該些預測值，而產生一組殘 值。然後，該量化電路103分別量化該組殘值以產生多個量化殘值qRs，並提供給該可變長度編碼器104。該可變長度編碼器104利用一可變長度編碼方案(scheme)將該些量化殘值qRs編碼，以產生一編碼位元流(bit stream)。該反量化電路106對該些量化殘值qRs進行反量化(inverse quantization)以產生多個反量化殘值，而該加法電路107分別將目前像素群的預測值以及該些反量化殘值相加，以產生該先前像素群的重建值。
該預測電路101可支援多種預測類型，例如改良型中位數可適性預測方法(modified median-adaptive prediction)。以下配合表1說明該改良型中位數可適性預測方法：
表1顯示一個被預測像素群組的三個像素(P0、P1、P2)，被其他像素所包圍。像素c、b、d、e是前一條像素線中的重建像素，而像素a則緊鄰被預測像素群組的左方。該預測像素群組的每一像素的預測值如下。
P0=CLAMP(a+b-c,MIN(a,b),MAX(a,b))；P1=CLAMP(a+d-c+R0,MIN(a,b,d),MAX(a,b,d))；P0=CLAMP(a+e-c+R0+R1,MIN(a,b,d,e),MAX(a,b,d,e))； 其中，R0及R1是該預測像素群組中第一及第二像素的反量化殘值。
第1B圖顯示一習知簡易空間預測解碼系統的示意圖。參考第1B圖，一簡易空間預測解碼系統150包含一可變長度解碼器151、一反量化電路152、一加法電路153以及一預測電路155。該可變長度解碼器151接收一編碼位元流，並利用一可變長度解碼方法將其解碼為解碼量化殘值dqRs。該反量化電路152對該些解碼量化殘值dqRs進行反量化以產生多個反量化殘值，而該加法電路153分別將一目前像素群的多個預測值以及該些反量化殘值相加，以產生該目前像素群的多個重建值。該預測電路155是根據一先前像素群的重建值，來產生該目前像素群的預測值。
為了使可變長度編碼器與解碼器的熵(entropy)編碼、熵解碼以及傳輸之效率提高，故提出本發明。
有鑒於上述問題，本發明的目的之一是提供一種可變長度編碼器，用以提高熵編碼效率。
根據本發明之一實施例，係提供一種可變長度編碼器。該可變長度編碼器包含一尺寸決定單元以及一第一殘值編碼器。該尺寸決定單元根據一目前群組中複數個量化殘值的尺寸決定一最大尺寸，並根據該最大尺寸決定是否致能一第一殘值編碼器。當該最大尺寸等於1時，該第一殘值 編碼器被致能以根據一可變長度編碼方案，將該目前群組的該些量化殘值編碼成單一符號，以產生一第一編碼字尾。
本發明之另一實施例，係提供一種可變長度編碼方法。該可變長度編碼方法，適用於一空間預測編碼系統，包含以下步驟：根據一目前群組中複數個量化殘值的尺寸決定一最大尺寸；以及，當該最大尺寸等於1時，根據一可變長度編碼方案，將一目前群組中多個量化殘值編碼成單一符號以產生一第一編碼字尾。
本發明之另一實施例，係提供一種可變長度解碼器。該可變長度解碼器包含一尺寸解碼單元、一第一殘值解碼器、一第二殘值解碼器以及一第三殘值解碼器。該尺寸解碼單元，用以接收包含一編碼字首以及一編碼字尾的編碼位元流，以及將該編碼字首解碼成一目前群組的一重建最大尺寸，以致能該第一殘值解碼器、該第二殘值解碼器以及該第三殘值解碼器之其一。該第一殘值解碼器，當該重建最大尺寸等於1時，該第一殘值解碼器被致能，以根據一可變長度解碼方案，將具一編碼字形式的該編碼字尾解碼成該目前群組的N個解碼量化殘值。該第二殘值解碼器，當該重建最大尺寸等於2時，該第二殘值解碼器被致能，以根據該可變長度解碼方案，將具一編碼字形式的該編碼字尾解碼成該目前群組的N個解碼量化殘值，其中，若該可變長度解碼方案無法解碼該編碼字尾，該第二殘值解碼器依序將該編碼字尾 中各二個位元的碼解碼成一個十進位值。該第三殘值解碼器，當該重建最大尺寸等於3時，該第三殘值解碼器被致能，以根據該可變長度解碼方案，將該編碼字尾中各個編碼字進行解碼；其中，N>=2。
本發明之另一實施例，係提供一種可變長度解碼方法。該可變長度解碼方法，適用於一空間預測解碼系統，包含以下步驟：接收一編碼位元流，該編碼位元流包含一編碼字首以及一編碼字尾；將該編碼字首解碼成一目前群組的一重建最大尺寸；當該重建最大尺寸等於1時，根據一可變長度解碼方案，將具一編碼字形式的該編碼字尾解碼成該目前群組的N個解碼量化殘值；當該重建最大尺寸等於2時，根據該可變長度解碼方案，將具一編碼字形式的該編碼字尾解碼成該目前群組的N個解碼量化殘值，其中若該可變長度解碼方案無法解碼該編碼字尾，則依序將該編碼字尾中各二個位元的碼解碼成一個十進位值；以及，當該重建最大尺寸等於3時，根據該可變長度解碼方案，依序對該編碼字尾中各個編碼字進行解碼；其中，N>=2。
