TW441198B - Quantization matrix for still and moving picture coding - Google Patents

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TW441198B TW087101631A TW87101631A TW441198B TW 441198 B TW441198 B TW 441198B TW 087101631 A TW087101631 A TW 087101631A TW 87101631 A TW87101631 A TW 87101631A TW 441198 B TW441198 B TW 441198B
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Description

經濟部中央標準局員4消費合作社印製 妒，· 44，，c：，； Λ7 _____ __B7 五、發明説明（1) 本發明在非常高壓縮下之靜止及活動圖像的編碼 上係尤其有用的。它係適合於在標準電話線上的視訊會議 應用及其他需要高壓縮的應用上使用。 在很多壓縮演算法中，解碼圖像之某種形式的損失係 5被預期的。產生良好結果之一種典型的壓縮方法係藉著在 取代像素域之變換域上量化該訊號來引進這損失。該等變 換的例子是為離散餘弦變換，DCT 、子波變換和次頻帶分 析濾波器。在一以變換為基礎的壓縮演算法中，該圖像被 轉換成該變換，域而且一量化方案被施加到該等係數來降低 10資訊量。該變換具有集t能量到一些係數的效果而且雜訊 能夠在不影響該重新構築之圖像之理解視覺品質下被引進 這些係數内。 眾所週知的是，具有在不同係數上之量化上之不同比 重之某些形式的人類視覺理解系統能夠提升理解視覺品 15 質。在如該 IS〇/IEC JTC1/SC29/WG11 IS_13818_ 2(MPEG2)般的編碼標準中，該等dct係數的量化係由該 量化矩陣衡量。一缺陷的矩陣係被正常地使用，不管該编 碼15可以選擇發送該量化矩陣之最新的值到該解碼器。這 是透過在位元流首標上的發訊號來完成。 20 以該MPEG—2視頻標準為基礎之發送量化矩陣的習知 技術，如果使用一特殊量化矩陣的位元發訊號被設定為"工” 的話’係發送6 4個各為g _位元的固定值。 在較高頻率帶之位置上之矩陣的值實際上係不被使 用’尤其係在大量化步距被使用之非常慢的位元速率編碼 __;___第4頁 ㈣尺度顧中_家縣（CNS ) A4規格（：]()χ 297公穿, ~~ - - ^^i ^ — ------ Φ (請先閲讀背面之注項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 ι 44Π 98 A7 _______ 五、發明説明（2) 方面，或者係在具有非常平紋理或具有良好運動補償的輸 入方塊方面。 在以上的習知技術令也可以發現的是，就任何在不同 應用上使用的量化矩陣而言’量化矩陣的第—值經常係設 5疋為八，不官它是低位元速率編碼抑或是高位元速率編碼。 這方法的其中一個問題是需要被發送作為該量化矩陣 之部份的資訊量。在一典型的情況中，各為8位元的全部 64個係數係被要求。這表示總數為S12位元。如果三個 不同的量化矩陣係被要求給三個頻帶的色彩資訊的話，那 1〇麼總計的位元將會是該量的三倍。這表示低位元速率傳輸 需要太多的費用。其引致太長的準備時間或者潛伏在傳輸 上該矩陣在傳輸中途改變的結果。 第二個要解決的問題是人類視覺系統的空間遮蔽。在 平直區中的雜訊比在紋理區中的雜訊係更可見的。因此， 15施加相同的矩陣到所有的區域不是一個良好的解決方法， 因為該矩陣係整體地作最有效的運用而不是局部地調節到 該等局部區域的有效部份。 第三個要解決的問題為Dc之可變量化矩陣的位元節 省。在量化矩陣中的第一值就較高位元速率與平直區而言 2〇係被縮減而就較低位元速率與紋理區而言係被增加。 為了解決以上問題來降低傳輸資料，本發明之一種用 於將靜止及活動圖像之量化矩陣編碼的編碼方法，包含： 持有一缺陷量化矩陣，該缺陷量化矩陣包括數個具有預定 值的量化元素；產生-特定量化矩陣，該特定量化矩陣包 ---------第5頁 本紙張尺度適种關家縣(CNS ) -—--------1 IJ ------裝 1------計-------泉 (請先閲讀背面之注意事項再填艿本頁) 441198 Λ7 B7 經濟'邵中央榡準局員工消費合作社印製 五、發明説明（3) 一~ 括數個具有選擇值的量化元素；以預定之曲折型態讀取該 特疋量化矩陣；在以該預定之曲折型態讀取時在一選擇位 置終止該特定量化矩陣的讀取，並且產生該特定量化矩陣 的早別部份；在該特定量化矩陣之該早前部份的量化元素 5之後加上一結束碼；從一個緊在該選擇位置之後的位置開 始以該預定之曲折型態讀取該缺陷量化矩陣，並且產生該 缺陷量化矩陣的一後部份；及將該特定量化矩陣的該早前 部份與該缺陷量化矩陣的該後部份合成來形成一合成量化 矩陣。 根據本發明之一種用於將靜止及活動圖像之量化矩陣 解碼的解碼方法，包含：持有一缺陷量化矩陣，該缺陷量 化矩陣包括數個具有預定值的量化元素；接收數個量化元 素和一結束碼；以一預定的曲折型態將所接收的該等量化 兀素疋位來形成一早前部份，並且在镇測到該結束碼的時 候:止所接收之該等量化元素的定位；以該預定的曲折型 態從-個緊在該早前部份之後的位置讀取該缺陷量化矩 陣，並且形成具有來自該缺陷量化矩陣之量化元素的一後 1份；及㈣特定量化矩陣的該早前部份與該缺陷量化矩 陣的該後部份合成來形成一合成量化矩陣。 :據本發明…種用於將靜止及活動圖像之量化矩陣 陷量化2 ^，包含：―保持元件’該保持元件持有一缺 匕矩陣，該缺陷量化矩陣包括數個具有預定 產生元件’該產生元件產生-特定量化矩陣，該 .