TWI492634B - 根據內容調適性二進制算數寫碼之寫碼器之二遍量化 - Google Patents

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Description

根據內容調適性二進制算數寫碼之寫碼器之二遍量化
本揭示案係關於數位視訊寫碼，及(更特定言之)用於支援根據內容調適性二進制算數寫碼(CABAC)之視訊寫碼過程的量化技術。
本申請案主張2008年1月8日申請之美國臨時申請案第61/019,830號及2008年2月21日申請之美國臨時申請案第61/030,454號的優先權，上述申請案之全文以引用的方式併入本文中。
數位視訊能力可併入至廣泛範圍之器件中，包括數位電視、數位直播系統、無線廣播系統、個人數位助理(PDA)、膝上型或桌上型電腦、數位相機、數位記錄器件、視訊遊戲器件、視訊遊戲機、蜂巢式或衛星無線電電話及其類似者。數位視訊器件實施諸如MPEG-2、MPEG-4或ITU-T H.264/MPEG-4第十部分：進階視訊寫碼(AVC)之視訊壓縮技術，以較有效率地傳輸及接收數位視訊資訊。視訊壓縮技術執行空間預測及時間預測以減小或移除視訊序列中所固有的冗餘。
圖框內寫碼依賴於空間預測來減小或移除給定寫碼單元內之視訊區塊之間的空間冗餘，給定寫碼單元可包含一視訊圖框、一視訊圖框之片段、圖片之群組或視訊區塊之另一定義單元。相比之下，圖框間寫碼依賴於時間預測來減小或移除視訊序列之連續寫碼單元之視訊區塊之間的時間冗餘。對於圖框內寫碼，視訊編碼器執行空間預測以基於相同寫碼單元內之其他資料來壓縮資料。對於圖框間寫碼，視訊編碼器執行運動估計及運動補償以追蹤兩個或兩個以上相鄰寫碼單元之相應視訊區塊的移動。
可由可用以建立或識別預測區塊之預測資訊及指示正經寫碼之區塊與預測區塊之間的差異之資料的剩餘區塊表示經寫碼之視訊區塊。在圖框間寫碼之狀況下，一或多個運動向量用以識別資料之預測區塊，而在圖框內寫碼之狀況下，預測模式可用以產生預測區塊。圖框內寫碼及圖框間寫碼均可定義若干不同預測模式，該等模式可定義不同區塊大小及/或用於寫碼之預測技術。亦可包括額外類型之語法元素以作為經編碼之視訊資料的部分以便控制或定義用於寫碼過程之寫碼技術或參數。
在基於區塊之預測寫碼之後，視訊編碼器可應用變換、量化及熵寫碼過程以進一步減小與剩餘區塊之通信相關聯之位元率。變換技術可包含離散餘弦變換或概念上類似之過程。或者，可使用小波變換、整數變換或其他類型之變換。在離散餘弦變換(DCT)過程中，作為一實例，變換過程將像素值之一集合轉換為可表示頻域中之像素值之能量的變換係數。將量化應用於變換係數，且量化通常涉及限制與任何給定變換係數相關聯之位元之數目的過程。熵寫碼包含共同地壓縮經量化之變換係數之序列的一或多個過程。
根據內容調適性二進制算數寫碼(CABAC)為當前在一些寫碼標準(諸如ITU-T H.264/MPEG4，AVC標準)中支援之一類型的熵寫碼技術。CABAC可涉及若干階段，包括二值化、內容模型選擇及二進制算數寫碼。在二值化中，將任何非二進制符號映射至二進制序列(有時候被稱作二進制串)。在內容模型化中，將模型機率分布指派至正經寫碼之元素(例如，符號)。接著，在後續二進制算數寫碼階段，將經指派之機率分布用以執行寫碼以便產生位元之序列，該等位元根據經指派之模型機率分布而形成正經寫碼之元素的經寫碼表示。
CABAC過程可藉由獲悉元素在給定內容中之機率而無損地壓縮定義視訊流之元素。CABAC通常比諸如內容調適性可變長度寫碼(CAVLC)技術之其他熵寫碼技術更有效率地壓縮資料，但可能對解碼器方面要求相當複雜的處理。ITU H.264/AVC設定中之CABAC較充分描述於以下出版物中：由Detlev Marpe、Heiko Schwarz及Thomas Wiegand在2003年7月發表於「IEEE Translations on Circuits and Systems for Video Technology」第13卷第7號中的「H.264/AVC視訊壓縮標準中之根據內容調適性二進制算數寫碼(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding in the H.264/AVC Video Compression Standard)」。
大體而言，本揭示案描述可用以量化視訊寫碼過程之視訊區塊之係數的量化技術，該視訊寫碼過程支援根據內容調適性二進制算數寫碼(CABAC)。所描述之技術可藉由在量化過程期間執行及/或估計CABAC步驟中的一些步驟而在量化過程期間考慮到了CABAC。該等技術可用以在視訊寫碼之量化步驟中達成寫碼速率與失真之間的所要平衡。根據該等技術，可執行二遍過程。(例如)在將視訊區塊之不同係數視作最後非零係數的順序遍中，在第一遍中，估計視訊區塊的最後非零係數。接著，在第二遍中。基於經估計之最後非零係數實際上為最後非零係數之假設而產生所有係數。
在一實例中，本揭示案提供一種量化支援CABAC之視訊寫碼過程之視訊區塊之係數的方法。該方法包含：估計視訊區塊之最後非零係數；及基於經估計之最後非零係數實際上為視訊區塊之最後非零係數之假設而產生視訊區塊之一量化係數集合。
在另一實例中，本揭示案提供一種經組態以量化支援CABAC之視訊寫碼過程之視訊區塊之係數的裝置。該裝置包含：量化單元，其估計視訊區塊之最後非零係數，及基於經估計之最後非零係數實際上為視訊區塊之最後非零係數之假設而產生視訊區塊之一量化係數集合。
在另一實例中，本揭示案提供一種量化支援CABAC之視訊寫碼過程之視訊區塊之係數的器件。該器件包含： 用於估計視訊區塊之最後非零係數的構件；及用於基於經估計之最後非零係數實際上為視訊區塊之最後非零係數之假設而產生視訊區塊之一量化係數集合的構件。
在另一實例中，本揭示案提供一種經組態以量化支援CABAC之視訊寫碼過程之視訊區塊之係數的器件，該器件包含寫碼單元及傳輸器，寫碼單元包括量化單元及CABAC單元。量化單元估計視訊區塊之最後非零係數，基於經估計之最後非零係數實際上為視訊區塊之最後非零係數之假設而產生視訊區塊之一量化係數集合，及輸出經產生之量化係數集合。CABAC單元接收經產生之量化係數集合，對經產生之量化係數集合執行CABAC以將經產生之量化係數集合熵寫碼成位元流，及輸出位元流。傳輸器傳輸位元流。
本揭示案中所描述之技術可以硬體、軟體、韌體或其任何組合來實施。若以軟體實施，則軟體可執行於諸如微處理器、特殊應用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)或數位信號處理器(DSP)之一或多個處理器中。執行該等技術的軟體最初可儲存於電腦可講媒體中且且被載入於處理器中並被執行。
因此，本揭示案亦涵蓋一種電腦可讀媒體，其包含在執行後即使器件量化支援CABAC的視訊寫碼過程中之視訊區塊之係數的指令，其中指令使器件估計視訊區塊之最後非零係數，及基於經估計之最後非零係數實際上為視訊區塊之最後非零係數之假設而產生視訊區塊之一量化係數集合。
在隨附圖式及以下描述中闡述本揭示案之一或多個態樣的細節。本揭示案中所描述之技術的其他特徵、目標及優勢將自描述及圖式且自申請專利範圍顯而易見。
