TWI617186B - 應用於數位音視頻編解碼技術標準系統之解碼方法及解碼裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種應用於一數位音視頻編解碼技術標準系統之解碼方法，用以解碼一音視頻資料。大於零且小於一區間值位移量上限之一偏移值位移量上限被預先提供。根據一偏移值位移量是否達到該偏移值位移量上限，是否停止一偏移值預讀程序被決定。於該偏移值預讀程序停止後，一偏移值有效量之一最高有效位元被保留。隨後，於判斷該音視頻資料中之一待解碼符號為一較大機率符號或一較小機率符號時，被保留的該偏移值有效量之該最高有效位元被用做考量依據。

Description

應用於數位音視頻編解碼技術標準系統之解碼方法及解碼裝置
本發明與多媒體信號處理技術相關，並且尤其與數位音視頻編解碼技術標準(audio video coding standard,AVS)中的解壓縮技術相關。
隨著通訊技術的進步，數位電視廣播漸趨成熟、普及。除了經由電纜線路傳送外，數位電視信號也可透過基地台或人造衛星等設備以無線信號的型態被傳遞。為了兼顧提升畫面品質和降低傳輸資料量的需求，傳送端通常會將待傳遞的影像及聲音信號編碼、壓縮。相對應地，接收端必須正確地將收到的信號解碼、解壓縮，始能還原影音信號。
目前通行於中國大陸的數位音視頻編解碼技術標準(AVS)採用高級熵編碼(advanced entropy coding,AEC)來處理影音資料，其實施方式可參考第7,808,406號美國專利及AVS工作小組提供的技術文件。如本發明所屬技術領域中具有通常知識者所知，AVS接收端之二元算術編碼引擎(binary arithmetic coding engine)所執行的二元算術解碼為一遞迴程序，其輸入稱為偏移值(offset)。藉由找出該偏移值與一區間值(range)的大小相對關係，可判斷目前待解碼的符號為一較大機率符號(most probable symbol,MPS)或一較小機率符號(least probable symbol,LPS)。由於在二元算數編碼中的待解符號僅有1和0兩種可能性；兩種可能性中出現機率大於0.5者為較大機率符號，另一者則為較小機率符號。
與區間值相關的兩個主要變數為區間值位移量和區間值有 效量，與偏移值相關的兩個主要變數則是偏移值位移量和偏移值有效量。實務上，算術編碼引擎每次能處理的資料長度有限。現行AVS技術文件規定，算術編碼引擎應將區間值位移量和區間值有效量的長度分別設定為二進位制之八位元。另一方面，偏移值位移量和偏移值有效量的長度應分別被設定為二進位制之三十二位元與九位元。
AVS接收端的算術編碼引擎首先會進行一偏移值初始化程序，其傳統流程係繪示於圖一。步驟S101為將偏移值位移量設定為零，步驟S102則是讀取九個位元的音視頻資料做為偏移值有效量。接著，步驟103和步驟104代表偏移值預讀程序，其中步驟S103為判斷是否「偏移值有效量小於256」。偏移值有效量小於256表示偏移值有效量中的最高有效位元(第九位元)為二進制零。若步驟S103之判斷結果為是，步驟S104被執行，亦即將偏移值有效量左移一個位元並讀取一後續位元。相對應地，偏移值位移量被加1。隨後，步驟S103會被重新執行。若步驟S103的判斷結果為否，步驟S103~S104所代表的偏移值預讀程序會被停止。隨後，步驟S105為擷取該偏移值有效量的後八個位元，做為新的偏移值有效量。步驟S104所決定的偏移值位移量以及步驟S105所決定的偏移值有效量，共同構成隨後解碼程序採用的初始偏移值。
傳統AVS接收端的算術編碼引擎所進行之主要解碼程序如圖二(A)~圖二(B)所示。步驟S201的功能在於讀取前一次解碼程序最後更新的上下文模型，據此得知本次解碼程序中的較大機率符號是二進制零或二進制一，並得知該較大機率符號的出現機率。步驟S202的功能則是根據舊區間值和較大機率符號之出現機率更新區間值位移量、區間值有效量，並決定一判斷旗幟的內容為二進制零或二進制一，其詳細流程被繪示為圖三中的子步驟S202A~S202G。
步驟S203為整個解碼流程中的主要判斷步驟，亦即判斷目前的待解碼符號為一較大機率符號或一較小機率符號。步驟S203可被拆解 為包含以下三個判斷式：(1)區間值位移量是否大於偏移值位移量，(2)區間值位移量是否等於偏移值位移量，以及(3)偏移值有效量是否大於或等於區間值有效量。若判斷式(1)之判斷結果為是，或者判斷式(2)與判斷式(3)之判斷結果皆為是，則判定待解碼符號為一較小機率符號的步驟S204會被執行。相對地，若第一個判斷式之判斷結果為否，且後兩個判斷式之判斷結果中有任一個判斷結果為否，則判定待解碼符號為一較大機率符號的步驟S291會被執行。
步驟S204之後的步驟S205~S213是一連串的參數更新流程，只有在待解碼符號被判定為較小機率符號的情況下才會執行。更具體地說，步驟S205~S207係根據判斷旗幟的狀態決定如何更新一較小機率符號區間值。步驟S208~S210係根據區間值位移量與偏移值位移量的關係，決定如何更新偏移值有效量。步驟S211~S213則是根據較小機率符號區間值，決定如何更新偏移值有效量與區間值有效量。
步驟S214~S218的主要功能在於預讀後續偏移值，供下一次的符號判斷程序使用。步驟S214係將區間值位移量重新設定為零。步驟S215係將偏移值位移量重新設定為零。步驟S216~S218則是與圖一中的步驟S103~S105相同，亦即選擇性地自音視頻資料中讀取後續位元做為做為偏移值有效量，並根據實際讀取的位元數量來設定偏移值位移量。最後，步驟S219為更新上下文模型並回傳解碼結果。如圖二(A)所示，在判定待解碼符號為一較大機率符號的步驟S291之後，步驟S292也是更新上下文模型並回傳解碼結果。