疋里化矩陣包括數個具有選擇值的量化元素：_讀取元 第6頁 請 聞 讀 背 1¾ 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 裝 10 15 20 (210X29,公漦 訂 泉 441198 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 Λ7 Β7 五 '發明説明（4) 件，該讀取元件以一預定曲折型態讀取該特定量化矩陣； —終止兀件，該終止元件在以該預定曲折型態讀取該特定 量化矩陣時在一選擇位置終止該特定量化矩陣的讀取，並 且產生該特定量化矩陣的一早前部份：一加法元件，該加 5法疋件在該特定量化矩陣之該早前部份的量化元素之後加 上一結束碼；一讀取元件，該讀取元件以該預定曲折型態 從一個緊在該選擇位置之後的位置開始讀取該缺陷量化矩 陣，並且產生該缺陷量化矩陣的一後部份；及一合成元件， 該合成70件把該特定量化矩陣的該早前部份與該缺陷量化 1〇矩陣的該後部份合成來形成一合成量化矩陣β 根據本發明，一種用於將靜止及活動圖像之量化矩陣 解碼的解碼器，包含：一保持元件，該保持元件持有一缺 陷量化矩陣，該缺陷量化矩陣包括數個具有預定值的量化 兀素，一接收元件，該接收元件接收數個量化元素和一結 15束碼；一定位元件，該定位元件以一預定的曲折型態將所 接收的該等量化元素定位來形成—早前部份，並且在⑽ 到該結束碼的時候終止所接收之該等量化元素的定位丨 -讀取元件，該讀取元件以該預定的曲折型態從—個緊在 該早前部份之後的位置讀取該缺陷量化矩陣，並且形成具 有來自該缺陷量化矩陣之量化元素的一後部份；及一合成 元件’該合成元件把該特定量化矩陣的該早前部份與該缺 陷量化矩陣的該後部份合成來形成_合成量化矩陣。 其他進一步的問題係由下面的手段解決。 一缺陷矩陣係被設計來允許可變數目的㈣值由 _____ 第7頁 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇χ:9?公淹） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
441198 A7 B7 經濟、邵中央標草局員工消費合作社印製 五、發明説明（5) 碼器更新=這種以不同程度調節該矩陣到圖像内容的方法 於此後係被稱為截切量化矩陣。 這截切量化矩陣可以藉著檢查編碼位元速率、編碼圖 像的複雜度、以及其他方面來決定。它經常需要少數的非 5零值，其係通常集中於DC和最先幾個AC係數，尤其係在 低位7C速率編碼上。再者，這些非零值可以被微分編碼’ 而且少於8 -位元的每個值會被使用來編碼該等不同的值。 該等量化加權值係根據該方塊的有效部份來被按比例 做成。 10 該等量化加權值係根據該方法的量化步距尺寸來被按 比例做成。 本發明提供一種藉由節省位元和適用於個別方塊來增 加使用量化矩陣之效率的方法。 量化矩陣係根據不同編碼位元速率，及其他方面來以 15這方式決定：只有量化矩陣中的最先幾個值被設定為具有 若干加權的非零，而其他係被截切到零，其係不被編碼和 傳輸。 這截切量化矩陣係以曲折或者其他方式來被掃描、與 數個非零值一起被微分地編碼和傳輸、或者由特殊符號終 20 止。 該加權比例可以藉著檢查在量化之後剩下之係數的數 目來作調節’因為剩下之係數的數目可以反映該方塊的有 效部份。如果在量化之後只有DC係數剩下的話，那麼因 為係平直區，故DC的加權比例應該比8小或者等於8 ， _ 苐8頁 (請先間讀背面之注意事項再填蹲本I) ,裝· 訂 線-----—--------- 本紙張尺度適用f國國家標率（CNS j Μ規格（210χ 公缓） 441 1 98λ7 ____ _Β7 五、發明説明（6) 反之’如果有彳艮多AC係數剩下的話，dC的加權比例可以 較大’例如係量化步距的兩倍。相同的調節係可以對AC 係數的加權比例做成。 第1 A圖顯示一缺陷量化矩陣之例子的圖示。 5 第1 B圖顯示一特定量化矩陣之例子的圖示。 第2 A圖顯示本發明之一截切量化矩陣。 第2 B圖顯示一特定量化矩陣之另一例子的圖示。 第3圖顯示本發明之一合成量化矩陣之例子的圖示b 第4圖是為本發明之一編碼器的方塊圖。 10 第5圖是為本發明之一解碼器的方塊圖。 第6圖疋為顯示其中一種用以將該截切量化矩陣編碼 之方式的方塊圖。 第7圖顯示一比例截切量化矩陣之例子的圖示，其係 僅對DC的值定比例。 15 第8圖疋為顯示在一截切量化矩陣中之£^係數之定 比例步驟的流程圖。 經濟部中央標準局負Η消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁〕 第9圖疋為用以將該按比例做成之截切量化矩陣解碼 之解碼器的方塊圖。 目前的實施例係被分割成兩個部份。該實施例的第一 2〇部份描述該載切量化矩陣。該實施例的第二部份描述該適 合之量化步距尺寸定比例的運作。 第1A圖顯示内亮度（intra Luminan㈤ (工ntra-γ)圖框編碼用之缺陷量化矩陣的一例子，而第 1 B圖顯示更粗糙地量化該等高頻係數之特定量化矩陣的 -______ 第9頁 表纸張尺度通用中國國家標準（CN.S J Α4規格（21〇χ 297公雙} 經濟.邓中央標準局員工消費合作杜印製 ^ 441198 at _ ______B7 五、發明説明（7) 一例子。 第2 A圖是為由本發明所提出之截切量化矩陣的—例 子。這實施例的重點係在於在要被傳輸之量化矩陣中的數 個值可以比64少。這尤其在非常慢位元速率編碼上係特 5別有用的’僅係最先2或者3個值係被要求。 第4圖顯示本發明之使用靜止及活動圖像之量化矩陣 的編碼器。