圖1為說明可實施本揭示案之技術的一例示性視訊編碼及解碼系統10的方塊圖。如圖1中所展示，系統10包括一源器件12，其經由通信頻道15將經編碼之視訊傳輸至目的地器件16。源器件12及目的地器件16可包含廣泛範圍之器件中的任一者。在一些狀況下，源器件12及目的地器件16包含無線通信器件(諸如無線手機，所謂的蜂巢式或衛星無線電電話)或可經由通信頻道15傳達視訊資訊之任何無線器件(在該狀況下，通信頻道15為無線的)。然而，涉及量化之本揭示案的技術未必限制於無線應用或設定。
在圖1之實例中，源器件12可包括一視訊源20、視訊編碼器22、一調變器/解調變器(數據機)23及一傳輸器24。目的地器件16可包括一接收器26、一數據機27、一視訊解碼器28及一顯示器件30。根據本揭示案，源器件12之視訊編碼器22可經組態以應用考慮根據內容調適性二進制算數寫碼(CABAC)之效應的量化技術。以此方式，源器件12可達成所要等級之量化且藉以改良編碼過程。
圖1之所說明之系統10僅為例示性的。可由支援CABAC之任一編碼器件來執行本揭示案之量化技術。源器件12僅為該編碼器件之一實例。本揭示案之量化技術可包括量化支援CABAC的視訊寫碼過程的視訊區塊之係數以用於熵寫碼。在此狀況下，視訊編碼器22可產生視訊區塊之量化係數的複數個集合，其中基於視訊區塊之係數中的一特定者對應於視訊區塊之最後非零係數的假設來定義量化係數集合中的每一者。最後非零係數可視所使用之掃描(諸如曲折掃描)次序而定。視訊編碼器22可估計與經由CABAC而對視訊區塊進行寫碼相關聯的複數個成本(其中經估計成本係分別基於量化係數集合中的不同者)，且選擇量化係數集合中的與最低成本相關聯之一給定者。可將此方法稱作一遍方法，因為在單一遍中對於量化係數之不同集合中的每一者產生經估計成本，該單一遍將不同係數視作視訊區塊之最後非零係數。
或者，本揭示案之量化技術可遵循二遍方法。在此狀況下，該等技術可包括：在第一遍中估計視訊區塊之最後非零係數；及接著基於所估計之最後非零係數實際上為視訊區塊之最後非零係數之假設而在第二遍中產生視訊區塊之一量化係數集合。本揭示案提議經組合之一遍方法及二遍方法兩者。在經組合之一遍方法中，可將每一可能係數視作最後非零係數，且對於為最後非零係數之不同係數而產生量化係數的許多可能集合。然而，在二遍方法中，估計技術用以估計最後非零係數，且僅可在所估計之最後非零係數經固定為最後非零係數之單一狀況下產生及考慮量化係數集合。經組合之一遍方法可比一遍方法更加計算密集，但可在一些狀況下產生更準確的結果。各種額外技術可用以減小一遍方法之計算複雜性。相對於一遍方法，二遍方法可顯著減小複雜性，且在許多狀況下，相對於一遍方法，二遍方法中之寫碼品質的降低可為可忽略的。
大體而言，源器件12產生用於傳輸至目的地器件16之經寫碼的視訊資料。然而，在一些狀況下，器件12、16可以大體上對稱的方式操作。舉例而言，器件12、16中之每一者可包括視訊編碼及解碼組件。因此，系統10可支援視訊器件12、16之間的單向或雙向視訊傳輸，例如，以用於視訊串流、視訊播放、視訊廣播或視訊電話。
源器件12之視訊源20可包括諸如攝像機之視訊擷取器件、含有先前擷取之視訊的視訊檔案、或來自視訊內容提供者之視訊饋給。作為另一替代，視訊源20可產生基於電腦圖形之資料作為源視訊，或產生直播視訊、所保存之視訊與電腦產生之視訊的組合。在一些狀況下，若視訊源20為攝像機，則源器件12及目的地器件16可形成所謂的相機電話或視訊電話。在每一狀況下，可由視訊編碼器22對經擷取、經預擷取或電腦產生之視訊進行編碼。可接著由數據機23根據諸如分碼多重存取(CDMA)或另一通信標準之通信標準調變經編碼之視訊資訊，且將其經由傳輸器24傳輸至目的地器件16。數據機23可包括各種混頻器、濾波器、放大器或經設計以用於信號調變之其他組件。傳輸器24可包括經設計以用於傳輸資料之電路，包括放大器、濾波器及一或多個天線。
目的地器件16之接收器26經由頻道15接收資訊，且數據機27解調變該資訊。此外，視訊編碼過程可實施本文中所描述之技術以改良量化過程。由視訊解碼器28所執行之視訊解碼過程可執行用於重新建構視訊序列之逆量化。顯示器件30將經解碼之視訊資料顯示給使用者，且可包含諸如陰極射線管、液晶顯示器(LCD)、電漿顯示器、有機發光二極體(OLED)顯示器或另一類型之顯示器件之各種顯示器件中的任一者。
在圖1之實例中，通信頻道15可包含任何無線或有線通信媒體，諸如，射頻(RF)頻譜或一或多個實體傳輸線、或無線媒體與有線媒體之任何組合。通信通道15可形成諸如區域網路、廣域網路或全球網路(諸如，網際網路)之基於封包之網路的部分。通信頻道15大體上表示用於將視訊資料自源器件12傳輸至目的地器件16的任何合適的通信媒體或不同通信媒體集合。
視訊編碼器22及視訊解碼器28可根據支援CABAC之視訊壓縮標準(諸如ITU-T H.264標準，或者被稱作MPEG-4第十部分：進階視訊寫碼(AVC))而操作。儘管未展示在圖1中，但在一些態樣中，視訊編碼器22及視訊解碼器28可各自與音訊編碼器及解碼器整合，且可包括適當的MUX-DEMUX單元或其他硬體及軟體，以處置共同資料流或獨立資料流中之音訊與視訊的編碼。若適用，則MUX-DEMUX單元可符合ITU H.223多工器協定或諸如使用者資料報協定(UDP)之其他協定。
ITU-T H.264/MPEG-4(AVC)標準由ITU-T視訊寫碼專家小組(VCEG)連同ISO/IEC動畫專家小組(MPEG)制定以作為被稱作聯合視訊組(JVT)之合作夥伴關係的產物。在一些態樣中，可將本揭示案中所描述之技術應用於大體上符合H.264標準之器件。H.264標準由ITU-T研究團體描述於2005年3月的ITU-T推薦標準H.264「用於通用視聽服務之進階視訊寫碼(Advanced Video Coding for generic audiovisual services)」中，其在本文中可被稱作H.264標準或H.264規範或H.264/AVC標準或規範。聯合視訊組(JVT)繼續致力於對H.264/MPEG-4-AVC之擴展。
可將視訊編碼器22及視訊解碼器28各自實施為一或多個微處理器、數位信號處理器(DSP)、特殊應用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)、離散邏輯、軟體、硬體、韌體、或其任何組合。可將視訊編碼器22及視訊解碼器28中之每一者包括於一或多個編碼器或解碼器中，其任一者可在各別行動器件、用戶器件、廣播器件、伺服器或其類似者中整合為組合之編碼器/解碼器(CODEC)之部分。
視訊序列通常包括一系列視訊圖框。視訊編碼器22對個別視訊圖框內之視訊區塊操作以便對視訊資料進行編碼。視訊區塊可具有固定或變化的大小，且其大小可根據所規定之寫碼標準而不同。每一視訊圖框包括一系列片段。每一片段可包括可配置成子區塊之一系列巨集區塊(macroblock)。作為一實例，ITU-T H.264標準支援各種區塊大小之圖框內預測(諸如，對於明度分量而言為16×16、8×8或4×4，且對於色度分量而言為8×8)以及各種區塊大小之圖框間預測(諸如，對於明度分量而言為16×16、16×8、8×16、8×8、8×4、4×8及4×4，且對於色度分量而言為相應之經縮放之大小)。視訊區塊可包含像素資料的區塊或變換係數的區塊，(例如)在諸如離散餘弦變換或概念上類似之變換過程之變換過程之後。本揭示案之量化技術通常應用於經變換之視訊區塊的變換係數。