在上述解碼程序中，與預讀後續偏移值相關的步驟存在有瑕疵，說明如下。
在圖二(A)呈現的步驟S203中，偏移值位移量和區間值位移量會被互相比較。如先前所述，偏移值位移量的長度是三十二位元，而區 間值位移量的長度是八位元。因此，偏移值位移量最大可達二的三十二次方減一，但區間值位移量最大僅可達二的八次方減一(也就是二百五十五)。實務上，在偏移值位移量未超過二百五十四的情況下，區間值位移量恆得以透過步驟S202E逐步追上偏移值位移量，使偏移值有效量和區間值有效量的比較基礎保持一致。
目前已知接收端之算術編碼引擎接收到的音視頻資料中有可能連續出現多於二百五十四個二進制零，造成預讀步驟S216~S217被重複執行超過二百五十四次，進而使得偏移值位移量被累加至高於二百五十四。然而，在上述解碼流程中，唯有當步驟S203之判斷結果為是(亦即判定待解碼符號為較小機率符號)時，將偏移值位移量重新歸零的步驟(S215)才會被執行。實務上，一旦發生偏移值位移量被累加至高於二百五十四的情況，步驟S203的判斷結果將恆為否，使整個解碼流程崩潰，輸出錯誤的解碼結果。
同樣的情況也可能會出現在圖一呈現的偏移值初始化程序。比較圖一和圖二(B)可看出，預讀步驟S103~S105與預讀步驟S216~S218完全相同。也就是說，偏移值位移量也有可能在初始化程序中就被累加至高於二百五十四，造成上述解碼流程崩潰的問題。
本發明提出一種新的解碼方法及解碼裝置，應用於數位音視頻編解碼技術標準系統。藉由適當地為偏移值讀取程序設定一停止讀取旗幟，根據本發明之解碼方法與解碼裝置可有效避免偏移值位移量高於區間值位移量上限的情況，進而避免了解碼流程因此崩潰的問題。值得注意的是，若採用根據本發明之解碼方法與解碼裝置，便不需要對AVS編碼端輸出的編碼結果施以相關預防性限制(例如令音視頻資料中不得連續出現多於二百五十四個二進制零)，亦毋須修改AVS解碼端中用以儲存區間值位移 量的暫存器之大小。
根據本發明之一具體實施例為一種應用於一數位音視頻編解碼技術標準系統之解碼方法，用以解碼一音視頻資料。根據這個解碼方法，大於零且小於一區間值位移量上限之一偏移值位移量上限被預先提供。是否停止一偏移值預讀程序的判斷依據包含一偏移值位移量是否達到該偏移值位移量上限。於該偏移值預讀程序停止後，一偏移值有效量之一最高有效位元被保留。在進行下一次符號判斷程序，以判斷該音視頻資料中之一待解碼符號為一較大機率符號或一較小機率符號時，該偏移值有效量被保留之該最高有效位元被用做考量依據。
根據本發明之另一具體實施例為一種應用於一數位音視頻編解碼技術標準系統之解碼裝置，用以解碼一音視頻資料。該解碼裝置包含一偏移值預讀電路與一符號判斷電路。大於零且小於一區間值位移量上限之一偏移值位移量上限被預先提供。該偏移值預讀電路係用以執行一偏移值預讀程序、根據一偏移值位移量是否達到該偏移值位移量上限決定是否停止該偏移值預讀程序，並且於該偏移值預讀程序停止後，保留一偏移值有效量之一最高有效位元。該符號判斷電路係用以根據被保留的該偏移值有效量之該最高有效位元進行下一次符號判斷程序，以判斷該音視頻資料中之一待解碼符號為一較大機率符號或一較小機率符號。
根據本發明之另一具體實施例為一種應用於一數位音視頻編解碼技術標準系統之解碼方法，用以解碼一音視頻資料。根據該解碼方法，一偏移值預讀程序包含以下步驟：(a)判斷一偏移值有效量是否低於一特定數值；(b)若步驟(a)之判斷結果為是，為該偏移值有效量讀取一個新的最低有效位元；以及(c)在步驟(b)被執行一次之後，停止該偏移值預讀程序。
根據本發明之另一具體實施例為一種應用於一數位音視頻編解碼技術標準系統之解碼裝置，用以解碼一音視頻資料。該解碼裝置包 含用以執行一偏移值預讀程序之一偏移值預讀電路。該偏移值預讀電路包含一判斷電路與一讀取電路。該判斷電路係用以判斷一偏移值有效量是否低於一特定數值。若該判斷電路之判斷結果為是，該讀取電路為該偏移值有效量讀取一個新的最低有效位元後即停止該偏移值預讀程序。
根據本發明之另一具體實施例為一種應用於一數位音視頻編解碼技術標準系統之解碼方法，用以解碼一音視頻資料。該解碼方法包含判斷該音視頻資料中是否包含至少一筆待解碼迴避(bypass)資料。若判斷結果為否，該音視頻資料被施以一第一解碼程序。若判斷結果為是，該至少一筆待解碼迴避資料被施以不同於該第一解碼程序之一第二解碼程序。
關於本發明的優點與精神可以藉由以下發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
S101~S108‧‧‧步驟流程
S201~S224‧‧‧步驟流程
S202A~S202G‧‧‧步驟流程
S401~S404‧‧‧步驟流程
S501~S524‧‧‧步驟流程
600‧‧‧解碼裝置
601‧‧‧前置作業電路
602‧‧‧符號判斷電路
603‧‧‧較小機率符號區間值決定電路
604‧‧‧偏移值有效量重設電路
605‧‧‧區間值有效量重設電路
606‧‧‧偏移值預讀電路
607‧‧‧預讀驅動電路
608‧‧‧上下文更新電路
S701~S704‧‧‧步驟流程
S811~S824‧‧‧步驟流程
S901~S903‧‧‧步驟流程
S1001~S1024‧‧‧步驟流程
S1101~S1106‧‧‧步驟流程
1200‧‧‧解碼裝置
1201‧‧‧判斷電路
1202‧‧‧第一解碼電路
1203‧‧‧第二解碼電路
1203A‧‧‧比較器
1203B‧‧‧位元檢查器
1203C‧‧‧輸出電路
500‧‧‧解碼程序
圖一係繪示傳統AVS接收端採用的偏移值初始化程序之流程圖。
圖二(A)~圖二(B)係繪示傳統AVS接收端之算術編碼引擎採用的主要解碼程序之流程圖。
圖三係繪示圖二之步驟S202的詳細子步驟與流程。
圖四係繪示根據本發明之一實施例中的偏移值初始化程序之流程圖。