該編碼器包括一：QCT轉換器32、一量化器34、 和一可變化長度編碼單元4 9。一用以在，例如，每一巨大 方塊後產生量化參數的QP產生器36係被設置。該量化參 10 數 可以在每一巨大方塊後使用預定的方程式計算出來，或者 從一檢視表選擇出來^所得到的該等量化參數係被施加至 該量化器34和一解碼器，該解碼器將會於稍後配合第5 圖 15 作描述。 在第4圖中’該編碼器更包括一特定QM產生器38， 該特定QM產生器3 8係用以產生以一矩陣型態排列的特定 里化元素。該等成矩陣排列的特定量化元素係在每一由數 層所構成的視頻目標層（VOL)後產生。該等成矩陣qm排 20列之特定量化元素的例子係顯示於第1 B圖和第2 B圖 中。在視頻資料係以較少資料量發送的情況中（像在位元 速率係慢’或者在影像係簡單時），在第1 B圖中所顯示的 該等特定量化元素係被使用，其中，大量的量化元素，像 2 0 〇般’係被使用於高頻區。該等特定量化元素可以藉著 _ ___ _第⑴頁 本紙狀度賴（CNS ) A4g(:丨0^—297公沒) ' --- 1^----------^----,——’玎------^ (請先閲讀背面之注意事項'再填巧本頁) 羡，44] 9.) Λ7 B7 五、發明説明（8) 計算或者藉著使用一適當的檢視表來獲得。一選擇器37 係被設置俾可選擇在計算中所使用的參數，或者從該檢視 表選擇成矩陣排列之適當的量化元素。該選擇器37可以 由使用者手動地操作或者根據該影像的種類（真實圖像或 5 者圖形圖像）或者該影像的品質來自動地操作。 該等成矩陣QM排列的特定量化元素係被施加至一截 切器4〇。如由第2A圖的點線所顯示般，該截切器4〇係 用一曲折掃描器4 8控制來以從一 DC組件到較高頻率組件 的一曲折型態讀取該等成矩陣QM排列的特定量化元素。 10當該截切器讀取預設數目之成矩陣排列的特定量化元 素時’從方塊38之矩陣QM的進一步曲折讀取係被終止。 其後，一結束碼，像一個零般，係由一結束碼加法器加到 該預設數目之特定量化元素的末端。該預設數目係由一設 定單元3 9決定’該設定單元3 9係由使用者手動地操作或 經濟部中央標準局員工消費合作社印袈 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 15者根據該圖像的種類或品質來自動地操作。根據在第2 a 圖令所顯示的例子’該預設數目為十三。因此，在該曲折 讀取的終止之前將會有十三個特定量化元素被讀取。這些 被讀取的量化元素係被稱為在早前部份中的量化元素，因 為它們係在該等成矩陣QM排列之特定量化元素之曲折讀 20取的早前部份内。在該早前部份内的該等量化元素係被發 送到一合成QM產生器44，而且加上該結束碼之相同的量 化元素係被發送到在第5圖中所顯示的一解碼器。在該早 前部份内之有該結束碼接在後面的一串這些量化元素係被 稱為一簡化資料QMt。 ____ 第11頁
嫌關家縣（cwX^驗29 丁~ --------I A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 441198 ________________B7 五、發明説明（9) ^~ 缺陷QM產生α 46係被設置俾可儲存以矩陣型態排 列的缺陷量化元素’如在第丄A圖中所顯示般。這些缺陷 量化元素亦係在曲折掃描器48的控制之下以曲折型態來 讀取。 5 —合成⑽產生器44係被設置俾可產生以矩陣型態排 列的合成量化元素。在該合成QM產生_ 44巾，從該截切 器40獲得之在該早前部份内的該等特定量化元素，和來 自該缺陷⑽產生器46之在一後部份（除了該早前部份之 外的叫固部份）内的該等缺陷量化元素係被合成。因此， 10該合成QM產生器44使用該等在該早前部份㈣特定量化 元素和該等在該後部份内的缺陷量化元素來合成該等成矩 陣排列的合成量化元素。 第3圖顯示成矩陣排列之合成量化元素的一例子，其 中該早則部伤F係填有該等特定量化元素而該後部份l 15係填有該等缺陷量化值。 ^在該量化器3 4中，該等成矩陣型態的DCT係數COF係 藉著使用來自該合成QM產生器44之成矩陣排列的該等合 ，量化7L素，和來自該Qp產生器36的量化參數來被 量化。然後，該量化器Μ產生成矩陣型態的量化DCT係 2〇數C〇F,。該等係數C0Fi」和COF'ij具有下面的關係（i 和：Ϊ為在1與8之間，包含，的正整數）。 C0F'ij ΰ： (COFij/QMij * QP) 在這裡，QMij代表從合成QM產生器44產生之成矩 陣排列的量化元素，Qp代表從Qp產生器36產生的量化 ------------ 第 12 莨 T紙張尺度適1-——」 II--^------辦衣------,π------咸-------- 1·", , —7ί ----------- (請先閱讀背面之注意事項再填艿本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 卜 44 t 1 9 q A7 ______________ B7 五、發明説明（η) - 參數。該等量化DCT係數C〇Fl然後係進一步在該可變化 長度編碼單元49内編碼，而壓縮視頻資料VD係從該單元 49輸出並且被施加到在第5圖中所顯示的該解碼器。 第5圖顯示本發明之使用靜止及活動圖像之量化矩陣 5的解碼器。該解碼器包括一可變化長度解碼單元50、一逆 向量化器52、一逆向DCT轉換器62、一結束碼偵測器％、 一合成QM產生器54、一缺陷QM產生器58、和一曲折掃 描器6 0。 該缺陷QM產生器58儲存一缺陷量化矩陣，像在第1 10 A圖中所顯示的一樣。請注意的是，儲存於該缺陷產 生器58内的缺陷量化矩陣係與儲存於在第4圖中所顯示 之該缺陷QM產生器46内的相同。該合成qm產生器54 和該曲折掃描器60係實質上分別與在第4圖中所顯示的 該合成QM產生器44和該曲折掃描器48相同。 