較小視訊區塊可提供較好解析度，且可用於定位包括高細節度之視訊圖框。大體而言，可認為巨集區塊(MB)及各種子區塊為視訊區塊。另外，可認為片段為一系列視訊區塊(諸如，MB及/或子區塊)。每一片段可為一視訊圖框之一可獨立解碼之單位。在預測之後，可對8×8剩餘區塊或4×4剩餘區塊執行變換，且若使用圖框內_16×16預測模式，則可將額外變換應用於色度分量或亮度分量之4×4區塊的DC係數。此外，在變換之後，仍可將資料稱作視訊區塊，亦即，變換係數之區塊。術語「係數」通常指代變換係數，但或者可指代其他類型之係數或值(諸如像素值)，或另一類型之係數。
在基於圖框內或圖框間預測寫碼及變換技術(諸如，用於H.264/AVC中之4×4或8×8整數變換或離散餘弦變換DCT)之後，可執行量化。量化在下文中將被更詳細地論述，但通常指代將係數量化以有可能減小用以表示係數之資料之量的過程。量化過程可減小與該等係數中之一些或全部相關聯之位元深度。舉例而言，可在量化期間將8位元值下捨至7位元值。本揭示案之量化技術考慮到了將執行CABAC之事實。
特定言之，在量化之後，可根據CABAC方法來執行熵寫碼。本揭示案以可達成速率及失真之所要平衡之方式提供用於量化視訊區塊之係數的技術。所描述之技術實施CABAC之估計，以便改良量化及(例如)以通信速率之給定位元預算(bit budget)達成所要水準之品質。
根據本揭示案之技術，視訊編碼器22可產生視訊區塊之量化係數的複數個集合，其中基於視訊區塊之係數中的一特定者對應於視訊區塊之最後非零係數的假設來定義量化係數集合中的每一者。視訊編碼器22可估計與經由CABAC而對視訊區塊進行寫碼相關聯的複數個成本(其中經估計成本係分別基於量化係數集合中的不同者)，且選擇量化係數集合中的與最低成本相關聯之一給定者。視訊編碼器22可將量化係數的選定集合用於視訊區塊之量化。將此方法稱作一遍方法。
或者，本揭示案之量化技術可遵循二遍方法。在此狀況下，視訊編碼器22可在第一遍中估計視訊區塊之最後非零係數，且接著基於所估計之最後非零係數實際上為視訊區塊之最後非零係數之假設而在第二遍中產生視訊區塊之一量化係數集合。在二遍方法中，將估計技術用以估計最後非零係數，且僅可在所估計之最後非零係數實際為最後非零係數之狀況下考慮量化係數集合。獨立估計遍可消除執行與不具有作為最後非零係數之正確係數之量化係數集合相關聯的計算的需要。
圖2為說明視訊編碼器50之實例的方塊圖，該視訊編碼器50包括執行符合本揭示案之剩餘係數之量化的速率失真(RD)量化單元40。視訊編碼器50可對應於器件20之視訊編碼器22或不同器件之視訊編碼器。視訊編碼器50可執行視訊圖框內之區塊的圖框內寫碼及圖框間寫碼。圖框內寫碼依賴於空間預測來減小或移除一給定視訊圖框內之視訊中的空間冗餘。圖框間寫碼依賴於時間預測來減小或移除一視訊序列之相鄰圖框內之視訊中的時間冗餘。對於圖框間寫碼而言，視訊編碼器50執行運動估計以追蹤在兩個或兩個以上鄰近圖框之間的匹配視訊區塊之移動。圖框內模式(I模式)可指代基於空間之壓縮模式，且諸如預測(P模式)或雙向(B模式)之圖框間模式可指代基於時間之壓縮模式。
如圖2中所展示，視訊編碼器50接收一待編碼之視訊圖框內之當前視訊區塊。在圖2之實例中，視訊編碼器50包括預測單元32、參考圖框儲存器34、區塊變換單元38、RD量化單元40、逆量化單元42、逆變換單元44及CABAC寫碼單元46。亦可包括一解區塊濾波器(未圖示)以對區塊邊界濾波以移除區塊假影。視訊編碼器50亦包括求和器48及求和器51。預測單元32通常表示圖框內預測單元及/或圖框間預測單元。
在編碼過程期間，視訊編碼器50接收待寫碼之視訊區塊，且預測單元32執行預測寫碼技術。對於，圖框間寫碼，預測單元32比較待編碼之視訊區塊與一或多個視訊參考圖框或片段中之各個區塊以便定義一預測區塊。對於圖框內寫碼，預測單元32基於同一寫碼單元內之相鄰資料而產生預測區塊。預測單元32輸出預測區塊，且加法器48自正經寫碼之視訊區塊減去預測區塊以便產生剩餘區塊。
對於圖框間寫碼，預測單元32可包含：運動估計及運動補償單元，其識別指向預測區塊之運動向量及基於該運動向量而產生預測區塊。通常，將運動估計視作產生運動向量(其估計運動)的過程。舉例而言，運動向量可指示預測圖框內之預測區塊相對當前圖框內正經寫碼之當前區塊的位移。通常將運動補償視作基於由運動估計所判定之運動向量而獲取或產生預測區塊的過程。如所提及，對於圖框內寫碼，預測單元32基於同一寫碼單元內之相鄰資料而產生預測區塊。一或多個圖框內預測模式可定義可如何定義圖框內預測區塊。
視訊編碼器50藉由自正寫碼之原始視訊區塊減去由預測單元32產生之預測視訊區塊而形成剩餘視訊區塊。求和器48執行此減法運算。變換單元38對剩餘區塊應用諸如離散餘弦變換(DCT)或概念上類似之變換之變換，從而產生包含剩餘變換區塊係數的視訊區塊。變換單元38(例如)可執行由H.264標準定義之概念上類似於DCT之其他變換。亦可使用小波變換、整數變換、子頻帶變換或其他類型之變換。在任一狀況下，變換單元38將變換應用於剩餘區塊。從而產生剩餘變換係數之區塊。該變換可將剩餘資訊自像素域轉換至頻率域。
RD量化單元40(在本文中亦被稱作「量化單元40」)量化剩餘變換係數以進一步減小位元率。特定言之，量化單元40執行下文中更詳細描述之量化技術中的一或多者以便考慮到由CABAC單元46所執行的CABAC寫碼。以此方式，量化單元40可實施速率失真模型及達成所要量化等級，該所要量化等級(例如)對於給定速率或位元預算達成所要數目的位元。
在量化之後，CABAC單元46根據CABAC方法對經量化之變換係數進行熵寫碼以進一步壓縮資料。在由CABAC單元46熵寫碼之後，可將經編碼之視訊傳輸至另一器件或加以保存以用於稍後傳輸或擷取。逆量化單元42及逆變換單元44分別應用逆量化及逆變換以重新建構像素域中之剩餘區塊以用作一參考區塊。求和器51將經重新建構之剩餘區塊加至由運動補償單元36產生之經運動補償之預測區塊以產生經重新建構之視訊區塊，以供儲存在參考圖框儲存器34中。經重新建構之視訊區塊可由預測單元32用作一參考區塊以對後續視訊圖框中之區塊進行圖框間編碼。
可將預測誤差E(x,y)(亦即，正編碼之區塊I(x,y)與預測區塊P(x,y)之間的差異)表示為變換基函數fij (x,y)之經加權和：
其中x及y定義視訊區塊內之給定係數的位置，且cij 為有時候被稱作預測誤差係數之權重因數。通常在8×8(N=8)或4×4(N=4)區塊之基礎上執行變換。可隨後如下量化權重cij ：
l ij =Q(c ij ,QP)
其中將l ij 稱作量化係數或等級，QP為量化參數，且Q為定義量化步長之量化矩陣。量化之操作帶來資訊之損失。然而，可藉由較小數目之位元來表示量化係數，從而節省傳輸頻寬、儲存空間及處理資源。習知地藉由調整QP之值來控制壓縮(資訊之損失)的等級。
量化變換係數連同運動向量及一些控制資訊一起可形成元素之完整寫碼序列。在自編碼器件傳輸至解碼器件之前，所有此等元素通常經熵寫碼，以便進一步減小表示該等元素所需之位元的數目。
在解碼器方面，藉由首先以與編碼器中之方式相同的方式建構當前圖框中之區塊的預測及將經壓縮預測誤差加至預測而獲得當前圖框中之區塊。藉由如下將逆變換應用於解量化係數而找出經壓縮預測誤差：
其中r ij 為解量化(亦被稱作重新建構)係數。可由逆量化來計算係數r ij ：
r ij =Q - 1 (l ij ,QP)
可將重新建構圖框R(x,y)與原始圖框I(x,y)之間的差異稱作重新建構誤差。