圖五(A)~圖五(B)係繪示根據本發明之一實施例中的主要解碼程序之流程圖。
圖六為根據本發明之一實施例中的解碼裝置之功能方塊圖。
圖七係繪示根據本發明之另一實施例中的偏移值初始化程序之流程 圖。
圖八係繪示根據本發明之另一實施例中的主要解碼程序之局部流程圖。
圖九為根據本發明之一實施例中的解碼方法之流程圖。
圖十係繪示根據本發明之一實施例中的第二解碼程序之流程圖。
圖十一係繪示根據本發明之另一實施例中的第二解碼程序之流程圖。
圖十二為根據本發明之一實施例中的解碼裝置之功能方塊圖。
須說明的是，本發明的圖式包含呈現多種彼此關聯之功能性電路的功能方塊圖。該等圖式並非細部電路圖，且其中的連接線僅用以表示信號流。功能性元件及/或程序間的多種互動關係不一定要透過直接的電性連結始能達成。此外，個別元件的功能不一定要如圖式中繪示的方式分配，且分散式的區塊不一定要以分散式的電子元件實現。
根據本發明之一具體實施例為一種應用於一數位音視頻編解碼技術標準(AVS)系統的解碼方法，其流程圖係繪示於圖四以及圖五(A)~圖五(B)。以下說明主要假設區間值位移量、區間值有效量、偏移值位移量、偏移值有效量等四個變數的長度分別被設定為二進位制之八位元、八位元、三十二位元、九位元。透過以下說明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者可理解，本發明的概念可應用至變數長度不同於此假設的情況。
首先請參閱圖四呈現的偏移值初始化程序400。比較圖一與圖四可看出，步驟S401~S402與步驟S101~S102相同。不同於步驟S103，除了判斷是否「偏移值有效量小於256」，步驟S403進一步包含判斷是否「偏移值位移量小於一偏移值位移量上限N」。此偏移值位移量上限N大於零且小於一區間值位移量上限。就區間值位移量之長度為八位元的情況而言， 該區間值位移量上限等於255，偏移值位移量上限N因此可為1到254間之任一正整數。若步驟S403的判斷結果為否，偏移值初始化程序400隨即停止。若步驟S403的判斷結果為是，則步驟S404被執行，亦即將偏移值有效量左移一個位元並讀取一後續位元。相對應地，偏移值位移量被加1。隨後，步驟S403會被重新執行。
值得注意的是，用以將偏移值有效量之最高有效位元重新設定為二進制零的步驟(S105)並未出現在偏移值初始化程序400中。更具體地說，在偏移值預讀程序停止後，偏移值有效量之最高有效位元(第九位元)被特意保留，用來記錄偏移值預讀程序的停止原因。更明確地說，若步驟S403(是否「偏移值有效量小於256」且「偏移值位移量小於一偏移值位移量上限N」)之判斷結果為否的原因是出於「偏移值有效量大於或等於256」，目前偏移值有效量的最高有效位元必定為二進制一。相似地，若步驟S403是因為「偏移值有效量大於或等於256」與「偏移值位移量大於或等於偏移值位移量上限N」兩個條件同時成立，使得步驟S403之判斷結果為否，目前偏移值有效量的最高有效位元亦必定為二進制一。相對地，若步驟S403之判斷結果因為「偏移值位移量達到偏移值位移量上限N」而為否，但「偏移值有效量大於或等於256」不成立，偏移值有效量的最高有效位元必定為二進制零。
以步驟S402讀入之偏移值有效量為000000001且偏移值位移量上限N等於4的情況為例，步驟S403~S404會被重複執行四次；直到偏移值位移量被累加至不再小於4，步驟S403的判斷結果始為否。在這個情況下，偏移值有效量為00001XXXX，其中符號X代表1或0。由偏移值有效量的最高有效位元為二進制零可看出，步驟S403是因為「偏移值位移量小於一偏移值位移量上限N」這個條件不成立而為否。
以步驟S402讀入之偏移值有效量為001001101且偏移值位移量上限N等於4的情況為例，步驟S403~S404會被重複執行兩次；直到 偏移值有效量被調整為1001101XX，步驟S403的判斷結果始為否。在這個情況下，偏移值位移量僅為2，尚未達到偏移值位移量上限N。由偏移值有效量的最高有效位元為二進制一可看出，步驟S403是因為「偏移值有效量小於256」這個條件不成立而為否。
由以上說明可看出，偏移值位移量上限N能將偏移值位移量限制為不等於或超過區間值位移量上限。因此，偏移值位移量不會有在初始化程序中就被累加至高於254的可能性。藉此，在偏移值初始化程序中因偏移值位移量過高而造成解碼流程崩潰的原因可被消除。
如先前所述，在偏移值位移量未超過254的情況下，區間值位移量恆得以透過步驟S202E逐步追上偏移值位移量，使偏移值有效量和區間值有效量的比較基礎保持一致。在區間值位移量追上或超越偏移值位移量之後，只要解碼結果為較小機率符號，區間值位移量和偏移值位移量便會被歸零、重新累計。上述做法的優點之一在於，加入偏移值位移量上限N此一限制條件並不會對解碼結果的正確性造成負面影響，只是令原本區間值位移量追上偏移值位移量之一較長時間被拆分為多段較短的時間。
在偏移值初始化程序400結束後，圖五(A)~圖五(B)所代表的主要解碼程序被繼續執行。比較圖五(A)和圖二(A)可看出，步驟S501~S502為習知技術，其詳細實施方式不再贅述。步驟S503可被拆解為包含以下四個判斷式：(1)區間值位移量是否大於偏移值位移量，(2)區間值位移量是否等於偏移值位移量，(3)偏移值有效量的末八位元是否大於或等於區間值有效量，以及(4)被保留的偏移值有效量之最高有效位元(第九位元)是否為二進制一。若判斷式(1)的判斷結果為是，或者判斷式(2)~(4)的三個判斷結果皆為是，則步驟S503的判斷結果即為是，判定待解碼符號為一較小機率符號的步驟S504會被執行。相對地，若判斷式(1)之判斷結果為否，且判斷式(2)、(3)、(4)之判斷結果中有任一個判斷結果為否，則步驟S503的判斷結果即為否，判定待解碼符號為一較大機率符號的步驟S523會被執 行。