15 從第4圖之編碼器傳輸出來的該視頻資料VD係被施 加至該可變化長度解碼單元50。同樣，該量化參數Qp係 被施加至逆向量化器52，而該簡化資料QMt係被施加至 該結束碼偵測器5 6。 如上所述’該簡化資料QMt包括在該矩降中之早前部 20份内的特定量化元素。該等特定量化元素係由曲折掃描器 60作曲折掃描並且儲存於該合成Qm產生器54的該早前 部份内。然後，當該結束碼由該結束碼偵測器5 6偵測到 時’來自該結束碼偵測器5 6之該等特定量化元素的供應 終止，接著，來自該缺陷QM產生器58的該等缺陷量化元 _____ 第13頁 i緣尺度通用中國國家標革（CNS) Αιί規ϋΠχ297公楚、} 一 ^ —-__ 丨^I ' t 裳------訂-------線 (請先閎讀背面之注意事項再填；本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 ，λ, ---- __Β7 五、發明説明（1$ 素係在該合成QM產生器54的該後部份内被曲折掃描。 因此’在第5圖中之該合成qm產生器54中所產生的 該合成量化矩陣係與在第4圖中之該合成QM產生器44中 所產生的該合成量化矩陣相同。由於該合成量化矩陣可以 5使用該簡化資料⑽匕來再生，以從編碼器傳輸至解碼器的 較少資料來再生高品質影像係有可能的。 第6圖顯示編碼和傳輸該截切量化矩陣的其中一種方 式。 在這裡，該單元1是為在該單元2中藉著檢查不同 10編碼位元速率、不同編碼圖像尺寸等等來決定的截切量化 矩陣。在單元1内的χ1,χ2,χΐ • •是為那些用來把在與 乂1,又2,父3,__..相同之位置中之8乂8]：)(：!(11係數之方塊量 化的非零量化矩陣值。在該單元1内之具有零值之量化矩 陣的其他部份表示該量化矩陣的缺陷值將會被使用^在該 15編碼器中’一 8XS方塊之DCT係數之相同的部份將會被 設定為零》 該單元3把在該單元1内之非零值掃描成一組資料， 較大的值係被集中於該組的最先部份。曲折掃描係被顯示 於此作為一例子。 !0 如在第6圖中所顯示般，該單元4顯示藉著減去相鄰 之值以獲得較小差值gxl'gx2.....來將該掃描資料編碼 的選擇部份，其進一步可以經過赫夫曼編碼或者其他熵編 碼方法處理。 與此同時’非零置化矩陣值亦係與那些非零值一起被· 第14頁 I. :¢-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ΐτι_-----^----.--I·___ • ml - - « · - - - - 本紙張尺度遘別中國國家嫖準（CNS ) Λ·ί規格（公廣） 經濟、部中央標準局負工消費合作社印製 *卜4幻丨98 A7 ___—____B7 五、發明説明（I " --- 編碼和傳輸至解碼器。將這資訊編碼係有不同的方式。最 簡單的方法是為藉著使用一固定8_位元來將該等非零量化 矩陣值編碼。另一種方法是為藉著使用一可變化長度=來 將該等非零量化矩陣值編碼，該可變化長度表係被設計來 5使用較少的位元來處理最頻繁的情況。 或者’如在第6圖中所顯示般，取代將非零量化矩陣 值編碼和傳輸’在最後的非零值，XN，或者最後的差值 =I，2,3,.·..)被編碼之後，一特殊符號係被插入至該 位元流來表示該非零量化矩陣編碼終止。這特殊符號可以 10是為一個在非零值編碼中不被使用的值，像零或者一負的 值般。 第7圖是具有比例因數s的截切量化矩陣，該比例因 數S係僅作為〇 C的權值。這比例因數係根據個別方塊的 有效部份來作調節。該有效部份資訊可以藉著檢查在量化 15 後剩下之AC係數的數目來獲得。χ1,χ2,χ3, . · , ,χ9是 為被使用來將8x8 DCT係數方塊量化之截切量化矩陣内 的非零值，而S是為用以將該最先值按比例放大/縮小來 調節DC係數之量化器的權值。 第8圖顯示有關量化矩陣内之最先值之定比例步驟的 20 細節。 該單元5藉著首先施加該截切量化矩陣、然後該方塊 在該時候所需的量化步距來將每個8x8方塊量化。該單元 6檢查在以上之量化後剩下之AC係數的數目，傳送到單 元7來決定在第7圖中之該權值S是要按比例放大抑或 第15頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（2丨ο X 297公绎； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- ▲ 經濟部中央標準局I工消費合作社印掣 r- 44 119 8 Α7 _______Β7 五、發明説明（〇 是按比例縮小。如果在單元5内完成的量化後剩下很多AC 係數的話’那麼該權值S可以係按比例放大，如在單元8中 所顯示般’否則係按比例縮小，如在單元9中所顯示般。 該單元10將該權值S定比例來調節該量化矩陣内的最先 5值’而該單元藉著使用該方塊A之最新調節的值來重 新量化該DC係數並且輸出所有的DC和AC係數到解碼器。 該按比例放大和縮小能夠根據當前的量化步距或者一 固定值來選擇某些值。 關於AC係數之其他量化矩陣值的調節可以採用類似 1〇 的方式。 具有適當量化步距尺寸定比例和截切量化矩陣的解碼 器係被顯示於第9圖中。 在第9圖中’該解碼位元流係被輸入至該解碼器。該 單元12會將該截切量化矩陣解碼，而該單元13會將每個 15方塊的量化步距解碼。該單元14會妁每個方塊的所有DC 和AC係數解碼◊該單元15會檢查不是零之ac係數的數 目’而比例因數會在單元中藉著使用從該單元15獲得 的資訊及跟隨與在該編碼器中相同的規範來被決定。每個 方塊的所有DC和AC係數可以藉著該解碼定比例量化矩陣 20和該解碼量化矩陣來在該單元17内逆向量化。最後，所 有逆向l化的係數被傳送至一逆向DCT變換編碼單元來重 新構築影像圖像。 下面的公式係用於量化和逆向量化： 量化： _ 第16頁 ^条尺度適用中國國家標準（〔阳）八4^^7"2丨0乂297公楚_)------ (請先閱讀背面之注意事項#填舄本頁) T裝·