習知地，視訊編碼器解碼器中之變換係數的量化係通常基於均一重新建構量化器(URQ)。由編碼器定義用於量化資料之分類規則。量化之一實例為所謂的死區加均一臨限值量化(DZ-UTQ)方法。以下方程式定義該死區量化器，其中f 0 表示死區參數，其中：
其中l ij 對應於與給定QP相關聯之位準。
概念地，可藉由將l ij 乘以相應QP而導出對應於位準l ij 的重新建構值rij ：
r ij =l ij ‧QP
由於為了簡化之目的而忽略用於相應基函數之正規化的不同比例因數，因此方程式及r ij =l ij ‧QP 表示實際指定用於MPEG-4AVC之方程式的數學簡化版本。
在H.264及MPEG-4AVC中，可根據以下方程式來執行量化：
其中Q表示量化矩陣，%表示模除(modular division)，且f對於圖框內等於215+QP/6 /3且對於圖框間等於215+QP/6 /6。可根據以下方程式來執行係數之解量化：
r ij =l ij ‧R (QP %6,i ,j ),　i ,j =0,...,3
其中R 表示解量化矩陣。對於QP %6=0.1、......、5，值與Q 及R 相關聯且可經預計算及儲存。
可使用曲折掃描或另一掃描次序對給定區塊中之係數排序(掃描)，從而形成一維排序係數向量。亦可將諸如曲折掃描之掃描稱作串列化，其與由區塊所定義之二維圖案對比而言產生一系列一維係數。圖3為4×4區塊之實例曲折掃描。曲折掃描通常假設，在應用二維(2D)變換之後，具有最多能量之變換係數(亦即，較高值係數)對應於低頻變換函數，且定位至如圖3中所描繪之區塊的左上方。因此，在經由曲折掃描所產生之係數向量中，較高量值係數將最可能出現於一維排序係數向量之開始。在量化之後，低能量係數中之大多數可等於0。
CABAC為一種對用於H.264/AVC中之變換係數進行寫碼的方法。圖2之CABAC編碼單元46可執行該寫碼。大體而言，使用CABAC而對任何資料符號進行寫碼可涉及以下階段：二值化、內容模型選擇、算數編碼及機率更新。對於二值化，CABAC單元46在算數寫碼之前將任何非二進制值化符號轉換成二進制碼。在內容模型選擇中，CABAC單元46(例如)視與最近經寫碼之資料符號相關聯的統計而自可用模型之選擇中挑選內容模型。「內容模型」為經二值化符號之一或多個二進制值的機率模型。可視最近經寫碼之資料符號的統計而自可用模型之選擇中挑選此模型。內容模型儲存為「1」或「0」之每一二進制值的機率。
對於算數編碼，CABAC單元46根據選定機率模型(亦被稱作內容模型)而對每一二進制值進行編碼。基於實際寫碼值(例如，若二進制值為「1」，則增大「1」之頻率計數)而更新(機率更新)選定機率模型。CABAC中之機率估計可係基於使用有限狀態機(FSM)之表驅動估計器。在此狀況下，CABAC中之每一機率模型可自具有相關聯機率值p之128個不同狀態中取出一者。可由「最不可能符號」(為兩個二進制決策「0」或「1」中之最不可能者)之六十四個獨立機率狀態之間的轉換過程來執行機率更新。可對於經二值化符號之每一位元(或「二進制值」)而重複內容模型選擇、算數編碼及機率更新。
藉由CABAC單元46而使用CABAC之變換係數包括所謂的重要性映射之寫碼及非零係數之寫碼。若區塊具有非零係數，則對二進制值化重要性映射進行編碼。對於掃描次序中之每一係數，傳輸一位元符號significant_coeff_flag。若significant_coeff_flag符號為1，亦即，若非零係數存在於各別掃描位置處，則發送另外的一位元符號last_significant_coeff_flag。此last_significant_coeff_flag符號指示，當前非零係數是否為區塊內之最後的非零(last_significant_coeff_flag=1)或另外的非零係數是否跟隨(last_significant_coeff_flag=0)。
為了對重要性映射進行編碼，多達十五個不同機率模型可用於significant_coeff_flag及last_significant_coeff_flag兩者。模型之選擇及因此相應內容指數可視掃描位置而定。為了對非零位準coeff_abs_level_minus1=|lij |-1進行編碼，可使用十個內容，其中內容中之五個用於對二進制表示之第一位元進行寫碼且另外五個專用於對第二至第十四位元進行寫碼。可如下由CABAC單元46選擇內容：
1.將參數NumLg1 及NumEq1 分別設定成區塊中迄今經編碼之大於及等於1之係數的數目。對非零位準進行編碼，且因此以逆掃描次序來更新參數NumLg1 及NumEq1 ，亦即，對應於高頻變換函數之係數先被編碼。
2.可由判定經二值化符號之第一位元的內容。
3.可由Ctx 2 =min(4,NumLg 1)選擇經二值化符號之第2至第14位元的內容。
CABAC單元46亦可支援具有固定分布之旁通模式。coeff_abs_level_minus1之二進制表示中的其他位元可通過旁通模式。最終，可對於每一非零係數使用一位元而發送非零係數的正負號，例如，其中1指示正的且0指示負的(或反之亦然)。
需要為每一N×N視訊區塊(在給定其變換係數c ij 之情況下)找出相應量化係數l ij (其判定重新建構係數rij )，以使得在用於對係數進行寫碼之速率R中的約束的條件下最小化預測誤差E(x,y)與預測誤差之重新建構版本之間的均方差(MSE)失真D。換言之，目標為最小化以下陳述式：
可使用其他添加失真(additive distortion)量度來替代MSE，例如，活動加權MSE。可藉由轉換至等效非約束問題(藉由使用拉格朗日乘數λ來合併速率及失真)而解決最小化以上方程式的速率約束問題。在此狀況下，未約束問題變成係數位準之判定(對於固定λ)，此導致最小總拉格朗日成本(Lagrangian Cost)經定義為：
在H.264之狀況下，給定區塊之重新建構方差與量化方差成比例。
速率R為對量化係數l ij 進行寫碼所需之位元的數目。
以下將論述之所提議演算法找出總拉格朗日成本函數J(λ )之值接近其最小值的量化係數值l ij 。
由於MPEG-4 AVC中所使用之變換為正交的，因此拉格朗日戌本J (λ)可按而計算。
在此狀況下，J (λ,c ij ,l ij )為對於在經量化至位準l ij 時之係數c ij 的拉格朗日成本。換言之：
J (λ,c ij ,l ij )=err (c ij ,l ij )+λ‧bits (l ij )。
量化誤差err (c ij ,l ij )與(r ij -c ij )2 成比例:
err (c ij ,l ij )=N(QP %6,i ,j )‧(r ij -c ij )2 。
此外，QP表示量化參數且%表示模除。N(QP%6,i,j)表示正規化矩陣。編碼品質通常隨著QP變小而提昇。亦即，QP之較小值通常對應於較少量化及因此較高品質編碼。或者，編碼品質可隨著QP變小而降低(若以該方式定義QP)。
在量化矩陣Q及解量化矩陣R之狀況下，正規化矩陣N(QP%6,i,j)之值可僅視由i及j及QP%6:0、1、...、5之值所指定之區塊中的位置而定。可藉由使用(例如)如對於ITUH.264而定義之CABAC之一部分對l ij 進行編碼而計算對值l ij 進行寫碼所需之位元(「位元(l ij )」)的數目。然而，並非執行所有CABAC步驟，RD量化單元40可為了量化之目的而僅執行CABAC的最先兩個步驟。此等最先的兩個步驟包括二值化及內容模型選擇。接著，並非調用算數寫碼器來執行二進制算數寫碼，RD量化單元40可估計對每一二進制值進行寫碼所需之位元的數目。假設經選擇以用於給定二進制值之內容對應於有限狀態機中之狀態m，可將對給定二進制值進行寫碼所需之位元的經估計數目表示為經指派至狀態m之機率p的熵。RD量化單元40對於每巨集區塊而判定每一二進制值的內容一次就可足夠了。