須說明的是，在實務上，步驟S503中的四個判斷式不一定要全部執行。舉例而言，如果判斷式(1)首先被執行，並且發現判斷式(1)的判斷結果為是，即可確認步驟S503的判斷結果必為是，不需要繼續執行判斷式(2)~(4)。再舉例而言，如果已發現判斷式(1)的判斷結果為否，並且判斷式(2)~(4)中有任一個判斷式的判斷結果為否，即可確認步驟S503的判斷結果必為否，不需要繼續執行其他判斷式。
此外，步驟S503亦可利用上述判斷式(1)、(2)、(3)、(4)的其他等效組合來實現。舉例而言，判斷式(3)與(4)都與偏移值有效量相關，可被進一步結合為單一判斷式。更明確地說，「偏移值有效量的末八位元大於或等於區間值有效量」與「偏移值有效量之第九位元為二進制一」同時成立，等效於「偏移值有效量大於或等於區間值有效量加上256」。藉由合併判斷式(3)與(4)，步驟S503所包含的判斷式可以由四個精簡為三個。圖五(A)所呈現的即為如此修改後的步驟S503。本發明的範疇涵蓋以上幾個判斷式之各種等效的組合變化型，不以特定組合為限。
步驟S505~S515為習知技術，與圖二中的步驟S205~S215相同，其詳細實施方式不再贅述。值得注意的是，步驟S509與S510於運算時僅需要偏移值有效量的末八位元。因此，在步驟S508之前新增一個步驟S521，用以將偏移值有效量之第九位元重新設定為二進制零、僅保留末八位元，以維持運算邏輯的一致性。
隨後的步驟S516~S517係為偏移值預讀程序，與圖四中的步驟S403~S404作用相同。更具體地說，步驟S516於決定是否停止偏移值預讀程序時，亦將是否「偏移值位移量小於一偏移值位移量上限N」納入考量，藉此避免因偏移值位移量過高而造成的解碼流程崩潰。若步驟S516的判斷結果為否，偏移值預讀程序即停止，且偏移值有效量的最高有效位元 (第九位元)被保留，供下一次的符號判斷程序(步驟S503)使用。也就是說，不同於解碼程序200，解碼程序500並未在偏移值預讀程序之後包含一個捨棄偏移值有效量之第九位元的步驟(步驟S218)。如圖五(B)所示，若步驟S516的判斷結果為否，更新上下文模型並回傳解碼結果的步驟S522便會被執行。
另一方面，不同於解碼程序200，在待解碼符號被判定為一較大機率符號(步驟S523)之後，在解碼程序500不會立即執行更新上下文模型並回傳解碼結果的步驟S522。如圖五(B)所示，步驟S523之後有一個判斷步驟S524，用以判斷區間值位移量是否等於偏移值位移量上限N(步驟S524)。若步驟S523的判斷結果為是，步驟S514~S517會被執行。若步驟S523的判斷結果為否，更新上下文模型並回傳解碼結果的步驟S522才會被執行。
本發明所屬技術領域中具有通常知識者可理解，在圖四及圖五(A)~圖五(B)中，某些步驟的順序或其中之判斷邏輯的組合方式可被等效調換，並且不會影響該解碼方法的整體效果。
根據本發明之另一具體實施例為一種應用於一數位音視頻編解碼技術標準系統之解碼裝置，用以解碼一音視頻資料，其功能方塊圖係繪示於圖六。解碼裝置600包含一前置作業電路601、一符號判斷電路602、一較小機率符號區間值決定電路603、一偏移值有效量重設電路604、一區間值有效量重設電路605、一偏移值預讀電路606、一預讀驅動電路607，以及一上下文更新電路608。
前置作業電路601負責執行偏移值初始化程序(對應於步驟S401~S404)、讀取上下文模型(對應於步驟S501)、依據舊區間值和較大機率符號出現機率更新區間值並設定一判斷旗幟(對應於步驟S502)。此外，前置作業電路601中亦預先儲存有一偏移值位移量上限N。實務上，前置 作業電路601可設有多個暫存器，用以儲存該等隨後將用於解碼程序的參數或變數。須強調的是，在偏移值初始化程序中，前置作業電路601於判斷是否應停止偏移值預讀程序時，會同時考量「偏移值有效量小於256」以及「偏移值位移量小於一偏移值位移量上限N」(對應於步驟S403)，藉此避免因偏移值位移量過高而造成的解碼流程崩潰。
符號判斷電路602可自前置作業電路601得知目前的較大機率符號是二進制零或二進制一。符號判斷電路602負責根據前置作業電路601提供的區間值位移量、偏移值位移量、偏移值有效量與區間值有效量進行符號判斷程序(對應於步驟S503)，以判斷音視頻資料中之一待解碼符號為一較大機率符號或一較小機率符號(對應於步驟S504、S523)。值得注意的是，前置作業電路601提供給符號判斷電路602的偏移值有效量共有九個位元，其最高有效位元(第九位元)並未在前一次偏移值預讀程序(可能係由前置作業電路601或是偏移值預讀電路606執行)結束後被重設。並且，此第九位元是符號判斷電路602進行符號判斷程序時的參考依據之一。
較小機率符號區間值決定電路603與偏移值有效量重設電路604都是受到符號判斷電路602的輸出信號驅動而運作。若符號判斷電路602判定目前的待解碼符號為一較小機率符號，較小機率符號區間值決定電路603會根據前置作業電路601提供的較大機率符號出現機率、判斷旗幟以及一舊區間值有效量，決定一較小機率符號區間值(對應於步驟S505~S507)。此外，若符號判斷電路602判定目前的待解碼符號為一較小機率符號，偏移值有效量重設電路604首先會將偏移值有效量之最高有效位元設定為二進制零，且取偏移值有效量之後八位元做為一新的偏移值有效量(對應於步驟S521)。接著，偏移值有效量重設電路604會根據前置作業電路601提供的區間值位移量、偏移值位移量以及區間值有效量，再次重設偏移值有效量(對應於步驟S508~S510)。在圖六中，偏移值有效量重 設電路604產生的偏移值有效量被標示為「偏移值有效量_1」。