,tT -4 4 119 8 A7 B7 、發明説明（0 就内DC而言： Level = | COF I // (QM/2) 就内AC而言： Level = COF | * 8/ (QP*QM) 就相互而言： Level = ( ! 8/(QP*QM) COF | - (QP*QM/32) ) * 逆向量化： 就内DC而言： 1 COF, 1 = Level * QM/2 就其他而言： 1 COF' 1 = 0 > 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 如果Level = 0的話 I COF' I = (2 * LEVEL + 1) * (QP*QM/l6)， 如果LEVEL Φ 0，（QP*QM/16)為奇數的話 I COF' I = (2 * LEVEL + 1) * (QP*QM/16) - i， 如果LEVEL Φ 0，（QP*QM/16)為偶數的話 其中： COF是為要被量化的變換係數。 LEVEL是為該變換係數之量化版本的絕對值。 COF'是為該重新構築的變換係數^ QP是為目前方塊的量化步距尺寸。 QM是為對應於要被量化之係數之量化矩陣的值。 QM的缺陷值是為16。 本發明使得量化矩陣依據編碼位元速率、編碼尺寸、 及人類視覺系統來作適當改變，因此許多位元可以藉著將 該量化矩陣截切和定比例及微分地將該矩陣的值編碼來節 省。因此，本發明會提升編碼效率，尤其係在非常慢位元 速率編碼方面。 第17頁 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210,< 2们公f ) I:----------^----,--1T------Λ1 {請先閔讀背面之注意事項再填寫本頁} 1198 Λ? B7 五、發明説明（1今 元件標號對照表 DCT轉換器 M 量化器 可變化長度編碼單元3UP產生器 料@產生胃37選擇器 曲折掃描器 合成QM產生器 P 早前部份 可變化長度解碼單元 62逆向DCT轉換器 合成QM產生器 60曲折掃描器 10 32 49 3 8 4 0 3 9 46 L 52 56 58 1 截切器 48 設定單元 44 缺陷QM產生器 後部份 50 逆向量化器 結束碼偵測器54 缺陷QM產生器 單元 2 單元 5 1 3 5 7 9 經濟部中央標率局負工消費合作社印繁 ο 2 元元元元元元元元 單單單單單單單單 6 8 元元元元元元元 單 單單單 單單單 . . 裝1τ------Μ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

  1. 經濟部智总財4.兑；«工消費合作社印袈 申請專利範圍 第87101 631號申請案申請專利範圍修正本 90.3.22. 1. 一種變換寫碼方法，其使用適當量化步距尺寸定比例 來將靜止及活動圈像從一編碼位元流解碼，藉此，該 解碼動作包含如下之步驟： 從該位元流摘取每一方塊的量化係數和該量化步 距尺寸的二進制表示法； 根據從該篁化步距尺寸及/或所摘取之該等量化 係數之局部統計表所導出的某些規範來決定比例因數 j 藉著將该解瑪量化步距尺寸和所決定之比例因數 組合來獲得每個不同方塊之量化步距尺寸的有效值； 使用該量化步距尺寸的有效值來逆向量化該等量 化係數； 藉著逆向變換運作來將該等逆向量化係數變換成 像素方塊；及 從該等像素方塊重新構築該圖像。 2_ 種變換寫碼方法*其使用一載切量化矩陣來將靜止 及活動圖像從一編碼位元流解碼’藉此，該解碑動作 包含如下之步驟： 摘取表示出現於在該編碼位元流令傳輸之截切量 化矩陣之係數之數目之值的二進制寫碼表示法； 從遠編碼位元流摘取該截切量化矩陣之該等係數 的二進制寫碼表示法； 從該編碼位元流摘取該量化步距尺寸的二進制寫 ^紙乐尺度遺用中國國家榡率（CNS ) Λ4規格（UlOx 公绛 i- ----------户------訂------% ί:-·-ι.ν1^ΐϊ背'51之注意事項再填寫本頁) -19- 44 1 1 ς Β8 C8 、申請專利範圍 ~' — 碼表示法和每一方塊的量化係數； I ----- --- I --丨^I --- - I- -I I ....... (-先^-订-之^患事項再填舄本頁) 使用所摘取之量化步距尺寸和量化矩陣來逆向量 化該等量化係數； 藉著逆向變換運作來將該等逆向量化係數變換成 像素方塊；及 從該等像素方塊重新構築該圖像。 3.—種變換寫碼方法，其使用適當量化步距尺寸定比例 和一載切量化矩陣來將靜止及活動圖像從一編碼位元 流解碼，藉此，該解碼動作包含如下之步驟： 摘取表示出現於在該編碼位元流中傳輸之載切量 化矩陣之係數之數目之值的二進制寫碼表示法； 從該編瑪位元流摘取該載切量化矩陣之該等係數 的二進制寫碼表示法； 從該編碼位元流摘取該量化步距尺寸的二進制寫 碼表示法和每一方塊的量化係數； 根據從該量化步距尺寸及/或所摘取之該等量化 係數之局部統計表所導出的某些規範來決定比例因數 t 經^,:''部^"財4"只工消費合作社印製 藉著將該等熵解碼矩陣值和所決定的該等比例因 數組合來獲得每個不同方塊之戴切量化矩陣的有效值 » 使用該量化步距尺寸和量化矩陣來逆向量化該等 量化係數； 藉著逆向變換運作來將該等逆向量化係數變換成 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（ΖΙΟκζπ公痒） -20- I^r'44119；, λ, Β8 Γ8 ______ D8 六、申請專利範圍 像素方塊；及 從該等像素方塊重新構築該圖像。 