對於每一係數c ij ，最多可測試位準|l ij |之3個可能值：0、。與單遍實例一樣，在此二遍方法中，可如下計算4×4區塊值：
可假設使用曲折掃描對給定區塊中之係數排序(掃描)，該曲折掃描產生一維排序係數向量。可將排序係數表示為c i ，其中i =0 、...、M ，且(例如)M對於4×4區塊等於15及對於8×8區塊等於63。
根據本揭示案，RD量化單元40可如下產生量化係數/等級Ii ：
1.在假設係數c k (k=M、M-1、...、0)為區塊中之最後非零係數(亦即，用於掃描位置k之last_significant_coeff_flag等於1)之情況下，計算拉格朗日成本J k (λ)及產生量化係數之向量I k 。
a.對於每一係數c i ，i=k-1、...、0，在量化值l i 等於值(例如，0、l flor 及l ceil )之預選定集合時，計算其拉格朗日成本J(λ,c i ,l i )。
2.挑出最小化J(λ,c i ,l i )之值l i 及使用對應於選定值l i 之J (λ,c i ,l i )來更新拉格朗日成本J k (λ)。
可如下增加由RD量化單元40所執行之量化技術的速度：
1.若係數c i 離l floor 比離l ceil 更近(例如由l float 與l floor 或l ceil 之間的絕對距離所量測)，則在以上步驟1.a中僅可考慮值l floor 。
2.若係數c K 離l floor 比離l ceil 更近且l floor 等於零，則係數c k 可能不是最後非零係數。因此，在此狀況下，對於此值k，可跳過拉格朗日成本J k (λ)之計算。
3.J k (λ)之計算可在J k (λ)開始隨著減小k而增大時而終止。
總之，RD量化單元40可量化支援CABAC之視訊寫碼過程之視訊區塊的係數。RD量化單元40可：產生視訊區塊之量化係數的複數個集合，其中基於視訊區塊之係數中的一特定者對應於視訊區塊之最後非零係數的假設來定義量化係數集合中的每一者；估計與經由CABAC而對視訊區塊進行寫碼相關聯的複數個成本，其中經估計成本係分別基於量化係數集合中的不同者；選擇與最低成本相關聯之量化係數集合中的一給定者；及將量化係數集合中的該一給定者輸出至CABAC編碼單元46。CABAC編碼單元46可接著對量化係數集合中的該一給定者執行CABAC過程以將量化係數集合中的該一給定者熵寫碼成位元流，及輸出該位元流。
量化單元40可藉由計算與速率失真模型相關聯之拉格朗日成本函數而估計成本。與量化係數集合中的一選定者相關聯的特定成本定義與該複數個成本相關聯之位元的最低數目。量化單元40可儲存指示位元之該最低數目的值，該最低數目與該特定成本相關聯。
拉格朗日成本函數可定義與量化係數集合中之量化係數中之每一者相關聯的個別係數拉格朗日成本的集合。對於等於零、下取整數值及上取整數值(ceiling value)之量化係數的值，量化單元40計算與量化係數集合中的量化係數相關聯的個別係數拉格朗日成本的集合。在上文中描述此等值之實例。大體而言，下取整數值係基於視訊區塊之係數中之一個別者的絕對值、量化參數及量化矩陣，且上取整數值包含下取整數值加一。
為了使此量化過程加速，量化單元40可實施如同以上所提及之技術的加速技術。舉例而言，對於量化係數中之一個別者，若量化係數中之該個別者離下取整數值比離上取整數值更近，則量化單元40可跳過與對於等於上取整數值之值之量化係數中的該個別者相關聯的個別係數拉格朗日成本的計算。
又，若視訊區塊之係數中的該一特定者(對應於量化係數集合中的一者之視訊區塊的最後非零係數)定義離下取整數值比離上取整數值更近的值，且若下取整數值等於零，則RD量化單元40可跳過估計與對量化係數集合中的彼一者的視訊區塊進行寫碼相關聯的特定成本。此外，RD量化單元40可在定義與集合中之一特定者相關聯之特定拉格朗日成本的總和開始隨著視訊區塊之係數的值減小而增大時終止估計與集合中的該特定者相關聯的該複數個成本。此等或其他技術可用以在不使經編碼視訊的品質降級之情況下而使量化過程加速。
圖4為說明視訊解碼器60之實例的方塊圖，該視訊解碼器60對以本文中所描述之方式進行編碼之視訊序列進行解碼。視訊解碼器60包括：一CABAC解碼單元52，其執行由圖3之CABAC單元46執行之編碼的互反解碼功能。
視訊解碼器60可執行視訊圖框內之區塊的圖框內解碼及圖框間解碼。在圖4之實例中，視訊解碼器60包括CABAC解碼單元52(上文中提及)、運動補償單元54、逆量化單元56、逆變換單元58及參考圖框儲存器62。視訊解碼器60亦包括求和器64。視情況，視訊解碼器60亦可包括：一解區塊濾波器(未圖示)，其對求和器64之輸出濾波。圖4說明用於視訊區塊之圖框間解碼之視訊解碼器60的時間預測組件。儘管在圖4中未展示，但視訊解碼器60亦可包括用於一些視訊區塊之圖框內解碼的空間預測組件。
在由CABAC解碼單元52所執行之CABAC解碼之後，運動補償單元54接收運動向量及來自參考圖框儲存器62之一或多個經重新建構參考圖框。逆量化單元56逆量化(亦即，解量化)量化區塊係數。逆量化過程可為如由H.264解碼所定義之習知過程。逆變換單元58將逆變換(例如，逆DCT或概念上類似的逆變換過程)應用於變換係數以便產生在像素域中的剩餘區塊。運動補償單元54產生運動補償區塊，該等運動補償區塊由求和器64與剩餘區塊相加以形成解碼區塊。若需要，解區塊濾波器亦可應用來對經解碼之區塊進行濾波以便移除區塊假影。接著將經濾波之區塊放置於參考圖框儲存器62中，參考圖框儲存器62自運動補償而提供參考區塊且亦針對驅動顯示器件(諸如，圖1之器件30)而產生經解碼視訊。
圖5為說明由視訊編碼器50所執行之一遍技術的流程圖。如所展示，速率失真(RD)量化單元40基於非零係數假設而產生量化係數集合(101)。特定言之，RD量化單元40假設給定係數為最後非零係數且基於此假設而計算視訊區塊之係數集合。RD量化單元40接下來假設另一係數為最後非零係數且基於此假設而產生視訊區塊之另一係數集合，等等。
對於量化係數集合中的每一者，量化單元基於拉格朗日成本函數而估計成本(102)。特定言之，對於每一集合，RD量化單元40判定對於在複數個可能值(例如，零、下取整數值及上取整數值)處的每一係數的個別拉格朗日成本函數。下取整數值可係基於視訊區塊之係數中之一個別者的絕對值、量化參數及量化矩陣(或其參數)，且上取整數值可包含下取整數值加一。
RD量化單元40選擇具有最低總拉格朗日成本之量化係數集合(103)。特定言之，RD量化單元40對一集合之每一係數的最低個別拉格朗日成本求和，且對於每一可能集合而重複此過程。此外，拉格朗日成本權衡速率及失真的成本。RD量化單元40選擇具有最低總拉格朗日成本集合(103)，且RD量化單元40將量化係數之選定集合輸出至CABAC編碼單元46(104)。CABAC編碼單元46基於量化係數之選定集合及任何其他語法參數而執行CABAC以產生經寫碼之位元流(105)，及輸出經寫碼之位元流(106)。