根據較小機率符號區間值決定電路603提供的較小機率符號區間值，區間值有效量重設電路605會重新設定較小機率符號區間值以及區間值有效量(對應於步驟S511~S513)。在這個過程中，區間值有效量重設電路605也會相對應地調整偏移值有效量(對應於步驟S512)。在圖六中，區間值有效量重設電路605產生的偏移值有效量被標示為「偏移值有效量_2」。接著，偏移值預讀電路606會先將區間值位移量與偏移值位移量重設為零，隨後根據區間值有效量重設電路605產生的更新後偏移值有效量以及前置作業電路601提供的偏移值位移量上限，產生新的偏移值有效量與偏移值位移量(對應於步驟S514~S517)。在圖六中，偏移值預讀電路606產生的偏移值有效量被標示為「偏移值有效量_3」。偏移值預讀電路606負責執行的工作即為一偏移值預讀程序。須強調的是，偏移值預讀電路606於判斷是否應停止該偏移值預讀程序時，會同時考量「偏移值有效量小於256」以及「偏移值位移量小於一偏移值位移量上限N」(對應於步驟S516)。如此一來，因偏移值位移量過高而造成的解碼流程崩潰問題即可被有效避免。此外，於該偏移值預讀程序停止後，偏移值預讀電路606會保留偏移值有效量的最高有效位元，供符號判斷電路602下一次進行符號判斷程序時使用。
另一方面，若符號判斷電路602判定待解碼符號為一較大機率符號，預讀驅動電路607會負責判斷目前的區間值位移量是否等於偏移值位移量上限(對應於步驟S524)。若預讀驅動電路607之判斷結果為是，預讀驅動電路607也會請求偏移值預讀電路606執行上述偏移值預讀程序。若預讀驅動電路607之判斷結果為否，或者是偏移值預讀程序已結束，上下文更新電路608便會根據自區間值有效量重設電路605收到的區間值有效量，以及自偏移值預讀電路606收到的偏移值有效量、偏移值位移量、區間值位移量，更新上下文模型供前置作業電路601參考(對應於步驟 S522)。
實務上，上述各電路可分別利用多種控制和處理平台實現，包含固定式的和可程式化的邏輯電路，例如可程式化邏輯閘陣列、針對特定應用的積體電路、微控制器、微處理器、數位信號處理器。此外，上述各電路亦可被設計為透過執行一記憶體(未繪示)中所儲存之處理器指令，來完成多種任務。本發明所屬技術領域中具有通常知識者可理解，有多種電路組態和元件可在不背離本發明精神的情況下實現本發明的概念。再者，於實際應用中，該等功能方塊中的某些非同時運作且功能相似的電路可以被設計為共用硬體，以降低實現成本。
須說明的是，先前在介紹圖四及圖五(A)~圖五(B)呈現之解碼流程時描述的各種操作變化亦可應用至解碼裝置600，其細節不再贅述。
如先前所述，出現在步驟S403、S516、S524中的偏移值位移量上限N可為1到254間之任一正整數。於根據本發明之一實施例中，偏移值位移量上限N被設定為1。若將此設定代入圖四中的偏移值初始化程序400，會產生一個更為簡化的流程。由於偏移值位移量在步驟S401中被設定為零，第一次執行步驟S403時，偏移值位移量等於零，使得「偏移值位移量小於偏移值位移量上限N(=1)」這個條件必然成立。因此，只要「偏移值有效量小於256」這個條件成立，步驟S404就會被執行，令偏移值位移量被提高為1，且令偏移值有效量左移一位元並讀進一個位元。在偏移值初始化程序400中，當步驟S404結束後，步驟S403會被重新執行。由於目前的偏移值位移量等於1，「偏移值位移量小於偏移值位移量上限N(=1)」這個條件不再成立，因而使得第二次執行步驟S403的判斷結果必然為否。
綜上所述，若將偏移值位移量上限N設定為1，偏移值初始化程序400可被簡化為圖七所示之流程。步驟S701~S702與步驟S401~S402相同。步驟S703較步驟S403簡單，僅判斷「是否偏移值有效量小於256」。 步驟S704亦與步驟S404相同。在這個簡化後的偏移值初始化程序中，步驟S704只會被執行一次，隨後該偏移值預讀程序即停止。
相似地，上述概念亦可被應用至解碼程序500中的步驟S516、S524。圖八呈現據此簡化後的後半段解碼程序。步驟S811係接續於圖五(A)的步驟S510之後，而步驟S823係接續於圖五(A)的步驟S503之後。比較圖七與圖五(B)可看出，將偏移值位移量上限N設定為1可令步驟S816、S824較原本的步驟S516、S524更為簡單。
須說明的是，將偏移值位移量上限N設定為1的概念亦可應用在圖一及圖二(A)~圖二(B)呈現的解碼流程。因此，根據本發明之另一具體實施例為一種應用於AVS系統的解碼方法，用以解碼一音視頻資料。根據該解碼方法，一偏移值預讀程序包含以下步驟：(a)判斷一偏移值有效量是否低於一特定數值；(b)若步驟(a)之判斷結果為是，為該偏移值有效量讀取一個新的最低有效位元；其中，步驟(b)被執行一次之後，該偏移值預讀程序即停止。
此外，將偏移值位移量上限N設定為1的概念亦可應用在解碼裝置600等硬體電路中。根據本發明之另一具體實施例為一種應用AVS系統的解碼裝置，用以解碼一音視頻資料。該解碼裝置包含用以執行一偏移值預讀程序之一偏移值預讀電路(例如圖六中的偏移值預讀電路606)。該偏移值預讀電路包含一判斷電路與一讀取電路。該判斷電路係用以判斷一偏移值有效量是否低於一特定數值(256)。若該判斷電路之判斷結果為是，該讀取電路為該偏移值有效量讀取一個新的最低有效位元後即停止該偏移值預讀程序。
於實際應用中，AVS傳送端常常會將音視頻資料的絕對值與正負符號分別編碼，也就是先對多筆資料的絕對值施以編碼程序，隨後再編碼該多筆資料所各自對應的正負符號。在大部分的情況下，正負符號 的出現順序相當隨機(正負符號各自出現的機率都接近0.5)，於編碼過程中對正負符號施以壓縮程序往往無法得到良好的壓縮效果。因此，AVS傳送端會將這些正負符號視為迴避(bypass)資料，採用較為簡略的壓縮/編碼程序。舉例而言，不同於非迴避資料，迴避資料的較大機率符號是固定值，較大機率符號出現機率也是固定值。