茲配合下列圖示、實施例之詳細說明及申請專利範圍，將上述及本發明之其他目的與優點詳述於後。
100‧‧‧簡易空間預測編碼系統
101、155‧‧‧預測電路
102‧‧‧減法電路
103‧‧‧量化電路
104‧‧‧可變長度編碼器
106、152‧‧‧反量化電路
107、153‧‧‧加法電路
150‧‧‧簡易空間預測解碼系統
151‧‧‧可變長度解碼器
200、300‧‧‧可變長度編碼器
210、310‧‧‧分組單元
220、320‧‧‧尺寸決定單元
231~234、331~334‧‧‧殘值編碼器
260‧‧‧混合單元
270‧‧‧尺寸預測及編碼單元
370‧‧‧尺寸編碼器
400‧‧‧可變長度解碼器
410‧‧‧尺寸解碼單元
431~434‧‧‧殘值解碼器
第1A圖顯示一習知簡易空間預測編碼系統的示意圖。
第1B圖顯示一習知簡易空間預測解碼系統的示意圖。
第2A圖根據本發明一實施例，顯示一可變長度編碼器(群組量(gv)等於3)的架構示意圖。
第2B圖顯示一群組中所包含的三個連續量化殘值的組態示意圖。
第3A圖根據本發明一實施例，顯示一可變長度編碼器(群組量(gv)等於4)的架構示意圖。
第3B圖及第3C圖顯示一群組中所包含的四個量化殘值的二個組態示意圖。
第4圖根據本發明一實施例，顯示一可變長度解碼器的架構示意圖。
在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「一」及「該」等單數形式的用語，都同時包含單數及複數的涵義，除非本說明書中另有特別指明。
在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的相關用語定義如下，除非本說明書中另有特別指明。”群組量(group volume，gv)”指的是一個樣本(如像素)群組的數目。”群組樣本尺寸(group sample size，gss)”指的是一個樣本(如像素)群組中，任一樣本所具有的最大尺寸(單位：位元數)。
本發明的特色之一是根據一空間預測編碼系統中不同的群組樣本尺寸，以不同方式將多組量化殘值編碼。本發明的另一特色是在一空間預測編碼系統中，當群組樣本尺寸等於1時，將一組量化殘值視為一個符號(symbol)，並利用一可變長度編碼方案將該組量化殘值編碼成單一編碼字(codeword)。本發明的另一特色是在一空間預測編碼系統中，當群組樣本尺寸等於2(gss=2)時，若一組量化殘值屬於一組事先定義的較常見組合，就將該組量化殘值視為一個符號，並利用一可變長度編碼方案將該組量化殘值編碼成單一編碼字；反之，若該組量化殘值不屬於一組事先定義的較常見組合，則將各量化殘值依序編碼成二個位元。本發明的另一特色是在一空間預測編碼系統中，當群組樣本尺寸等於3(gss=3)時，則利用一可變長度編碼方案將一組量化殘值的各量化殘值依序編碼。對於群組樣本尺寸等於1(gss=1)的群組、以及群組樣本尺寸等於2(gss=2)之部分群組而言，各組量化殘值被視為一個符號，並利用一可變長度編碼方案將各組量化殘值編碼成單一編碼字，因此可有效降低編碼字的數量，進而改善熵編碼、熵解碼以及傳輸之效率。
第2A圖根據本發明一實施例，顯示一可變長度編碼器(群組量(gv)等於3)的架構示意圖。參考第2A圖，本發明可變長度編碼器200，適用於一空間預測編碼系統，包含一分組單元210、一尺寸決定單元220、四個殘值編碼器 231~234、一混合單元260、以及一尺寸預測及編碼單元270。該分組單元210接收一連串的連續量化殘值qRs(和該量化電路103輸出的一連串連續的像素有關)、將該些量化殘值qRs分組以及依序將各組量化殘值傳送給該尺寸決定單元220。在本實施例中，因為gv=3，故在一相同像素線中，各組量化殘值包含三個連續的量化殘值qR0~qR2，如第2B圖所示。
在接收一目前群組的三個連續的量化殘值qR0~qR2後，該尺寸決定單元220首先決定該目前群組中各樣本(即各量化殘值)的尺寸，也就是以二補數(2’s complement)將各樣本值編碼所需的位元數目，如以下表2所示：