4 一種變換寫碼方法，其使用適當量化步距尺寸定比例和 一截切量化矩陣來將靜止及活動圖像從一編碼位元流解 碼，藉此’该解碼動作包含如下之步驟： 從該編碼位元流摘取該截切量化矩陣之該等係數 的數個二進制寫碼表示法直到一獨特的終止符號在該 編碼位元流中遇到為止； 從該編碼位元流摘取每個方塊的量化係數和該量 化步距尺寸的二進制寫碼表示法： 訂 根據從该量化步距尺寸及/或所摘取之該等量化 係數之局部統計表所導出的某些規範來決定比例因數 9 藉著將該等熵解碼矩陣值和所決定的該等比例因 數组合來獲得每個不同方塊之截切量化矩陣的有效值 9 使用該量化步距尺寸和量化矩陣來逆向量化該等 量化係數； 經濟部智慧时是局a;工消脅合作社印製 藉著逆向變換運作來將該等逆向量化係數變換成 像素方塊；及 從該等像素方塊重新構築該圖像。 5.如申請專利範圍第2、3或4項之方法，其中’從該 編碼位元流摘取該截切量化矩陣之該專係數的一進制 寫碼表示法’係進一步包含如下之步驟· -21 - 表紙伕尺度適用中囷國家標隼（CNS ) Λ4規格:97公;| 441 9 >· AS BB C8 D8 77、申請專利範圍 6. 經濟部智慧时iQ工消費合作钍印製 獲得該截切量化矩陣的該等微分值； 逆向微分編碼以上所獲得的差值來_維地構築該 戴切量化矩陣的原始值； 逆向曲折掃描或者其他掃描以上該一維構築的值 來形成該截切量化矩陣；及 藉著在後面增補該缺陷量化矩陣之對應的係數代 替在該截切量化矩陣中不被傳輸的係數來完成該截切 量化矩陣。 一種變換寫碼方法，其使用適當量化步距尺寸定比例 來將靜止及活動圖像編碼成一編碼位元流，藉此，該 編碼動作包含如下之步驟： 將一輸入影像取樣成數個由二維像素陣列組成的 方塊； 將所取樣的像素方塊轉換成變換域； 藉著施加所選擇之量化步距尺寸到該變換係數方 塊來將該變換係數方塊量化； 根據從該量化步距尺寸及/或所摘取之該等量化 係數之局部統計表所導出的某些規範來決定比例因數 藉著將該解碼量化步距尺寸和所決定之比例因數 組合來獲得每個不同方塊之量化步距尺寸的有效值； 使用該量化步距尺寸的有效值來重新量化該等變 換係數中的係數； 將該等最終的量化變換係數編碼並且發送寫碼資 本紙乐义度適用中國國家標車（CNS ) A4規格（：2Π)χ2ν7公舞） (^先閱讀背而之注意事項再蛾、疼本頁} i上衣 訂 -% . -22 - ^44 1 B8 D8 i六，申請專利範圍 . t 訊到解碼器。 7. 一種變換寫碼方法’其使用一截切量化矩陣來將靜止 及活動圖像編碼成一編碼位元流，藉此，該編碼動作 包含如下之步驟： 將一輸入影像取樣成數個由二維像素陣列組成的 方塊； 將所取樣的像素方塊轉換成變換域； 根據人類視覺系統找出該影像的——般且完整的 量化矩陣； 根據某些決定規範截切該完整的量化矩陣； 藉著施加該戴切量化矩陣和所選擇的量化步距尺 寸到該變換係數方塊來量化該變換係數方塊； 將表示出現於在該編螞位元流中傳輸之載切量化 矩陣之係數之數目之值的二進制寫碼表示法編碼； 將該載切量化矩陣之該等係數的二進制寫碼表示 法編碼成該編碼位元流；及 將每一方塊的量化變換係數和該量化步距尺寸的 二進制表示法編碼成該編碼位元流。 8，-種變換寫碼方& ’其使用適當量化步距尺寸定比例 和-載切量化矩陣來將靜止及活動圖像編碼成一編碼 位元流，藉此，該編碼動作包含如下之步驟： 將一輸入影像取樣成數個由二維像素陣列組成的 方塊； 將所取樣的像素方塊轉換成變換域； 核法，、度適财目巧縣（CNS >爾格（21。〇7公释-)-_---- ’ -23 - •';ΐ先閱·讀背Θ之注意事項再iAiH本頁) 訂 % AS m C8 DS 4^M 98 申請專利範圍 · 根據人類視覺系統找出該影像的一一般且完整的 量化矩陣； 根據某些決定規範截切該完整的量化矩陣； 藉著施加該戴切量化矩陣和所選擇的量化步距尺 寸到該變換係數方塊來量化該變換係數方塊； 根據從該量化步距尺寸及/或所摘取之該等量化 係數之局部統計表所導出的某些規範來決定比例因數 藉著將該等初始截切量化矩陣值和所決定的比例 因數組合來獲得每個不同方塊之截切量化矩陣的有效 值； 使用該截切量化矩陣的有效值來重新量化該等變 換係數中的係數； 將表示出現於在該編碼位元流中傳輸之截切量化 矩陣之係數之數目之值的二進制寫磚表示法編碼； 將該截切量化矩陣之該等係數的二進制寫碼表示 法編碼成該編碼位元流；及 將每一方塊之該最終量化變換係數和該量化步距 尺寸的二進制寫碼表示法編碍成該編碼位元流。 9· 一種變換寫碼方法’其使用一戴切量化矩陣來將靜止及 活動圖像編碼成一編碼位元流’藉此，該編碼動作包含 如下之步驟： 將一輸入影像取樣成數個由二維像素陣列組成的 方塊； -----------士衣------訂------% (請先5?讀背而之注意亨項再填寫本再} ¾.¾部%.¾时4.¾¾工消費合作社印製 -24- 8 8 8 8 A BCD ^ 441190 六、申請專利範圍 . 將所取樣的像素方塊轉換成變換域； 根據人類視覺系統找出該影像的一—般且完整的 量化矩陣； 根據某些決定規範戴切該完整的量化矩陣； 藉著施加該截切量化矩陣和所選擇的量化步距尺 寸到該變換係數方塊來量化該變換係數方塊； 將該載切量化矩陣之係數之的數個二進制寫碼表 示法編碼成該編碼位元流； 將表示該截切量化矩陣之末端的—特殊獨特符號 編碼成該編碼位元流；及 ,-11 將每一方塊的量化變換係數和該量化步距尺寸的 '一進制寫瑪表示法編瑪成該編碼位元流 IQ種變換寫碼方法’其使用適當量化步距尺寸定比例和 一截切量化矩陣來將靜止及活動圖像編碼成一編碼位元 流，藉此，該編碼動作包含如下之步驟： % 將一輸入影像取樣成數個由二維像素陣列組成的 方塊； 經濟部¾1.