專(zhuān)利名稱(chēng)：使用變換系數(shù)的位平面編碼的高粒度可量測(cè)性的改進(jìn)的制作方法
背景技術(shù)：
本申請(qǐng)主張1998年12月4日提交的美國(guó)在先申請(qǐng)60/110,882的權(quán)益。
本發(fā)明涉及變換系數(shù)、如離散余弦變換(DCT)系數(shù)等的位平面編碼的方法和設(shè)備。這種系數(shù)可被用于大量應(yīng)用中，包括數(shù)字視頻編碼和解碼。具體而言，提出一種對(duì)被公知為使用位平面的高粒度可量測(cè)性(FGSB)編碼技術(shù)的改進(jìn)。
FGBS編碼使得基極層編碼技術(shù)未被觸及。例如，該基極層編碼技術(shù)可以是MPEG-2、MPEG-4或任何基于DCT的圖像/視頻編碼技術(shù)。在基極層中，使用相對(duì)粗略的粒度編碼DCT系數(shù)以獲得低的比特率數(shù)據(jù)。


圖1表示使用位平面的高粒度可量測(cè)性(FGSB)編碼用已有設(shè)備。利用FGBS編碼，可在初始整數(shù)DCT系數(shù)和去量化DCT系數(shù)之間獲得一差分(或余數(shù))。如解碼器100中所示，例如，在量化器110處量化DCT系數(shù)的初始?jí)K，接著，在反量化器120處去量化(即反量化)該量化的系數(shù)，以獲得去量化的DCT系數(shù)。從減法器130輸出DCT系數(shù)的差分塊，并在通過(guò)信道被通信前提供給一位平面編碼函數(shù)140。例如，該數(shù)據(jù)可在例如電纜或衛(wèi)星電視網(wǎng)絡(luò)等寬帶通信網(wǎng)絡(luò)、或例如局域網(wǎng)(LAN)、城域網(wǎng)(MAN)、廣域網(wǎng)(WAN)、互連網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)和因特網(wǎng)等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信。值得注意的是，該基極層DCT系數(shù)數(shù)據(jù)通常被編碼。
位平面編碼函數(shù)140在每個(gè)位平面內(nèi)包括一個(gè)或多個(gè)編碼位用的表145。該表包括一個(gè)在位平面全部具有零值時(shí)所使用的“全零”碼字。
因?yàn)槊總€(gè)DCT差分塊典型地具有一些位平面(例如典型應(yīng)用中達(dá)到4至8個(gè)平面)，所以可以非常低的復(fù)雜性成本實(shí)現(xiàn)高的粒度。位平面的數(shù)量由編碼最大差分所需的位數(shù)來(lái)決定。實(shí)質(zhì)上，連續(xù)位平面層中的DCT差分?jǐn)?shù)據(jù)可被用來(lái)減少DCT系數(shù)的量化誤差?？赏ㄟ^(guò)根據(jù)有效信道寬帶的解碼器和該解碼器的處理速度來(lái)恢復(fù)一個(gè)或多個(gè)位平面層。從攜帶有DCT差分?jǐn)?shù)據(jù)的最高有效位的層開(kāi)始恢復(fù)位平面層，然后是攜帶有DCT差分?jǐn)?shù)據(jù)的次高有效位的層，以此類(lèi)推。
FGSB編碼可被簡(jiǎn)化為下列步驟1.在進(jìn)行了基于DCT的基極層編碼后，取得初始DCT系數(shù)和去量化DCT系數(shù)之間的差分。找到編碼該差分塊所需的位平面的數(shù)量。
2.從一個(gè)視頻幀的所有差分塊中求出位平面的最大值。
3.在一個(gè)幀的增強(qiáng)層比特流的最初端編碼位平面的最大值。
4.從最高有效位(MSB)級(jí)開(kāi)始順序編碼一個(gè)幀的位平面。