請參考表2，樣本值0具有尺寸0、樣本值0或1具有尺寸1、樣本值範圍-2~1具有尺寸2、樣本值範圍-4~3具有尺寸3、樣本值範圍-8~7具有尺寸4、...，依此類推。接著，該尺寸決定單元220從目前群組的所有樣本的尺寸中，選擇最大尺寸(單位：位元數)當作群組樣本尺寸(gss)。請參考表 2，假設目前群組的量化殘值qR0、qR1、qR2的尺寸分別是1、3、0，則其群組樣本尺寸(gss)等於3。
然後，該尺寸決定單元220傳送該群組樣本尺寸(gss)以及該目前群組的所有量化殘值的尺寸至該尺寸預測及編碼單元270。最後，根據該群組樣本尺寸(gss)，該尺寸決定單元220傳送該目前群組至四個殘值編碼器231-234、將一相對應致能訊號(e1~e4)設為有效(asserted)以致能(enable)一相對應殘值編碼器、並將其餘致能訊號設為無效(de-asserted)以禁能(disable)其餘殘值編碼器。例如，若gss=1，該尺寸決定單元220將一致能訊號e1設為有效以致能第一殘值編碼器231、並將其餘致能訊號(e2~e4)設為無效以禁能其餘殘值編碼器232~234；若gss=2，該尺寸決定單元220將一致能訊號e2設為有效以致能第二殘值編碼器232、並將其餘致能訊號(e1,e3,e4)設為無效以禁能其餘殘值編碼器231、233、234；若gss=3，該尺寸決定單元220將一致能訊號e3設為有效以致能第三殘值編碼器233、並將其餘致能訊號(e1,e2,e4)設為無效以禁能其餘殘值編碼器231、232、234。請注意，若gss>=4，該尺寸決定單元220將一致能訊號e4設為有效以致能第四殘值編碼器234、並將其餘致能訊號(e1-e3)設為無效以禁能其餘殘值編碼器231~233。殘值編碼器231~233利用一可變長度編碼方案將目前群組的三個量化殘值qR0~qR2編碼。該可變長度編碼方案的例子包含，但不 限於，霍夫曼編碼(Huffman coding)、指數哥倫布編碼(Exponential-Golomb coding)、萊斯編碼(Rice coding)、以及算術編碼(arithmetic coding)。以下殘值編碼器231~233的運作方式係藉由霍夫曼編碼來作說明。
情況一：假設該群組樣本尺寸等於1(gss=1)，該第一殘值編碼器231會被致能。對一個具有三個連續量化殘值qR0~qR2的群組(gv=3)而言，該三個量化殘值qR0~qR2共有八種組合，而且各該八種組合皆被視為一個符號，並利用霍夫曼編碼法來編碼。具體而言，該第一殘值編碼器231接收從該尺寸決定單元220輸出的目前群組的三個連續量化殘值qR0~qR2、將該三個連續量化殘值qR0~qR2視為一個符號、以及利用一第一符號至編碼字映射表(symbol-to-codeword mapping table)將該符號進行編碼以產生一編碼字尾(suffix)s1。一實施例中，為了將該符號編碼，該第一殘值編碼器231可建立一霍夫曼編碼樹(coding tree)當作該第一符號至編碼字映射表。另一實施例中，為了將該符號編碼，該第一殘值編碼器231可建立一霍夫曼查找表(lookup table)當作該第一符號至編碼字映射表。表3顯示該第一符號至編碼字映射表的一個例子，係根據各符號的出現頻率製作而成。
情況二：假設該群組樣本尺寸等於2(gss=2)，該第二殘值編碼器232會被致能。對一個具有三個連續量化殘值qR0~qR2的群組(gv=3)而言，該三個量化殘值qR0~qR2共有64種組合，又可大致分為二種：較常出現的組合以及較少出現的組合。在gss=2的情況下，第二殘值編碼器232分別對較常出現的組合以及較少出現的組合進行編碼。例如，表4的左側列出qR0~qR2之一組事先定義的較常出現的組合，但表4沒有列出任何較少出現的組合。請注意，表4所列出的該組事先定義的較常出現的組合僅是一示例，而非本發明之限制。該第二殘值編碼器232接收從該尺寸決定單元220輸出的目前群組的三個連續量化殘值qR0~qR2、並決定該目前群組的三個量化殘值qR0~qR2是否屬於表4左側的該組事先定義的較常出現組合(換言之，決定表4的該組事先定義的較常出現組合是否有列出該目前群組的三個量化殘值qR0~qR2)。若 是，該第二殘值編碼器232將該三個連續量化殘值qR0~qR2視為一個符號、以及利用一第二符號至編碼字映射表(如表4)將該符號進行編碼以產生一編碼字尾s2。反之，若否，該第二殘值編碼器232利用二個位元(因為gss=2)、以二補數的形式依序對該三個量化殘值qR0~qR2進行編碼以產生6個位元的編碼字尾s2。一實施例中，為了將該符號編碼，該第二殘值編碼器232可建立一霍夫曼編碼樹當作該第二符號至編碼字映射表。另一實施例中，為了將該符號編碼，該第二殘值編碼器232可建立一霍夫曼查找表當作該第二符號至編碼字映射表。表4顯示該第二符號至編碼字映射表的一個例子，係根據各符號的出現頻率製作而成。