¾財.4¾¾工消費合作社印製 將所取樣的像素方塊轉換成變換域； 根據人類視覺系統找出該影像的--般且完整的 量化矩陣； 根據某些決定規範截切該完整的量化矩陣； 藉著施加該截切量化矩陣和所選擇的量化步距尺 寸到該變換係數方塊來量化該變換係數方塊； 根據從該量化步距尺寸及/或所摘取之該等量化 本紙張尺度適用中國國家榡準（C，NS ) M規格（2]〇χ π7公笮） -25 - AS B8 C8 D8 441 1 9 w 六、申請專利範圍 、 係數之局部統計表所導出的某些規範來決定比例因數 t 藉著將該等初始截切量化矩陣值和所決定的比例 因數組合來獲得每個不同方塊之截切量化矩陣的有效 值； 使用該截切量化矩陣的有效值來重新量化該等變 換係數中的係數； 將該截切量化矩陣之係數之的數個二進制寫碼表 示法編碼成該編碼位元流； 將表示該載切量化矩陣之末端的—特殊獨特符號 編碼成該編碼位元流；及 將每一方塊的最終量化變換係數和該量化步距尺 寸的二進制寫碼表示法編碼成該編碼位元流。 11，如申請專利範圍第7、8、9或1 〇項之方法，其中， 將該截切量化矩陣之該等係數的二進制寫碼表示法編碼 成該編碼位元流，係進一步包含如下之步驟： 曲折掃描或者其他掃描以上該戴切量化矩陣來形 成 維的值陣列；及 依照該一維掃描的順序將該戴切量化矩陣之以上 每個原始值之先前值從目前值減去來獲得微分值； 藉著烟寫碼法將該截切量化矩陣的該等微分值摘 寫碼俾可編碼成該位元流。 U如申請專利範圍第7、8、9或1〇之方法，藉此，該 等戴切規範包含根據該掃描順序決定該載切型態來獲得 表紙張尺度適^i國家^ ( CNS )~~~----- -26 - 「尤聞讀-;'而之注意事項再填^本頁) -_ % -."部智从)財4-?诗工"費合作社印製 4 4 ; Aei CS D8 六、申請專利範圍 ’ 需要作改變之最小數目之係數而剩下之係數係作為缺 陷值的步驟，及只選擇有改變之係數作為要在該位元 流中被編碼之該截切量化矩陣之部份的步驟。 U如申請專利範圍第1或6項之方法，藉此，決定該比 例因數和將該量化步距尺寸的值定比例進一步包含如 下之步驟： 檢查該量化變換係數方塊之非零AC係數的數目： 增加具有較多非零AC係數之方塊的比例因數而另 一方面縮減具有較少非零AC係數之方塊的比例因數； 施加該比例因數到該方塊之任何預定數目的係數 和最先的係數；及 使用與該解碼器中相同的規範在該編碼器中。 14如申請專利範圍第3、4、8或1 〇項之方法，藉此， 決定該比例因數和將該截切量化矩陣的值定比例進一步 包含如下之步驟： 檢查該量化變換係數方塊之非零AC係數的數目； 增加具有較多非零AC係數之方塊的比例因數而另 一方面縮減具有較少非零AC係數之方塊的比例因數； 施加該比例因數到該截切量化矩陣之任何預定數 目的係數和最先的係數；及 使用與該解碼器中相同的規範在該編碼器中。 15_如申請專利範圍第1或6項之方法，藉此，決定該比 例因數和將該量化步距尺寸的值定比例進一步包含如 下之步驟： 本紙伕尺度速用中固国家榡準（CNS > A4現格（ΙΜΟΧΖπ公嬸ΐ -----------乂------訂------今 (請先閱1?背Λ.·-·.;·-ϊ:&事項再蛾w本頁) -27- 4 4 Λ» B8 C8 D8 七、申請專利範圍 檢查該量化變換係數方塊之非零AC係數的數目； 施加一預定量化步距尺寸到具有AC係數之方塊的 DC係數而另一方面施加一第二選擇量化步距尺寸到沒 有AC係數之方塊的DC係數； 使用與該解碼器中相同的規範在該編碼器中， 16.如申請專利範圍第2或3項之方法，藉此，摘取表示出 現於該載切量化矩陣之係數之數目之值與該戴切量化矩 陣之該等係數的二進制寫碼表示法，包含如下之步驟： 藉著使用該位元流中之一固定或者可變化長度碼 來將出現於該載切量化矩陣_的該數個係數解碼；接 著 •1T 藉著一串在該位元流中之固定或者可變化長度碼 來將該截切量化矩陣的係數解碼，該_固定或者可變 化長度碼的數目係由出現於該載切量化矩陣中的該數 個係數決定。 17_如申請專利範圍第4項之方法，藉此，從該編碼位元流 經-部智慧时4^'&(工消費合作社印製 摘取該載切量化矩陣之係數之數個二進制寫碼表示法， 包含如下之步驟： 藉著β亥位元流中之一串固定或者可變化長度碼來 將該截切量化矩陣的該數個係數解碼而且只在遇到一 特殊獨特的終止符號時終止。 18.如申請專利範圍第7或8項之方法，藉此，將表示出現 於該截切量化矩陣之係數之數目之值與該截切量化矩陣 之該等係數的二進制寫碼表示法編碼，包含如下之 ： •28- ，44”9色 AgS C8 ------- DS 六、申請專利範圍 . 藉著使用該位元流中之—固定或者可變化長度碼 來將出現於4戴切量化矩陣中的該數個係數編碼；接著 ;ΐ先間訪背':!之注意事項再磧寫本頁) 藉著-串在該位元流令之固定或者可變化長度碼 來將該截切量化矩陣的係數編竭，該串固定或者可變 化長度碼的數目係由出現於該截切量化矩陣中的該數 個係數決定。 19. 如申請專利範圍第9或1 〇項之方法，#此，將該截切 量化矩陣m進制寫媽表示法編碼成該編碼位元 流’包含如下之步驟： 藉著一串在該位元流中之固定或者可變化長度碭 來將該截切量化矩陣的係數編碼，及插入一特殊獨特 的符號來表示該截切量化矩陣的末端。 20. 如申請專利範圍第卜3、6或8項之方法，其中，一 不同的比例因數係被導出以供該方塊中的各個係數用。 21·如申請專利範圍第2 ' 3、4、7、8、9或1 〇項之 球 方法，其中，一獨立的量化矩陣係被使用於圖像的亮度 與色度成分* 經濟部^u-〗si"^M工消費合作社印製 22.—種編碼方法，用於將靜止及活動圓像之量化矩陣編 碼，該方法包含： 持有一缺陷量化矩陣，該缺陷量化矩陣包括數個 具有預定值的量化元素； 產生一特定量化矩陣’該特定量化矩陣包括數個 具有選擇值的量化元素； 以預定之曲折型態讀取該特定量化矩陣；