圖6為更詳細地說明估計成本之例示性過程的另一流程圖。特定言之，量化單元40計算為零、下取整數值及上取整數值之值之每一係數的個別拉格朗日成本函數。此外，下取整數值可係基於視訊區塊之係數中之一個別者的絕對值、量化參數及量化矩陣(或自該矩陣所映射之參數)，且上取整數值可包含下取整數值加一。
如以上所提及，RD量化單元40可如何計算對於4×4區塊之係數c ij 之下取整數值(l floor )及上取整數值(l ceil )之一實例係如下：
l float =|c ij |‧Q (QP %6,i ,j )/215 + QP /6 ,
l floor =floor (l float ),
l ceil =l floor +1。
此外，操作下取整數(Ifloat )表示與Ifloat 相關聯之最低值，QP表示量化參數，且Q表示量化矩陣，諸如經定義以用於H.264/AVC之量化矩陣。QP%6、i及j之值可用以定義來自矩陣Q之參數。函式%表示模除。
RD量化單元40選擇對於每一係數之最低成本個別係數拉格朗日成本函數(111)，且(例如)藉由對選定之個別係數拉格朗日成本求和而判定集合之總拉格朗日成本(112)。若存在要考慮的量化係數之另一集合(是支路113)，則RD量化單元40重複此步驟過程(110-112)。特定言之，對於由給定係數為最後非零係數之假設所定義之係數的每一集合，量化單元40重複此步驟過程(110-112)。一旦已對於量化係數之每一可能集合(由最後非零係數假設所定義)而判定總拉格朗日成本，則RD量化單元40選擇具有最低總拉格朗日成本之量化係數集合(114)。
圖7至圖9說明可用以在不實質上犧牲量化係數之品質的情況下使量化過程加速的選用技術。可個別或共同使用圖7至圖9之技術。圖7至圖9之技術最適用於一遍量化過程，但此等技術中之一些者(特定言之，圖7之技術)在以下更詳細地處理之二遍量化中亦可為有用的。如圖7中所展示，若個別量化係數離下取整數比離上取整數更近(121之是分支)，則RD量化單元40跳過與上取整數值處之個別量化係數相關聯的個別係數拉格朗日成本的計算(122)。在此狀況下，RD量化單元40可假設與個別量化係數相關聯之個別係數拉格朗日成本將在零或下取整數值處被最小化。因此，在此狀況下，RD量化單元40可避免與拉格朗日成本(與上取整數值處之個別量化係數相關聯)之計算相關聯之不必要的計算。然而，若個別量化係數離下取整數不比離上取整數更近(121之否分支)，則不跳過計算(123)。
在圖8之技術中，RD量化單元40判定下取整數值是否等於零(131)及對應於最後非零係數之特定係數離下取整數是否比離上取整數更近(132)。若此等可能性中之兩者皆為真實的(131之是分支及132之是分支)，則RD量化單元40可跳過與對特定量化係數集合(與彼特定最後非零係數相關聯)的視訊區塊進行寫碼相關聯的特定成本的估計(133)。在此狀況下，RD量化單元40可假設彼特定量化係數集合的總拉格朗日成本將不包含最小值，且即使充分計算值亦將不被選擇。因此，在此狀況下可跳過特定成本之計算。然而，若此等可能性中之任一者為假的(131之否分支或132之否分支)，則RD量化單元40不跳過特定成本之估計。圖8之技術為RF量化單元40用以避免一些不必要計算的另一方式。
在圖9之技術中，RD量化單元40監視定義特定成本之總和，亦即監視用以定義與係數之給定集合相關聯之總拉格朗日成本的量化係數中之每一者之個別拉格朗日成本之總和。若定義特定成本中之一者的總和開始隨著視訊區塊之係數的值減小而增大(141之是分支)，則RD量化單元40終止彼集合之該複數個成本的估計(142)。在此狀況下，RD量化單元40可假設與係數之彼給定集合相關聯之總拉格朗日成本將不是整體最小值。因此，在識別了步驟141之可能性時可避免計算(141之是分支)。在總和隨著視訊區塊之係數的值減小而不增大時(141之否分支)計算不終止(143)。
如以上所提及，本揭示案亦涵蓋二遍方法。在二遍方法中，本揭示案之技術可包括：在第一遍中估計視訊區塊之最後非零係數；及接著基於所估計之最後非零係數實際上為視訊區塊之最後非零係數之假設而在第二遍中產生視訊區塊之一量化係數集合。獨立估計遍可消除執行與不具有如同最後非零係數之正確係數之量化係數集合相關聯的計算的需要。根據本揭示案，RD量化單元40可根據如以下更詳細地列出之此二遍方法而產生量化係數。
如同單遍方法，以下將論述之所提議的二遍演算法找出總拉格朗日成本函數J(λ)之值接近其最小值的量化係數值l ij 。二遍方法的特徵可在於與基於徹底搜尋而最小化總拉格朗日成本函數J(λ)之方法相比的較低複雜性。
對於每一係數c ij ，最多可測試等級|l ij |之3個可能值：0、。與單遍實例一樣，在此二遍方法中，可如下計算4×4區塊值：
此外，為了降低複雜性，若係數c ij 離比離更近(例如，如由與或之間的絕對距離所量測)，則僅考慮值。若c ij 離等級0比離1更近，則可在無任何其他分析之情況下將等級0指派給c ij 。換言之，可在二遍方法之第二遍期間應用圖7之技術。
可假設使用曲折掃描(例如，如圖3中所展示)對給定區塊中之係數排序(掃描)，從而產生一維排序係數向量。可將排序係數表示為c i ，其中i=0、...、M，且(例如)M對於4×4區塊等於15及對於8×8區塊等於63。
RD量化單元40可使用以下符號以便計算除了正負號位元之外的對值l i 進行寫碼所需的位元：significant_coeff_flag(其指示係數是否為非零)、last_significant_coeff_flag(其識別最後非零係數)、及coeff_abs_level_minus1(其表示係數之絕對值減1)。
在significant_coeff_flag及last_significant_coeff_flag之狀況下，內容及因此對符號進行寫碼所需之位元可僅視掃描位置i而定。然而，coeff_abs_level_minus1之二進制值的內容(例如，包括第一二進制值-greater_than_1符號)可視以逆序掃描之其他非零等級的值而定。換言之，l i 之內容視具有指數j 之量化係數的值而定，其中j >i。
因此，RD量化單元40可在兩個獨立遍中獲得量化係數/等級l i 。在第一遍中，RD量化單元40可估計哪一係數應為最後非零係數。可將此經估計之最後非零係數表示為c k 。在第二遍中，RD量化單元40可在假設係數c k 實際上為區塊中之最後非零係數的情況下判定並產生量化係數之最終值。
在實施中，RD量化單元40在第一遍中僅考慮係數，其中：i 1 為之i的上取整數值，且i 0 為之i的上取整數值，或若該指數不存在則i 0 =0。
此外，為了降低複雜性，在係數c i (i =i 0 ,...,i 1 )經量化至l i =0時可如下將值J sun 作為量化誤差err (c i ,l i )之和預計算：
RD量化單元40可在第一遍中執行以下步驟中的一些或全部，該第一遍用以估計視訊區塊之最後非零係數。
1)若對於係數：
a)更新值J sum ：
b)在為最後非零係數時將區塊之拉格朗日成本之近似值計算為：
在此狀況下，bits last =1 為指示為最後非零係數所需之位元之數目(亦即，用以對等於1之last_significant_coeff_flag進行編碼之位元的數目)的近似值。此外，bits last =0 為指示不是最後非零係數所需之位元之數目(亦即，用以對等於0之last_significant_coeff_flag進行編碼之位元的數目)的近似值。