情況三：假設該群組樣本尺寸等於3(gss=3)，該第三殘值編碼器233會被致能。在此情況下，目前群組的各量化殘值係利用霍夫曼編碼法分別進行編碼。該第三殘值編碼器233接收從該尺寸決定單元220輸出的目前群組的三個連續量化殘值qR0~qR2、利用一第一量化殘值至編碼字(qR-to-codeword)映射表依序將各量化殘值qR0~qR2進行編碼以產生一編碼字尾s3。一實施例中，第三殘值編碼器233可建立一霍夫曼編碼樹當作該第一量化殘值至編碼字映射表。另一實施例中，為了將該符號編碼，該第三殘值編碼器233可建立一霍夫曼查找表當作該第一量化殘值至編碼字映射表。表5顯示該第一量化殘值至編碼字映射表的一個例子，係根據各量化殘值的出現頻率製作而成。
情況四：假設該群組樣本尺寸大於或等於4(gss>=4)，該第四殘值編碼器234會被致能。在此情況下，該第四殘值編碼器234接收從該尺寸決定單元220輸出的目前群組的三個連續量化殘值qR0~qR2、利用相同位元數(即該群組樣本尺寸)、以二補數的形式依序將各量化殘值qR0~qR2進行編碼以產生一編碼字尾s4。
該尺寸預測及編碼單元270預測性地對該群組樣本尺寸編碼。例如，該尺寸預測及編碼單元270產生目前群組的預測尺寸，而目前群組的預測尺寸是其先前群組中該些量化殘值之尺寸的函數；如果目前群組的群組樣本尺寸不同於其預測尺寸，則該尺寸預測及編碼單元270利用一可變長度編碼方案(如霍夫曼編碼法)，將該群組樣本尺寸與該預測尺寸之間的差值編碼以產生一編碼字首(prefix)。最後，混合單元260將該編碼字首以及該些編碼字尾(s1~s4)之其一結合起來以產生一編碼位元流。
第3A圖根據本發明一實施例，顯示一可變長度編碼器(群組量(gv)等於4)的架構示意圖。參考第3A圖，本發 明可變長度編碼器300，適用於一空間預測編碼系統，包含一分組單元310、一尺寸決定單元320、四個殘值編碼器331-334、一混合單元260、以及一尺寸編碼器370。除了處理不同的量化殘值數目(即不同的群組量)之外，該分組單元310、該尺寸決定單元320、四個殘值編碼器331~334的運作方式類似於第2A圖的該分組單元210、該尺寸決定單元220、四個殘值編碼器231~234。
由於群組量(gv)等於4，該分組單元310接收一連串的量化殘值qRs(和該量化電路103輸出的一個像素區塊(block)有關)、將該些量化殘值qRs分組以及依序將各組量化殘值傳送給該尺寸決定單元320。在本實施例中，因為gv=4，各組量化殘值包含四個量化殘值qR0~qR3，共有二個組態(configuration)，如第3B-3C圖所示。就第3B圖的組態而言，在一相同像素線i中，各組量化殘值包含四個連續的量化殘值qR0~qR3。就第3C圖的組態而言，各組量化殘值包含四個量化殘值qR0~qR3形成一個正方形，並位在二條相鄰的像素線i及i+1上。
在接收一目前群組的四個量化殘值qR0~qR3後，該尺寸決定單元320首先根據表2，決定各量化殘值qR0~qR3的尺寸。然後，該尺寸決定單元320從該目前群組的所有量化殘值的尺寸中，選擇最大的尺寸(單位：位元數)當作該群組樣本尺寸(gss)，接著傳送該群組樣本尺寸(gss) 至該尺寸編碼器370。最後，根據該群組樣本尺寸(gss)，該尺寸決定單元320傳送該目前群組至四個殘值編碼器331~334、將一相對應致能訊號(e1~e4)設為有效以致能一相對應殘值編碼器、並將其餘致能訊號設為無效以禁能其餘殘值編碼器。殘值編碼器331~333利用一可變長度編碼方案將目前群組的四個量化殘值qR0~qR3編碼。以下殘值編碼器331~333的運作方式係藉由霍夫曼編碼來作說明。
情況一：假設該群組樣本尺寸等於1(gss=1)，該第一殘值編碼器331會被致能。對一個具有四個量化殘值qR0~qR3的群組(gv=4)而言，該四個量化殘值qR0~qR3共有16種組合，而且各該16種組合皆被視為一個符號，並利用霍夫曼編碼法來編碼。具體而言，該第一殘值編碼器331接收從該尺寸決定單元320輸出的目前群組的四個量化殘值qR0~qR3、將該四個量化殘值qR0~qR3視為一個符號、以及利用一第三符號至編碼字映射表將該符號進行編碼以產生一編碼字尾s1’。一實施例中，為了將該符號編碼，該第一殘值編碼器331可建立一霍夫曼編碼樹當作該第三符號至編碼字映射表。另一實施例中，為了將該符號編碼，該第一殘值編碼器331可建立一霍夫曼查找表當作該第三符號至編碼字映射表。表6顯示該第三符號至編碼字映射表的一個例子，係根據各符號的出現頻率製作而成。