上述迴避資料的特性能被利用來簡化AVS接收端中的解碼程序。根據本發明之一具體實施例為一種應用於AVS系統的解碼方法，其流程圖係繪示於圖九。步驟S901為判斷一音視頻資料中是否包含至少一筆待解碼迴避資料。若步驟S901的判斷結果為否，步驟S902被執行，亦即對該音視頻資料施以一第一解碼程序(例如圖四及圖五(A)~圖五(B)呈現的一般解碼流程)。若步驟S901的判斷結果為是，步驟S903被執行，亦即對該音視頻資料中的非迴避資料施以上述第一解碼程序，並且對該至少一筆待解碼迴避資料施以一第二解碼程序。不同於第一解碼程序，第二解碼程序可以是針對迴避資料而設計，較第一解碼程序簡單。可理解的是，相較於對所有音視頻資料都施以一般解碼流程的先前技術，解碼程序900能降低AVS接收端整體耗用的運算資源。
圖十呈現第二解碼程序的一種詳細實施範例。步驟S1001與步驟S501相同。如先前所述，迴避資料的較大機率符號出現機率為一已知的定值。AVS規範目前要求將此較大機率符號出現機率設定為對應於數值1024。因此，將較大機率符號出現機率右移兩位元的結果(=256)無論如何一定會大於區間值有效量的可能最大值(=255)。基於這個特性，某些判斷步驟可被省略。舉例而言，由於圖三之步驟S202A的判斷結果必然為否，將使得判斷旗幟必然為1。在這個情況下，判斷旗幟實際上沒有存在的必要。因此，步驟S1002可以只包含圖三中的步驟S202E~S202F。
隨後的步驟S1003~S1004、S1021、S1008~S1010各自相同於步驟S503~S504、S521、S508~S510。承上所述，判斷旗幟必然為1，步 驟S505的判斷結果因此必然為否，使得較小機率符號區間值必然會在步驟S507中被設定為等於較大機率符號出現機率右移兩位元(=256)加上舊區間值有效量。如此所產生的較小機率符號區間值必然會使得步驟S511的判斷結果為否。基於上述邏輯推演，步驟S505~S507以及S511~S513在解碼程序1000中都可省略。隨後的步驟S1014~S1017與步驟S1022~S1024各自相同於步驟S514~S517與步驟S522~S524，不再贅述。若以圖四及圖五(A)~圖五(B)呈現的解碼流程做為第一解碼程序來比較，圖十呈現的第二解碼程序顯然更為簡化。
此外，對AVS接收端來說，迴避資料通常是跟隨在非迴避資料之後送達。舉例而言，AVS接收端可預期在收到連續多筆資料的絕對值之後，隨後將收到一連串該多筆資料所各自對應的正負符號。更明確地說，在收到連續M筆資料的絕對值之後(M為大於1之整數)，AVS接收端可預期隨後將收到對應於連續M個正負符號的待解碼迴避資料。值得注意的是，當音視頻資料中包含連續多筆待解碼迴避資料，第二解碼程序可以被更進一步地簡化，詳述如下。
假設在開始解碼該M筆待解碼迴避資料前，稍早的偏移值預讀程序已預讀了P個位元的偏移值有效量(P為一整數)，則偏移值位移量會等於P，這是AVS接收端原本即能掌握的資訊。於根據本發明之一實施例中，根據數值P與數值M的大小相對關係，該M筆待解碼迴避資料所對應的較大機率符號數量可以被快速地決定。
首先討論M小於P的情況。由於M大於1且已知M小於P，P必然大於2。如先前所述，區間值位移量在偏移值預讀程序中會被重新設定為零。接著，在開始將該連續M筆待解碼迴避資料解碼時，區間值位移量會在步驟S1002中被提高為1。因為目前的區間值位移量(=1)小於偏移值位移量P(>2)，第一次執行的步驟S1003之判斷結果必然為否，使得第一筆解碼結果必然為較大機率符號。只要偏移值位移量上限N被設計為一 個較高的數值(舉例而言，高於M的可能最大值)，隨後的步驟S1024之判斷結果亦必然為否。在這個情況下，圖十中的步驟S1001、S1002、S1003、S1023、S1024、S1022會被依序循環執行M次。由此可推論，當M小於P，該連續M筆待解碼迴避資料的解碼結果必然為M個較大機率符號。此外，經過這M次循環，最後的區間值位移量會被逐步提高為等於數值M。
接著討論M大於或等於P的情況。基於步驟S1003中的判斷規則，若經過偏移值預讀程序後，偏移值有效量的最高有效位元為二進制一，則前(P-1)次執行的步驟S1003都會得出判斷結果為否，直到第P次被執行時才得出判斷結果為是。由此可推論，當M大於或等於P，且偏移值有效量的最高有效位元為二進制一，該連續M筆待解碼迴避資料中的前P筆待解碼迴避資料的解碼結果必然為連續(P-1)個較大機率符號與一個較小機率符號。此外，最後的區間值位移量會被逐步提高為等於數值P。
同樣基於步驟S1003中的判斷規則，在M大於或等於P的情況下，若偏移值有效量的最高有效位元為二進制零，則前P次執行的步驟S1003都會得出判斷結果為否。由此可推論，當M大於或等於P，且偏移值有效量的最高有效位元為二進制零，該連續M筆待解碼迴避資料中之前P筆待解碼迴避資料的解碼結果必然為P個較大機率符號。此外，最後的區間值位移量會被逐步提高為等於數值(P-1)。
綜上所述，根據數值P與數值M的相對關係，第二解碼程序可被簡化為圖十一所呈現的流程。首先，步驟S1101為取得數值M與數值P。接著，步驟S1102係判斷「M小於P」是否成立。若步驟S1102的判斷結果為是，步驟S1103將被執行，亦即直接判定該連續M筆待解碼迴避資料的解碼結果為M個較大機率符號，且將區間值位移量設定為等於數值M。若步驟S1102的判斷結果為否，步驟S1104將被執行，亦即繼續判斷「偏移值有效量的最高有效位元為二進制一」是否成立。若步驟S1104的判斷結果為是，步驟S1105將被執行，亦即直接判定該連續M筆待解碼迴避資料中 的前P筆待解碼迴避資料的解碼結果為連續(P-1)個較大機率符號與一個較小機率符號，並且將區間值位移量設定為等於數值P。若步驟S1104的判斷結果為否，步驟S1106將被執行，亦即直接判定該連續M筆待解碼迴避資料中之前P筆待解碼迴避資料的解碼結果為P個較大機率符號，並且將區間值位移量設定為等於數值(P-1)。相較於圖十呈現的第二解碼程序，圖十一呈現的第二解碼程序顯然更為大幅簡化。