    本紙張尺度適用中國國家橒準（CNS〉Α4规格（210X2^7公笮1 -29- 44119b AS B8 C8 _—08 |六、申請專利範圍 · 在以遠預定之曲折型態讀取時在一選擇位置終止 2ν先閣讀背❾之注意事項再填寫本頁) 該特定量化矩陣的讀取，並且產生該特定量化矩陣的 早前部份； 在該特定量化矩陣之該早前部份的量化元素之後 加上一結束瑪； 從一個緊在該選擇位置之後的位置開始以該預定 之曲折型態讀取該缺陷量化矩陣·，並且產生該缺陷量 化矩陣的一後部份；及 將該特定量化矩陣的該早前部份與該缺陷量化矩 陣的該後部份合成來形成一合成量化矩陣。 23· —種解碼方法，用於將靜止及活動圖像之量化矩陣解 碼，該方法包含： 持有一缺陷量化矩陣’該缺陷量化矩陣包括數個 具有預定值的量化元素； 接收數個量化元素和一結束碼； Λ-% 經、-#智慧財4局員工消費合作社印製 以一預定的曲折型態將所接收的該等量化元素定 位來形成一早前部份，並且在偵測到該結束碼的時候 終止所接收之該等量化元素的定位； 以該預定的曲折型態從一個緊在該早前部份之後 的位置開始讀取該缺陷量化矩陣，並且形成具有來自 該缺陷量化矩陣之量化元素的一後部份；及 把該特定量化矩陣的該早前部份與該缺陷量化矩 陣的該後部份合成來形成一合成量化矩陣。 24 一種编碼器’用於將靜止及活動圖像之量化矩陣編碼， 本紙張疋度遙用中國國家榡準（CNS > Μ現格（：!丨0X2V公埯、 -30- Λ：λ B8 C8 D8 44 六、申請專利範圍 · 該編碼器包含： 一保持元件’該保持元件持有一缺陷量化矩陣， 該缺陷量化矩陣包括數個具有預定值的量化元素； 一產生兀件，該產生元件產生一特定量化矩陣， 該特定量化矩陣包括數個具有選擇值的量化元素； 一讀取元件’該讀取元件以一預定曲折型態讀取 該特定量化矩陣； 一終止元件’該終止元件在以該預定曲折型態讀 取该特定量化矩陣時在一選擇位置終止該特定量化矩 陣的讀取’並且產生該特定量化矩陣的一早前部份； 一加法元件，該加法元件在該特定量化矩陣之該 早前部份的量化元素之後加上一結束碼； —讀取元件’該讀取元件以該預定曲折型態從一 個緊在該選擇位置之後的位置開始讀取該缺陷量化矩 陣，並且產生該缺陷量化矩陣的一後部份；及 —合成元件’該合成元件把該特定量化矩陣的該 早前部份與該缺陷量化矩陣的該後部份合成來形成一 合成量化矩陣。 25.種解碼器’用於將靜止及活動圖像之量化矩陣解碼 該解碼器包含： —保持元件’該保持元件持有一缺陷量化矩陣， 該缺陷量化矩陣包括數個具有預定值的量化元素； 一接收元件’該接收元件接收數個量化元素和一 結束喝； 本紙張尺度適用中國國CNS ) A4規格 .之··;α"ψ項再jA泠本頁) ，1T -31 - 441198 Μ Β8 C8 D8 中請專利範圍 一定位元件，該定位元件以一預定的曲折型態將 所接收的該等量化元素定位來形成一早前部份，並且 在偵測到該結束碼的時候終止所接收之該等量化元素 I 的定位； I 一讀取元件’該讀取元件以該預定的曲折型態從 —個緊在該早前部份之後的位置開始讀取該缺陷量化 矩陣’並且形成具有來自該缺陷量化矩陣之量化元素 的一後部份；及 一合成元件’該合成元件把該特定量化矩陣的該 早前部份與該缺陷量化矩陣的該後部份合成來形成一 合成量化矩陣。 26· —種解碼方法，其使用一裁切量化矩陣將寫碼圖像解 碼，該方法包含： 接收一個包括一編碼截切量化矩陣之位元流，該 位7L流在一曲折掃描順序中藉由解碼該截切量化矩陣 而被獲得； 摘取該寫碼截切量化矩陣直到一個指示一該寫碼 載切量化矩陣的結束之結束碼在一位元流中被遇到； 解碼一個摘取該寫碼戴切量化之結果（摘取-寫碼 載切量化矩陣）成為該截切量化矩陣； 使用該截切量化矩陣產生—量化矩陣； 解碼在該位元流中之一量化步距尺寸； 解碼在該位元流中之一量化DCT係數； 使用該解碼量化步距尺寸及該量化矩陣逆向量化 S紙張尺度中gjgj家標準（CNS .) A4規格（21Gx 公舞） ~ I -I— I -- I^i In i- — --. (^^1 i^n nf In Jn _____i ^^^1 ml (-先^-背-之注意事項再填:"本莧) -32- 44 t 19 8 六 B8 rs DS 、申請專利範圍 ’ 該等編碼量化DCT係數成DCT係數；以及 逆向變換該等DCT係數之DCT成為一圖像方塊。 27.如申請專利範圍第26項之解碼方法，其中該結束碼被設 定為一個設定值‘〇’ 。 28_如申請專利範圍第27項之解碼方法，其中該編碼載切量 化矩陣之每一元件以及該結束碼是一8位元之固定長度 碼。 29.—種產生一量化矩陣之方法，該量化矩陣在_逆向量化 步驟中被使用’藉以解碼一寫碼截切量化矩陣，該方法 包含： 偵測一個在一位元流中指示一該寫碼截切量化矩阵 的結束之結束碼； 摘取該寫碼載切量化矩陣直到該結束碼被遇到； 解碼一摘取該寫碼截切量化矩陣之結果（摘取-寫碼戴切 量化矩陣）成為包含一截切量化矩陣之_元件的—維陣列； 在一曲折掃描順序中轉換該一維陣列成為包含一戴 切量化矩陣之元件的二維陣列； 使用邊截切量化矩陣的·一維陣列產生該量化矩陣。 30·如申請專利範圍第29項之方法’其中該結束碼被設定為 一個設定值‘ 〇 ’ 。 31.如申請專利範圍第30項之方法，其中該寫碼截切量化矩 陣之每一元件以及該結束碼是一 8位元之固定長度碑。 本紙伕尺度邊用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210χ37公畛 請先"讀背"之注意事項再本頁) 訂
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