情況二：假設該群組樣本尺寸等於2(gss=2)，該第二殘值編碼器332會被致能。對一個具有四個量化殘值qR0~qR3的群組(gv=4)而言，該四個量化殘值qR0~qR3共有256種組合，又可大致分為二種：較常出現的組合以及較少出現的組合。在gss=2的情況下，第二殘值編碼器332分別對較常出現的組合以及較少出現的組合進行編碼。例如，表7的左側列出qR0~qR3之一組事先定義的較常出現的組合，但表7沒有列出任何較少出現的組合。請注意，表7所列出的該 組事先定義的較常出現的組合僅是一示例，而非本發明之限制。該第二殘值編碼器332接收從該尺寸決定單元320輸出的目前群組的四個量化殘值qR0~qR3、並決定該目前群組的四個量化殘值qR0~qR3是否屬於表7左側的該組事先定義的較常出現組合(換言之，決定表7左側的該組事先定義的較常出現組合是否有列出該目前群組的四個量化殘值qR0~qR3)。若是，該第二殘值編碼器332將該四個量化殘值qR0~qR3視為一個符號、以及利用一第四符號至編碼字映射表(如表7)將該符號進行編碼以產生一編碼字尾s2’。反之，若否，該第二殘值編碼器332利用二個位元、以二補數的形式依序對該四個量化殘值qR0~qR3進行編碼以產生8個位元的編碼字尾s2’。一實施例中，為了將該符號編碼，該第二殘值編碼器332可建立一霍夫曼編碼樹當作該第四符號至編碼字映射表。另一實施例中，為了將該符號編碼，該第二殘值編碼器332可建立一霍夫曼查找表當作該第四符號至編碼字映射表。請注意，在本發明該第一、第二、第三、及第四符號至編碼字映射表中，越常出現的符號，就用越短的編碼字來代表。表7顯示該第四符號至編碼字映射表的一個例子，係根據各符號的出現頻率製作而成。
情況三：假設該群組樣本尺寸等於3(gss=3)，該第三殘值編碼器333會被致能。在此情況下，目前群組的各量化殘值qR0~qR3係利用霍夫曼編碼法分別編碼。該第三殘值編碼器333接收從該尺寸決定單元320輸出的目前群組的四個量化殘值qR0~qR3、利用一第二量化殘值至編碼字映射表依序將各量化殘值qR0~qR3進行編碼以產生一編碼字尾s3’。一實施例中，第三殘值編碼器333可建立一霍夫曼編碼樹當作該第二量化殘值至編碼字映射表。另一實施例中，為了將該符號編碼，該第三殘值編碼器333可建立一霍夫曼查找表當作該第二量化殘值至編碼字映射表。表8顯示該第二量化殘值至編碼字映射表的一個例子，係根據各量化殘值的出現頻率製作而成。
情況四：假設該群組樣本尺寸大於或等於4(gss>=4)，該第四殘值編碼器334會被致能。在此情況下，該第四殘值編碼器334接收從該尺寸決定單元320輸出的目前群組的四個量化殘值qR0~qR3、利用相同位元數(即該群組樣本尺寸)、以二補數的形式依序將各量化殘值qR0~qR3進行編碼以產生一編碼字尾s4’。另一方面，該尺寸編碼器370利用一可變長度編碼方案(如霍夫曼編碼法)，將該目前群組的群組樣本尺寸進行編碼以產生一編碼字首。最後，混合單元260將該編碼字首以及該些編碼字尾(s1’~s4’)之其一結合起來以產生一編碼位元流。
請注意，取決於不同的系統設計，該可變長度編碼器200中的尺寸預測及編碼單元270可以替換成該尺寸編碼器370，對應地，此時，該尺寸決定單元220需修改為只需傳送該群組樣本尺寸(gss)至該尺寸編碼器370。相同地，該可變長度編碼器300中的尺寸編碼器370也可以替換成該 尺寸預測及編碼單元270，對應地，此時，該尺寸決定單元320需修改為傳送該群組樣本尺寸(gss)以及目前群組的所有量化殘值的尺寸至該尺寸預測及編碼單元270。
第4圖根據本發明一實施例，顯示一可變長度解碼器的架構示意圖。參考第4圖，本發明可變長度解碼器400，適用於一空間預測解碼系統，包含一尺寸解碼單元410以及四個殘值解碼器431~434。該可變長度解碼器400的操作方式是相反於該可變長度編碼器200及300的操作方式。