c)將開始指數i 0 更新至i 0 =i 0 +1。
2)對於係數c i ，其中i =i 0 、......、i 1 ：
a)更新值J sum ：
J sum =J sum -err (c i ,0)。
b)在c i 經量化至0時找出拉格朗日成本J (λ,c i ,0)。
c)若係數c i 離0比離1更近，則如下計算更新值J sum ：
J sum =J sum +J (λ,c i ,0)
d)若係數c i 離1比離0更近，則計算拉格朗日成本之兩個額外值：
i)J last =0 (λ,c i ,1)-c i 經量化至1且不是最後非零係數，
ii)J last =1 (λ,c i ,1)-c i 經量化至1且為最後非零係數。
更新值J sum ：
J sum =J sum +min(J (λ,c i ,0),J last =0 (λ,c i ,1))。
在c i 為最後非零係數時拉格朗日成本J i (λ)之近似值為：
J i (λ)=J sum +J last =1 (λ,c i ,1)
在計算對等於1的量化係數之值進行寫碼所需的位元時，RD量化單元40將greater_than_1符號之內容固定成5個可能值中之一者。
假設具有最小相應值J k (λ)之係數c k 為區塊中之最後非零係數。
在以上步驟中，RD量化單元40在不明確考慮每一可能的最後非零係數之每一可能的情形之情況下估計視訊區塊的最後非零係數。在此狀況下，RD量化單元40藉由約計與經由CABAC而對視訊區塊進行寫碼相關聯之成本而估計最後非零係數。經約計之成本中的不同者對應於為最後非零係數之不同係數。最終經估計之最後非零係數定義最低經約計的成本。可將步驟1視作特殊狀況，而可關於大多數係數來執行步驟2。
在以上步驟中，RD量化單元40藉由將視訊區塊之係數中的每一者順序地視作最後非零係數而以順序方式定義經約計成本中的不同者。如此操作，RD量化單元40在將視訊區塊之係數中的每一者視作最後非零係數時順序地將經積累成本向上及向下調整。特定言之，以上步驟2(a)在將J sum 更新為J sum =J sum -err (c i ,0)之情況下可使經積累成本減小。在此狀況下，步驟2(a)可使J su m 變小。另一方面，步驟2(c)及2(d)在將J sum 之值更新為J sum =J su m +J (λ,c i ,0)或J sum =J sum +min(J (λ,c i ,0),J last =0 (λ,c i ,1))之情況下可使經積累成本變大。因此，RD量化單元40藉由將視訊區塊之係數中的每一者順序地視作最後非零係數而以順序方式定義經約計成本中的不同者，且如此操作而藉由向上及向下調整來積累總成本。以此方式，RD量化單元40在不明確考慮每一可能的最後非零係數之每一可能的情形之情況下估計視訊區塊的最後非零係數。
一旦RD量化單元40已估計最後非零係數，RD量化單元40即可執行第二遍，該第二遍基於經估計之最後非零係數實際上為視訊區塊之最後非零係數之假設而產生視訊區塊之量化係數集合。特定言之，在第二遍中，RD量化單元40在假設在第一遍中所選定之係數c k 實際上為視訊區塊中之最後非零係數的情況下判定每一量化係數的最終值。在此狀況下，對於每一係數c i (i=k、...、0)，RD量化單元40找出最小化拉格朗日成本J (λ,c i ,l i )之等級l i 的值。如先前所描述，可考慮等級l i 之三個不同值，例如，0、。為了計算在對位準l i 之值進行編碼時的內容，可使用等級l j 之已選定值，j=k、...、i+1。
換言之，產生量化係數集合可包含計算與如具有等於零、下取整數值及上取整數值之值的視訊區塊的量化係數集合中的每一可能非零量化係數相關聯的拉格朗日成本。此外，下取整數值可係基於視訊區塊之係數中之一個別者的絕對值、量化參數及量化矩陣，且上取整數值可包含下取整數值加一。
圖10為說明可使用以上所概述之二遍方法之編碼技術的流程圖。在此狀況下，RD量化單元40估計視訊區塊之最後非零係數(151)。如以上所解釋，此估計步驟(151)可包括約計與經由CABAC而對視訊區塊進行寫碼相關聯之成本，且經約計之成本中的不同者可對應於為最後非零係數之不同係數。在此狀況下，最終經估計之最後非零係數定義最低經約計的成本。
此外，在估計步驟(151)期間，RD量化單元40可藉由將視訊區塊之係數中的每一者順序地視作最後非零係數而以順序方式定義經約計成本中的不同者。如此操作，RD量化單元40在將視訊區塊之係數中的每一者視作最後非零係數時順序地將經積累成本向上及向下調整。
接下來，RD量化單元40基於經估計之最後非零係數實際上為最後非零係數之假設而產生量化係數集合(152)。產生步驟(152)可包括計算與如具有等於零、下取整數值及上取整數值之值的視訊區塊的量化係數集合中的每一可能非零量化係數相關聯的拉格朗日成本。一旦產生，RD量化單元40可將量化係數集合輸出至CABAC單元46，CABAC單元46對經產生之量化係數集合執行CABAC以將經產生之量化係數集合熵寫碼成位元流(153)。經編碼之位元流可接著輸出，且有可能被調變及傳輸至另一器件。
本揭示案之技術可體現於包括無線手機及積體電路(IC)或IC集合(亦即，晶片組)的廣泛各種器件或裝置中。已描述經提供以強調功能態樣之任何組件、模組或單元，且其未必需要由不同硬體單元等實現。
因此，本文中所描述之技術可以硬體、軟體、韌體或其任何組合來實施。被描述為模組或組件之任何特徵可一起實施於整合式邏輯器件中或獨立實施為離散但可共同操作的邏輯器件。若以軟體實施，則可至少部分地由包含指令之電腦可讀媒體來實現該等技術，該等指令在被執行時執行上文中所描述之方法中的一或多者。電腦可讀資料儲存媒體可形成電腦程式產品之部分，該電腦程式產品可包括包裝材料。電腦可讀媒體可包含諸如同步動態隨機存取記憶體(SDRAM)之隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、非揮發性隨機存取記憶體(NVRAM)、電可擦除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)、快閃記憶體、磁性或光學資料儲存媒體及其類似者。另外或其他，可至少部分地由電腦可讀通信媒體來實現該等技術，該電腦可讀通信媒體以指令或資料結構之形式載運或傳達程式碼且可由電腦存取、讀取及/或執行。
可由諸如一或多個數位信號處理器(DSP)、通用微處理器、特殊應用積體電路(ASIC)、場可程式化邏輯陣列(FPGA)或其他等效積體或離散邏輯電路之一或多個處理器來執行程式碼。因此，如本文中所使用之術語「處理器」可指代上述結構或適合用於實施本文中所描述之技術之任何其他結構中的任一者。此外，在一些態樣中，可將本文中所描述之功能性提供於經組態以用於編碼及解碼之專用軟體模組或硬體模組內，或併入於組合之視訊編碼器-解碼器(CODEC)中。又，可將該等技術完全實施於一或多個電路或邏輯元件中。
已描述本揭示案之各種態樣。此等及其他態樣係在以下申請專利範圍之範疇內。
10．．．視訊編碼及解碼系統
12．．．源器件/視訊器件
15．．．通信頻道
16．．．目的地器件/視訊器件
20．．．視訊源/器件
22．．．視訊編碼器
23．．．調變器/解調變器(數據機)
24．．．傳輸器
26．．．接收器
27．．．數據機
28．．．視訊解碼器