5.當(dāng)編碼位平面時(shí)，2D符號(hào)構(gòu)成兩個(gè)分量。第一分量表示直到下一個(gè)“1”的連續(xù)零的數(shù)量(例如零行程)。第二分量為表示在當(dāng)前位平面中剩有任何“1”時(shí)的一位標(biāo)志。因此該第二分量是一平面結(jié)束(EOP)指示符。接著，這些2D符號(hào)被熵編碼。如果在當(dāng)前位平面中根本沒(méi)有“1”，則編碼一“全零”符號(hào)。
下面說(shuō)明指示為“已有技術(shù)1”的使用上述方法編碼一特定位平面的實(shí)例。
在第一行中，“位置”是位平面中位的順序。例如，對(duì)于一個(gè)8×8的位平面而言，有64位位，例如0-63。在第二行中，表示一比特值，為二進(jìn)制0或1。
在第三行中，顯示了上述已有技術(shù)方案中所用的2D符號(hào)。具體而言，在位置0處，比特值為“1”，符號(hào)為(0，0)。符號(hào)的第一分量“0”表示在下一“1”前的零符號(hào)的行程為0(即沒(méi)有零)。作為EOP指示符的符號(hào)的第二分量“0”表示位平面內(nèi)至少有一個(gè)連續(xù)的“1”。值得注意的是，符號(hào)給定為十進(jìn)制數(shù)字，后面將被變換為二進(jìn)制(即210＝102)。
在位置1處，比特值為“0”，符號(hào)為(2，0)。符號(hào)的第一分量“2”表示零符號(hào)的行程為2(即在位置1和2中有零)。這樣，至下一個(gè)“1”的距離為2個(gè)比特值(即位置3)。符號(hào)的第二分量“0”仍表示在位平面內(nèi)有多余的“1”(即，除了位置3中的“1”外)。
在位置4處，比特值為“0”，符號(hào)為(1，1)。符號(hào)的第一分量“1”表示零符號(hào)的行程為1(即在位置4中有一個(gè)零)。這樣，至下一個(gè)“1”的距離為1個(gè)比特值(即位置5)。符號(hào)的第二分量“1”表示在位平面內(nèi)(位置5之后)沒(méi)有多余的“1”。
上述FGS編碼方法已在1998年12月的ISO/IEC JTC1/SC29/WG11，MPEG98/M4204的“使用位平面編碼DCT系數(shù)的高粒度可量測(cè)性”中公開(kāi)。利用該技術(shù)，使用“全零”符號(hào)來(lái)編碼具有全零的位平面，而不管編碼哪個(gè)位平面層。需要對(duì)給定DCT塊的多于一個(gè)位平面層編碼該全零符號(hào)。由于該全零符號(hào)的大小及增加了編碼表大小的事實(shí)而導(dǎo)致不利。
具體而言，由對(duì)位平面的2D符號(hào)進(jìn)行的熵編碼(例如霍夫曼編碼)來(lái)規(guī)定全零符號(hào)的大小(例如位長(zhǎng))。如公知的，當(dāng)編碼非相等概率的源符號(hào)時(shí)，最好使用長(zhǎng)度可變的碼字。源符號(hào)的發(fā)生概率被用來(lái)選擇碼字，因此概率更高的源符號(hào)被指定一較短的碼字。
由于這些限制，全零符號(hào)的長(zhǎng)度典型地為兩個(gè)位或更多位。另外，因?yàn)橐粋€(gè)圖像中有數(shù)千個(gè)8×8DCT塊(例如為一525×480象素NTSC圖像)，所以由該全零符號(hào)引起的數(shù)據(jù)溢出是明顯的。
因此，期望提供一種對(duì)上述技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)了的有效位平面編碼用方法和設(shè)備。該系統(tǒng)減少了表示出現(xiàn)所有值都為零的位平面所需的位數(shù)。該系統(tǒng)可避免在具有全零的單個(gè)塊的初始MSB位平面層中所需的多個(gè)“全零”符號(hào)，因此減少了編碼該位平面的數(shù)據(jù)溢出。
該系統(tǒng)通過(guò)減少M(fèi)SB級(jí)熵編碼表中的符號(hào)數(shù)、因而簡(jiǎn)約表中的剩余符號(hào)的碼長(zhǎng)來(lái)提高編碼效率。