該尺寸解碼單元410接收一編碼位元流，並根據該群組量對該編碼字首進行解碼。若該群組樣本尺寸是在編碼器端(例如利用該尺寸預測及編碼單元270)被預測地編碼，則該尺寸解碼單元410將該編碼字首解碼成一解碼字首值，之後將該解碼字首值加上該目前群組的一預測值，以產生一重建群組樣本尺寸(rgss)。其中，該尺寸解碼單元410係根據其先前群組的一重建群組樣本尺寸，以得到該目前群組的預測值。若該群組樣本尺寸是在編碼器端(例如透過該尺寸預測及編碼單元270)被直接編碼，則該尺寸解碼單元410直接將各群組的編碼字首解碼成一重建群組樣本尺寸(rgss)。接著，根據該重建群組樣本尺寸(rgss)，該尺寸解碼單元410將該編碼字尾傳送給該四個殘值解碼器431~434、將一相對應致能訊號(e1’~e4’)設為有效以致能一相對應殘值解碼器、並將其餘致能訊號設為無效以禁能其餘殘值解碼 器。例如，若rgss=1，該尺寸解碼單元410將一致能訊號e1’設為有效以致能第一殘值解碼器431、並將其餘致能訊號(e2’~e4’)設為無效以禁能其餘殘值解碼器432-434；若rgss=2，該尺寸解碼單元410將一致能訊號e2’設為有效以致能第二殘值解碼器432、並將其餘致能訊號(e1’,e3’,e4’)設為無效以禁能其餘殘值解碼器431、433、434；若rgss=3，該尺寸解碼單元410將一致能訊號e3’設為有效以致能第三殘值解碼器433、並將其餘致能訊號(e1’,e2’,e4’)設為無效以禁能其餘殘值解碼器431、432、434。請注意，若rgss>=4，該尺寸解碼單元410將一致能訊號e4’設為有效以致能第四殘值解碼器434、並將其餘致能訊號(e1’~e3’)設為無效以禁能其餘殘值解碼器431~433。
情況一：假設該重建群組樣本尺寸等於1(rgss=1)，該第一殘值解碼器431會被致能。當輸入的群組量等於3(gv=3)時，該第一殘值解碼器431利用該第一符號至編碼字映射表(如表3)，將具一編碼字形式的該編碼字尾進行解碼以產生三個解碼量化殘值dqR0~dqR2。當輸入的群組量等於4(gv=4)時，該第一殘值解碼器431利用該第三符號至編碼字映射表(如表6)，將具一編碼字形式的該編碼字尾進行解碼以產生四個解碼量化殘值dqR0~dqR3。一實施例中，該第一殘值解碼器431可建立一霍夫曼解碼樹當作該第一及該第三符號至編碼字映射表，並根據該群組量以及在相對應的霍 夫曼解碼樹的位置，將該編碼字尾進行解碼。
情況二：假設該重建群組樣本尺寸等於2(rgss=2)，該第二殘值解碼器432會被致能。如上所述，在gss=2的情況下，第二殘值編碼器(232,332)分別對較常出現的組合以及較少出現的組合進行編碼，因此，相對應地，首先，當輸入的群組量等於3(gv=3)時，該第二殘值解碼器432利用該第二符號至編碼字映射表(如表4)，將具一編碼字形式的該編碼字尾進行解碼以產生三個解碼量化殘值dqR0~dqR2；而當輸入的群組量等於4(gv=4)時，該第二殘值解碼器432利用該第四符號至編碼字映射表(如表7)，將具一編碼字形式的該編碼字尾進行解碼以產生四個解碼量化殘值dqR0~dqR3。一實施例中，該第二殘值解碼器432可建立一霍夫曼解碼樹當作該第二及該第四符號至編碼字映射表，並根據該群組量以及在相對應的霍夫曼解碼樹的位置，將該編碼字尾進行解碼。若該第二殘值解碼器432無法利用該第二及第四符號至編碼字映射表(如表7)對具一編碼字形式的該編碼字尾進行解碼(或者該第二及第四符號至編碼字映射表無法將該編碼字尾解碼)，代表該編碼字尾包含多個二補數的碼，然後，該第二殘值解碼器432依序將每一個二個位元二補數的碼解碼成一個十進位的值，以產生該些解碼量化殘值dqR。
情況三：假設該重建群組樣本尺寸等於3(rgss=3)，該第三殘值解碼器433會被致能。當輸入的群組 量等於3(gv=3)時，該第三殘值解碼器433利用該第一量化殘值至編碼字映射表(如表5)，依序將該編碼字尾的各編碼字進行解碼以產生三個解碼量化殘值dqR0~dqR2。當輸入的群組量等於4(gv=4)時，該第三殘值解碼器433利用該第二量化殘值至編碼字映射表(如表8)，依序將該編碼字尾的各編碼字進行解碼以產生四個解碼量化殘值dqR0~dqR3。一實施例中，該第三殘值解碼器433可建立一霍夫曼解碼樹當作該第一及第二量化殘值至編碼字映射表，並根據該群組量以及在相對應的霍夫曼解碼樹的位置，依序將該編碼字尾的各編碼字進行解碼，以產生該些解碼量化殘值dqR。