30．．．顯示器件
32．．．預測單元
34．．．參考圖框儲存器
38．．．區塊變換單元
40．．．速率失真(RD)量化單元
42．．．逆量化單元
44．．．逆變換單元
46．．．CABAC編碼單元
48．．．加法器
50．．．視訊編碼器
51．．．加法器
52．．．CABAC解碼單元
54．．．運動補償單元
56．．．逆量化單元
58．．．逆變換單元
60．．．視訊解碼器
62．．．參考圖框儲存器
64．．．求和器
圖1為說明視訊編碼及解碼系統之例示性方塊圖。
圖2為說明符合本揭示案之視訊編碼器之實例的方塊圖。
圖3為說明四乘四元素視訊區塊之曲折掃描的概念圖。
圖4為說明符合本揭示案之視訊解碼器之實例的方塊圖。
圖5至圖10為說明符合本揭示案之技術的流程圖。
(無元件符號說明)

Claims (23)

  1. 一種量化一視訊寫碼過程之一視訊區塊之係數的方法，該視訊寫碼過程支援根據內容調適性二進制算數寫碼(CABAC)，該方法包含：估計該視訊區塊之一最後非零係數，其中估計該視訊區塊之該最後非零係數包括約計與經由該CABAC而對該視訊區塊進行寫碼相關聯之成本，其中該經約計之成本中的不同者對應於為該最後非零係數之不同係數，其中該經估計之最後非零係數定義一最低經約計的成本；及基於該經估計之最後非零係數實際上為該視訊區塊之該最後非零係數之一假設而產生該視訊區塊之一量化係數集合，其中產生該量化係數集合包括計算與對於具有等於零、一下取整數值及一上取整數值之值的該視訊區塊之每一可能非零量化係數之相關聯的拉格朗日(Lagrangian)成本。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包含輸出該經產生之量化係數集合。
  3. 如請求項2之方法，其進一步包含：接收該經產生之量化係數集合；對該經產生之量化係數集合執行該CABAC以將該經產生之量化係數集合熵寫碼成一位元流；及輸出該位元流。
  4. 如請求項1之方法，其進一步包含藉由順序地將該視訊區塊之該等係數中的每一者視作該最後非零係數而以一 順序方式定義該等經約計成本中的該等不同者。
  5. 如請求項4之方法，其進一步包含藉由在將該視訊區塊之該等係數中的每一者視作該最後非零係數時順序地將一經積累成本向上及向下調整而定義該等經約計成本中的該等不同者。
  6. 如請求項1之方法，其中該下取整數值係基於該視訊區塊之該等係數中之一個別者的一絕對值、一量化參數及一量化矩陣，且其中該上取整數值包含該下取整數值加一。
  7. 一種經組態以量化一視訊寫碼過程之一視訊區塊之係數的裝置，該視訊寫碼過程支援根據內容調適性二進制算數寫碼(CABAC)，該裝置包含：一量化單元，其：估計該視訊區塊之一最後非零係數，其中估計該視訊區塊之該最後非零係數包括約計與經由該CABAC而對該視訊區塊進行寫碼相關聯之成本，其中該經約計之成本中的不同者對應於為該最後非零係數之不同係數，其中該經估計之最後非零係數定義一最低約計成本；及基於該經估計之最後非零係數實際上為該視訊區塊之該最後非零係數之一假設藉由計算與對於具有等於零、一下取整數值及一上取整數值之值的該視訊區塊之每一可能非零量化係數之相關聯的拉格朗日成本而產生該視訊區塊之一量化係數集合。
  8. 如請求項7之裝置，其中該量化單元輸出該經產生之量化係數集合。
  9. 請求項8之裝置，其進一步包含一CABAC單元，該CABAC單元：接收該經產生之量化係數集合；對該經產生之量化係數集合執行該CABAC以將該經產生之量化係數集合熵寫碼成一位元流；及輸出該位元流。
  10. 如請求項7之裝置，其中該量化單元藉由順序地將該視訊區塊之該等係數中的每一者視作該最後非零係數而以一順序方式定義該等經約計成本中的該等不同者。
  11. 如請求項10之裝置，其中該量化單元藉由在將該視訊區塊之該等係數中的每一者視作該最後非零係數時順序地將一經積累成本向上及向下調整而定義該等經約計成本中的該等不同者。
  12. 如請求項7之裝置，其中該下取整數值係基於該視訊區塊之該等係數中之一個別者的一絕對值、一量化參數及一量化矩陣，且其中該上取整數值包含該下取整數值加一。
  13. 如請求項7之裝置，其中該裝置包含一積體電路。
  14. 如請求項7之裝置，其中該裝置包含一微處理器。
  15. 一種量化一視訊寫碼過程之一視訊區塊之係數的器件，該視訊寫碼過程支援根據內容調適性二進制算數寫碼(CABAC)，該器件包含： 用於估計該視訊區塊之一最後非零係數的構件，其中該用於估計該視訊區塊之該最後非零係數之構件包括用於約計與經由該CABAC而對該視訊區塊進行寫碼相關聯之成本的構件，其中該經約計之成本中的不同者對應於為該最後非零係數之不同係數，其中該經估計之最後非零係數定義一最低經約計的成本；及用於基於該經估計之最後非零係數實際上為該視訊區塊之該最後非零係數之一假設而產生該視訊區塊之一量化係數集合的構件，其中該用於產生該量化係數集合之構件包括用於計算與對於具有等於零、一下取整數值及一上取整數值之值的該視訊區塊之每一可能非零量化係數之相關聯的拉格朗日成本的構件。
  16. 如請求項15之器件，其進一步包含用於輸出該經產生之量化係數集合的構件。
  17. 如請求項16之器件，其進一步包含：用於接收該經產生之量化係數集合的構件；用於對該經產生之量化係數集合執行該CABAC以將該經產生之量化係數集合熵寫碼成一位元流的構件；及用於輸出該位元流的構件。
  18. 如請求項15之器件，其進一步包含用於藉由順序地將該視訊區塊之該等係數中的每一者視作該最後非零係數而以一順序方式定義該等經約計成本中的該等不同者的構件。
  19. 如請求項18之器件，其進一步包含用於藉由在將該視訊 區塊之該等係數中的每一者視作該最後非零係數時順序地將一經積累成本向上及向下調整而定義該等經約計成本中的該等不同者的構件。
  20. 如請求項15之器件，其中該下取整數值係基於該視訊區塊之該等係數中之一個別者的一絕對值、一量化參數及一量化矩陣，且其中該上取整數值包含該下取整數值加一。
  21. 一種經組態以量化一視訊寫碼過程之一視訊區塊之係數的器件，該視訊寫碼過程支援根據內容調適性二進制算數寫碼(CABAC)，該器件包含一寫碼單元及一傳輸器，該寫碼單元包括一量化單元及一CABAC單元，其中該量化單元：估計該視訊區塊之一最後非零係數，其中估計該最後非零係數包括約計與經由該CABAC而對該視訊區塊進行寫碼相關聯之成本，其中該經約計之成本中的不同者對應於為該最後非零係數之不同係數，其中該經估計之最後非零係數定義一最低約計成本；基於該經估計之最後非零係數實際上為該視訊區塊之該最後非零係數之一假設藉由計算與對於具有等於零、一下取整數值及一上取整數值之值的該視訊區塊之一量化係數集合中的每一可能非零量化係數之相關聯的拉格朗日成本而產生該視訊區塊之該量化係數集合；及輸出該經產生之量化係數集合；及 其中該CABAC單元：接收該經產生之量化係數集合；對該經產生之量化係數集合執行該CABAC以將該經產生之量化係數集合熵寫碼成一位元流；及輸出該位元流；及其中該傳輸器傳輸該位元流。
  22. 如請求項21之器件，其中該器件包含一無線通信器件。
  23. 如請求項21之器件，其中該器件包括一調變器，其在該傳輸器傳輸該位元流之前調變該位元流。
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