該系統(tǒng)與提供用于不同位平面層的多個(gè)編碼表的編碼方案相適合。因?yàn)閷?duì)于不同位平面層而言，特定位的發(fā)生概率不同，所以通過(guò)使編碼表適應(yīng)于該位平面層來(lái)優(yōu)化編碼效率。該理論在編錄于美國(guó)賓夕法尼亞洲的Lehigh大學(xué)電子工程系的由Dr.Fan Ling撰寫(xiě)的名為“圖案和視頻壓縮中的復(fù)雜性限制下的熵編碼有效性的優(yōu)化”(1998)第4.3的博士論文中進(jìn)一步論述。
本發(fā)明提供一種具有上述和其它優(yōu)點(diǎn)的系統(tǒng)。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種變換系數(shù)的有效位平面編碼的方法和設(shè)備。
有效編碼多個(gè)攜帶有變換系數(shù)數(shù)據(jù)的位平面的方法包括提供一碼字的步驟，該碼字具有指定一位平面具有全二進(jìn)制零的第一狀態(tài)(例如“0”)和指定一位平面不具有全二進(jìn)制零的第二狀態(tài)(例如“1”)。當(dāng)MSB位平面具有全二進(jìn)制零時(shí)，用“0”來(lái)編碼該最高有效位(MSB)位平面。從該MSB位平面進(jìn)行到最低有效位(LSB)位平面，如果出現(xiàn)任何這種連續(xù)位平面時(shí)，則用“0”來(lái)編碼具有全二進(jìn)制零的每個(gè)連續(xù)位平面，直到到達(dá)不具有全二進(jìn)制零的第一位平面為止。用“1”來(lái)編碼該第一位平面，其后跟隨根據(jù)所述第一位平面中的位而從一第一熵編碼表中獲得的至少一個(gè)碼字。
該碼字最好是一個(gè)一位碼字。
重要的是，該第一熵編碼表不包括用全二進(jìn)制零來(lái)編碼一位平面的多位碼字。這樣，相對(duì)于已有方案來(lái)減少該編碼表的大小，而這又減少了編碼位的數(shù)量。
提供一第二常規(guī)熵編碼表來(lái)編碼接在該第一位平面后的一個(gè)或多個(gè)位平面。該編碼表包括一個(gè)用全二進(jìn)制零來(lái)編碼一個(gè)位平面的多位碼字，因此在大小上不會(huì)被減少。
該變換系數(shù)數(shù)據(jù)可包括離散余弦變換(DCT)數(shù)據(jù)和/或圖像數(shù)據(jù)。
一對(duì)應(yīng)的解碼方法包括一對(duì)一碼字提供一解碼函數(shù)的步驟，該碼字具有指定一位平面具有全二進(jìn)制零的第一狀態(tài)(例如“0”)和指定一位平面不具有全二進(jìn)制零的第二狀態(tài)(例如“1”)。從該MSB位平面進(jìn)行到最低有效位(LSB)位平面，如果出現(xiàn)任何這種連續(xù)位平面時(shí)，則對(duì)具有全二進(jìn)制零的每個(gè)連續(xù)位平面解碼該“0”，直到到達(dá)不具有全二進(jìn)制零的第一位平面為止。對(duì)該第一位平面解碼“1”，并且用一個(gè)第一熵解碼表來(lái)解碼至少一個(gè)跟在“1”后的碼字。
還公開(kāi)了一相關(guān)數(shù)字信號(hào)、和編碼器和解碼器設(shè)備。
附圖的簡(jiǎn)要描述圖1表示使用位平面編碼的高粒度可量測(cè)性(FGSB)編碼的已有設(shè)備。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的使用位平面編碼的高粒度可量測(cè)性(FGSB)編碼的設(shè)備。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明的編碼方法。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明的解碼器。
本發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明涉及一種變換系數(shù)的有效位平面編碼的方法和設(shè)備。