上述利用迴避資料特性來簡化解碼程序的概念亦可應用在硬體裝置中。根據本發明之另一具體實施例為一種應用於一數位音視頻編解碼技術標準系統之解碼裝置，用以解碼一音視頻資料。圖十二為其功能方塊圖。解碼裝置1200包含一判斷電路1201、一第一解碼電路1202與一第二解碼電路1203。判斷電路1201係用以判斷該音視頻資料中是否包含至少一筆待解碼迴避資料。若判斷電路1201之判斷結果為否，第一解碼電路1202負責對該音視頻資料施以一第一解碼程序。若判斷電路1201之判斷結果為是，第一解碼電路1202負責對該音視頻資料中的非迴避資料施以第一解碼程序，而第二解碼電路1203負責對該至少一筆待解碼迴避資料施以不同於該第一解碼程序之一第二解碼程序。
實務上，第一解碼電路1202的內部電路可為先前介紹的解碼裝置600，而該第一解碼程序可為圖四及圖五(A)~圖五(B)呈現之解碼流程，於此不贅述。在圖十二繪示的範例中，第二解碼電路1203包含一比較器1203A、一位元檢查器1203B與一輸出電路1203C。比較器1203A係用以比較自判斷電路1201取得的數值M，以及自第一解碼電路1202取得的數值P。位元檢查器1203B負責檢查自第一解碼電路1202取得的偏移值有效量之最高有效位元是二進制一或二進制零。
如果比較器1203A判斷數值M小於數值P，輸出電路1203C即輸出M個較大機率符號做為解碼結果，並將區間值位移量等於數值M的設定提供給第一解碼電路1202。如果比較器1203A判斷M大於或等於P， 且位元檢查器1203B判斷偏移值有效量之最高有效位元為二進制一，輸出電路1203C即輸出(P-1)個較大機率符號與一個較小機率符號做為解碼結果，並將區間值位移量等於數值P的設定提供給第一解碼電路1202。如果比較器1203A判斷M大於或等於P，且位元檢查器1203B判斷偏移值有效量之最高有效位元為二進制零，輸出電路1203C即輸出P個較大機率符號做為解碼結果，並將區間值位移量等於數值(P-1)的設定提供給第一解碼電路1202。
須說明的是，先前在介紹圖九~圖十一呈現之解碼流程時描述的各種操作變化亦可應用至解碼裝置1200，其細節不再贅述。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

Claims (20)

  1. 一種應用於一數位音視頻編解碼技術標準系統之解碼方法，用以解碼一音視頻資料，該解碼方法包含：(a)根據一偏移值位移量是否達到一偏移值位移量上限決定是否停止一偏移值預讀程序，其中該偏移值位移量上限大於零且小於一區間值位移量上限；(b)於該偏移值預讀程序停止後，保留一偏移值有效量之一最高有效位元；以及(c)根據被保留的該偏移值有效量之該最高有效位元，判定該音視頻資料中之一待解碼符號為一較大機率符號或一較小機率符號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之解碼方法，其中步驟(c)包含：(c1)判斷是否一區間值位移量等於一偏移值位移量；(c2)判斷是否該偏移值有效量大於或等於一區間值有效量；(c3)判斷是否被保留的該偏移值有效量之該最高有效位元為二進制一；以及(c4)若步驟(c1)、步驟(c2)與步驟(c3)之判斷結果皆為是，判定該待解碼符號為該較小機率符號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之解碼方法，其中步驟(c)包含：(c5)判斷是否一區間值位移量等於一偏移值位移量；(c6)判斷保留有該最高有效位元之該偏移值有效量是否大於或等於一區間值有效量與一特定數值之和；以及(c7)若步驟(c5)與步驟(c6)之判斷結果皆為是，判定待解碼符號為該較小機率符號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之解碼方法，進一步包含：若該待解碼符號於步驟(c)被判定為該較大機率符號，且一區間值位 移量等於一偏移值位移量上限，執行該偏移值預讀程序。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之解碼方法，其中該偏移值預讀程序包含：若該偏移值有效量低於一特定數值，為該偏移值有效量讀取一個新的最低有效位元，並停止該偏移值預讀程序。
  6. 一種應用於一數位音視頻編解碼技術標準系統之解碼裝置，用以解碼一音視頻資料，該解碼裝置包含：一偏移值預讀電路，用以執行一偏移值預讀程序、根據一偏移值位移量是否達到一偏移值位移量上限決定是否停止該偏移值預讀程序，並且於該偏移值預讀程序停止後，保留一偏移值有效量之一最高有效位元，其中該偏移值位移量上限大於零且小於一區間值位移量上限；以及一符號判斷電路，用以根據被保留的該偏移值有效量之該最高有效位元，判斷該音視頻資料中之一待解碼符號為一較大機率符號或一較小機率符號。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之解碼裝置，其中該符號判斷電路包含：一第一判斷電路，用以判斷是否一區間值位移量等於一偏移值位移量；一第二判斷電路，用以判斷是否該偏移值有效量大於或等於一區間值有效量；一第三判斷電路，用以判斷是否被保留的該偏移值有效量之該最高有效位元為二進制一；以及一第四判斷電路，若該第一判斷電路、該第二判斷電路與該第三判斷電路之判斷結果皆為是，該第四判斷電路判定待解碼符號為該較小機率符號。