情況四：假設該重建群組樣本尺寸大於或等於4(rgss>=4)，該第四殘值解碼器434會被致能。當輸入的群組量等於3(gv=3)時，該第四殘值解碼器434依序將每一個具有rgss個位元的二補數碼轉換成一個十進位的值，以產生三個解碼量化殘值dqR0~dqR2。當輸入的群組量等於4(gv=4)時，該第四殘值解碼器434依序將每一個具有rgss個位元的二補數碼轉換成一個十進位的值，以產生四個解碼量化殘值dqR0~dqR3。
請注意，雖然上述實施例係以群組量等於3及4(gv=3,gv=4)為例作說明，但本發明不以此為限，可廣泛應用在gv>=2的情況下。
上述僅為本發明之較佳實施例而已，而並非用 以限定本發明的申請專利範圍；凡其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在下述申請專利範圍內。。
200‧‧‧可變長度編碼器
210‧‧‧分組單元
220‧‧‧尺寸決定單元
231~234‧‧‧殘值編碼器
260‧‧‧混合單元
270‧‧‧尺寸預測及編碼單元

Claims (22)

  1. 一種可變長度編碼器，包含：一尺寸決定單元，根據一目前群組中複數個量化殘值的尺寸決定一最大尺寸，並根據該最大尺寸決定是否致能一第一殘值編碼器；以及該第一殘值編碼器，當該最大尺寸等於1時，該第一殘值編碼器被致能，以根據一可變長度編碼方案，將該目前群組的該些量化殘值編碼成單一符號，以產生一第一編碼字尾。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之可變長度編碼器，更包含：一分組單元，耦接至該尺寸決定單元的輸入端，用以根據一群組量，將與一個像素區塊有關的複數個量化殘值分成複數個群組。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之可變長度編碼器，更包含：一第二殘值編碼器，當該最大尺寸等於2時，該第二殘值編碼器被致能，其中若該目前群組屬於一組事先定義的常見組合，該第二殘值編碼器即根據該可變長度編碼方案，將該目前群組的該些量化殘值編碼成單一符號以產生一第二編碼字尾，否則，該第二殘值編碼器利用二個位元，依序對該目前群組的各量化殘值進行編碼以產生該第二編碼字尾； 其中，該尺寸決定單元更根據該最大尺寸決定是否致能該第一殘值編碼器以及該第二殘值編碼器之其一。
  4. 如申請專利範圍第3項所記載之可變長度編碼器，更包含：一第三殘值編碼器，當該最大尺寸等於3時，該第三殘值編碼器被致能，以根據該可變長度編碼方案，依序將該目前群組的各量化殘值編碼以產生一第三編碼字尾；其中，該尺寸決定單元更根據該最大尺寸決定是否致能該第一殘值編碼器、該第二殘值編碼器以及該第三殘值編碼器之其一。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載之可變長度編碼器，更包含：一第四殘值編碼器，當該最大尺寸大於3時，該第四殘值編碼器被致能，以根據該最大尺寸的位元數，依序對該目前群組的各量化殘值進行編碼以產生一第四編碼字尾；其中，該尺寸決定單元更根據該最大尺寸決定是否致能該第一殘值編碼器、該第二殘值編碼器、該第三殘值編碼器以及該第四殘值編碼器之其一。
  6. 如申請專利範圍第5項所記載之可變長度編碼器，更包含：一尺寸預測及編碼單元，耦接至該尺寸決定單元，用以接收該最大尺寸以及該目前群組的該些量化殘值之尺寸、根據一先前群組中複數個量化殘值之尺寸決定該目前群組的一預測尺寸、以及對該最大尺寸以及該預測尺寸之間的一差值進行編碼，以產生一編碼字首；以及 一混合單元，用以混合該編碼字首與該第一編碼字尾、該第二編碼字尾、該第三編碼字尾及該第四編碼字尾之其一，以產生一編碼位元流。
  7. 如申請專利範圍第5項所記載之可變長度編碼器，更包含：一尺寸編碼器，耦接至該尺寸決定單元，用以接收該最大尺寸以及將該最大尺寸進行編碼，以產生一編碼字首；以及一混合單元，用以混合該編碼字首、與該第一編碼字尾、該第二編碼字尾、該第三編碼字尾以及該第四編碼字尾之其一，以產生一編碼位元流。
  8. 如申請專利範圍第1項所記載之可變長度編碼器，其中該可變長度編碼方案係霍夫曼編碼、指數哥倫布編碼、萊斯編碼以及算術編碼之其一。
  9. 一種可變長度編碼方法，適用於一空間預測編碼系統，包含以下步驟：根據一目前群組中複數個量化殘值的尺寸決定一最大尺寸；以及當該最大尺寸等於1時，根據一可變長度編碼方案，將一目前群組中多個量化殘值編碼成單一符號以產生一第一編碼字尾。
  10. 如申請專利範圍第9項所記載之方法，更包含：根據一群組量，將與一個像素區塊有關的複數個量化殘 值分成複數個群組。