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之解碼裝置，其中該符號判斷電路包含： 一第一判斷電路，用以判斷是否一區間值位移量等於一偏移值位移量；一第二判斷電路，用以判斷保留有該最高有效位元之該偏移值有效量是否大於或等於一區間值有效量與一特定數值之和；以及一第三判斷電路，若該第一判斷電路與該第二判斷電路之判斷結果皆為是，該第三判斷電路判定待解碼符號為該較小機率符號。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之解碼裝置，進一步包含：一預讀驅動電路，若該符號判斷電路判定該待解碼符號為該較大機率符號，該預讀驅動電路判斷一區間值位移量是否等於一偏移值位移量上限；若該區間值位移量等於該偏移值位移量上限，該預讀驅動電路請求該偏移值預讀電路執行該偏移值預讀程序。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之解碼裝置，其中該偏移值預讀電路包含：一判斷電路，用以判斷該偏移值有效量是否低於一特定數值；以及一讀取電路，若該判斷電路之判斷結果為是，該讀取電路為該偏移值有效量讀取一個新的最低有效位元，然後停止該偏移值預讀程序。
  11. 一種應用於一數位音視頻編解碼技術標準系統之解碼方法，用以解碼一音視頻資料，該解碼方法包含：(a)判斷該音視頻資料中是否包含至少一筆待解碼迴避(bypass)資料；(b)若步驟(a)之判斷結果為否，對該音視頻資料施以一第一解碼程序；以及(c)若步驟(a)之判斷結果為是，對該至少一筆待解碼迴避資料施以不同於該第一解碼程序之一第二解碼程序。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之解碼方法，其中當該音視頻資料中包含連 續多筆待解碼迴避資料，該第二解碼程序包含：根據一偏移值位移量與該連續多筆待解碼迴避資料之數量，決定該連續多筆待解碼迴避資料所對應之一較大機率符號數量。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之解碼方法，其中該音視頻資料中包含連續M筆待解碼迴避資料，M為大於1之整數，且該偏移值位移量等於P，P為一正整數；該第二解碼程序包含：若M小於P，判定該連續M筆待解碼迴避資料係對應於M個較大機率符號。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之解碼方法，其中該音視頻資料中包含連續M筆待解碼迴避資料，M為大於1之整數，且該偏移值位移量等於P，P為一正整數；該第二解碼程序包含：若M大於或等於P，且一偏移值有效量之一最高有效位元為二進制一，判定該連續M筆待解碼迴避資料中之前P筆待解碼迴避資料係分別對應於(P-1)個較大機率符號與一個較小機率符號。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之解碼方法，其中該音視頻資料中包含連續M筆待解碼迴避資料，M為大於1之整數，且該偏移值位移量等於P，P為一正整數；該第二解碼程序包含：若M大於或等於P，且一偏移值有效量之一最高有效位元為二進制零，判定該連續M筆待解碼迴避資料中之前P筆待解碼迴避資料係分別對應於P個較大機率符號。
  16. 一種應用於一數位音視頻編解碼技術標準系統之解碼裝置，用以解碼一音視頻資料，該解碼裝置包含：一判斷電路，用以判斷該音視頻資料中是否包含至少一筆待解碼迴避資料；一第一解碼電路，若該判斷電路之判斷結果為否，該第一解碼電路 對該音視頻資料施以一第一解碼程序；以及一第二解碼電路，若該判斷電路之判斷結果為是，該第二解碼電路對該至少一筆待解碼迴避資料施以不同於該第一解碼程序之一第二解碼程序。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之解碼裝置，其中當該音視頻資料中包含連續多筆待解碼迴避資料，該第二解碼電路根據一偏移值位移量與該連續多筆待解碼迴避資料之數量，決定該連續多筆待解碼迴避資料所對應之一較大機率符號數量。
  18. 如申請專利範圍第17所述之解碼裝置，其中該音視頻資料中包含連續M筆待解碼迴避資料，且該偏移值位移量等於P，M為大於1之整數，P為一正整數；該第二解碼電路包含：一比較器，用以比較數值M與數值P；若該比較器判斷數值M小於數值P，該第二解碼電路即判定該連續M筆待解碼迴避資料係對應於M個較大機率符號。
  19. 如申請專利範圍第17所述之解碼裝置，其中該音視頻資料中包含連續M筆待解碼迴避資料，M為大於1之整數，且該偏移值位移量等於P，P為一正整數；該第二解碼電路包含：一比較器，用以比較數值M與數值P；以及一位元檢查器，用以檢查一偏移值有效量之一最高有效位元為二進制一或二進制零；若該比較器判斷M大於或等於P，且該位元檢查器判斷該偏移值有效量之該最高有效位元為二進制一，該第二解碼電路即判定該連續M筆待解碼迴避資料中之前P筆待解碼迴避資料係對應於(P-1)個較大機率符號與一個較小機率符號。
  20. 如申請專利範圍第17所述之解碼裝置，其中該音視頻資料中包含連續M 筆待解碼迴避資料，且該偏移值位移量等於P，M為大於1之整數，P為一正整數；該第二解碼電路包含：一比較器，用以比較數值M與數值P；以及一位元檢查器，用以檢查一偏移值有效量之一最高有效位元為二進制一或二進制零；若該比較器判斷M大於或等於P，且該位元檢查器判斷該偏移值有效量之該最高有效位元為二進制零，該第二解碼電路即判定該連續M筆待解碼迴避資料中之前P筆待解碼迴避資料係對應於P個較大機率符號。
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