  11. 如申請專利範圍第9項所記載之方法，更包含：當該最大尺寸等於2時，若該目前群組屬於一組事先定義的常見組合，則根據該可變長度編碼方案，將該目前群組的該些量化殘值編碼成單一符號以產生一第二編碼字尾，否則，利用二個位元，依序對該目前群組的各量化殘值進行編碼以產生該第二編碼字尾。
  12. 如申請專利範圍第11項所記載之方法，更包含：當該最大尺寸等於3時，根據該可變長度編碼方案，依序對該目前群組的各量化殘值進行編碼以產生一第三編碼字尾。
  13. 如申請專利範圍第12項所記載之方法，更包含：當該最大尺寸大於3時，根據該最大尺寸的位元數，依序對該目前群組的各量化殘值進行編碼以產生一第四編碼字尾。
  14. 如申請專利範圍第13項所記載之方法，更包含：根據一先前群組中複數個量化殘值之尺寸，決定該目前群組的預測尺寸；將該最大尺寸以及該預測尺寸之間的一差值進行編碼，以產生一編碼字首；以及混合該編碼字首與該第一編碼字尾、該第二編碼字尾、該第三編碼字尾及該第四編碼字尾之其一，以產生一編碼 位元流。
  15. 如申請專利範圍第13項所記載之方法，更包含：將該最大尺寸進行編碼，以產生一編碼字首；以及混合該編碼字首、與該第一編碼字尾、該第二編碼字尾、該第三編碼字尾以及該第四編碼字尾之其一，以產生一編碼位元流。
  16. 如申請專利範圍第9項所記載之方法，其中該可變長度編碼方案係霍夫曼編碼、指數哥倫布編碼、萊斯編碼以及算術編碼之其一。
  17. 一種可變長度解碼器，包含：一尺寸解碼單元，用以接收包含一編碼字首以及一編碼字尾的編碼位元流，以及將該編碼字首解碼成一目前群組的一重建最大尺寸，以致能一第一殘值解碼器、一第二殘值解碼器以及一第三殘值解碼器之其一；該第一殘值解碼器，當該重建最大尺寸等於1時，該第一殘值解碼器被致能，以根據一可變長度解碼方案，將具一編碼字形式的該編碼字尾解碼成該目前群組的N個解碼量化殘值；該第二殘值解碼器，當該重建最大尺寸等於2時，該第二殘值解碼器被致能，以根據該可變長度解碼方案，將具一編碼字形式的該編碼字尾解碼成該目前群組的N個解碼量化殘值，其中，若該可變長度解碼方案無法解碼該編碼 字尾，該第二殘值解碼器依序將該編碼字尾中各二個位元的碼解碼成一個十進位值；以及該第三殘值解碼器，當該重建最大尺寸等於3時，該第三殘值解碼器被致能，以根據該可變長度解碼方案，將該編碼字尾中各個編碼字進行解碼；其中，N>=2。
  18. 如申請專利範圍第17項所記載之可變長度解碼器，更包含：一第四殘值解碼器，當該重建最大尺寸大於3時，該第四殘值解碼器被致能，以據該可變長度解碼方案，將該編碼字尾中各M個位元編碼字進行解碼；其中，該尺寸解碼單元更根據該重建最大尺寸，以致能該第一殘值解碼器、該第二殘值解碼器、該第三殘值解碼器以及該第四殘值解碼器之其一；以及其中，M表示該目前群組的重建最大尺寸。
  19. 如申請專利範圍第17項所記載之可變長度解碼器，其中該尺寸解碼單元將該編碼字首解碼為一解碼字首值、根據一先前群組的一重建最大尺寸決定該目前群組的一預測尺寸、以及將該解碼字首值及該預測尺寸相加以產生該目前群組的該重建最大尺寸。
  20. 一種可變長度解碼方法，適用於一空間預測解碼系統，包含以下步驟：接收一編碼位元流，該編碼位元流包含一編碼字首以及 一編碼字尾；將該編碼字首解碼成一目前群組的一重建最大尺寸；當該重建最大尺寸等於1時，根據一可變長度解碼方案，將具一編碼字形式的該編碼字尾解碼成該目前群組的N個解碼量化殘值；當該重建最大尺寸等於2時，根據該可變長度解碼方案，將具一編碼字形式的該編碼字尾解碼成該目前群組的N個解碼量化殘值，其中若該可變長度解碼方案無法解碼該編碼字尾，則依序將該編碼字尾中各二個位元的碼解碼成一個十進位值；以及當該重建最大尺寸等於3時，根據該可變長度解碼方案，依序對該編碼字尾中各個編碼字進行解碼；其中，N>=2。
  21. 如申請專利範圍第20項所記載之方法，更包含：當該重建最大尺寸大於3時，根據該可變長度解碼方案，依序對該編碼字尾中各M個位元的編碼字進行解碼；其中，M表示該目前群組的重建最大尺寸。
  22. 如申請專利範圍第20項所記載之方法，其中該將該編碼字首解碼的步驟更包含：將該編碼字首解碼為一解碼字首值；根據一先前群組的一重建最大尺寸，決定該目前群組的一預測尺寸；以及 將該解碼字首值及該預測尺寸相加以產生該目前群組的重建最大尺寸。
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