參考下表來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，其中，用“已有技術(shù)2”來(lái)指定上述的ISO/IEC JTC1/SC29/WG11，MPEG98/M4204中提及的位平面編碼符號(hào)，用“發(fā)明”來(lái)指定本發(fā)明的位平面編碼符號(hào)。
假設(shè)8×8DCT差分塊的實(shí)例如下位置 0 1 2 3 4 5 6 7 … 63十進(jìn)制11 1 10 3 2 1 0 0 … 0位平面MSB-0 0 0 0 0 0 0 0 … 0 (全零)MSB-1 1 0 1 0 0 0 0 … 0MSB-2 0 0 0 0 0 0 0 … 0 (全零)MSB-3 1 0 1 1 1 0 0 … 0MSB-4 1 1 0 1 0 1 0 … 0“已有技術(shù)2”方法MSB-0(全零符號(hào))MSB-1(0，0)，(1，1)MSB-2(全零符號(hào))MSB-3(0，0)，(1，0)(0，0)，(0，1)MSB-4(0，0)，(0，0)(1，0)，(1，1)本發(fā)明MSB-00(一位標(biāo)志＝真)MSB-11(一位標(biāo)志＝假)MSB-2(全零符號(hào))MSB-3(0，0)，(1，0)(0，0)，(0，1)
MSB-4(0，0)，(0，0)(1，0)，(1，1)該基極或MSB位平面層位被指定“MSB-0”，該第二MSB位平面層位被指定“MSB-1”，該第三MSB位平面層位被指定“MSB-2”，該第四MSB位平面層位被指定“MSB-3”，該第五MSB位平面層位被指定“MSB-4”。MSB-4實(shí)質(zhì)是最低有效位(LSB)位平面層。
在位置0-63中提供該DCT差分系數(shù)的十進(jìn)制值。在不同層中提供該對(duì)應(yīng)二進(jìn)制值。例如，十進(jìn)制值11對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制值010112，其中，第一“0”(從左至右讀)為MSB。因此在MSB-0中提供該“0”。剩余的二進(jìn)制數(shù)字分布在MSB-1(“1”)、MSB-2(“0”)、MSB-3(“1”)和MSB-4(“1”)中。
值得注意的是，該實(shí)例中的所有MSB層0值都為零，說(shuō)明當(dāng)前塊中的十進(jìn)制值的系數(shù)都小于15。五個(gè)位平面層使得十進(jìn)制值達(dá)到31。當(dāng)然，可用更少或更多的位平面。
因?yàn)椴煌珼CT塊具有不同數(shù)量的位平面，所以MSB層位平面具有為全零的高概率。本發(fā)明利用該條件。
首先論述上述實(shí)例中使用已有技術(shù)2技術(shù)的編碼。使用“全零”符號(hào)來(lái)編碼MSB-0，這典型地需要兩個(gè)或更多編碼位。這說(shuō)明該層為全零。例如，可使用將一個(gè)碼字指定給一符號(hào)的編碼表。編碼位的數(shù)量基于編碼表大小和使用的熵編碼方案改變。
使用(0，0)符號(hào)來(lái)編碼MSB-1，其中，第一個(gè)“0”表示下一個(gè)“1”之前的零的零行程(即沒(méi)有零)，第二個(gè)“0”表示在下一個(gè)“1”之后在位平面中具有剩余的額外的“1”。接著，使用(1，1)符號(hào)，其中，第一個(gè)“1”表示下一個(gè)“1”之前的一的零行程(即一個(gè)零)，第二個(gè)“0”表示在下一個(gè)“1”之后在位平面中沒(méi)有剩余額外的“1”。
使用該“全零”符號(hào)來(lái)編碼MSB-2，表示該層為全零。
用(0，0)符號(hào)來(lái)編碼MSB-3(“1”)。接著，用(1，0)符號(hào)來(lái)編碼位置1(“0”)，用(0，0)符號(hào)來(lái)編碼位置3(“1”)，并用(0，1)符號(hào)來(lái)編碼位置4(“1”)。
用(0，0)符號(hào)來(lái)編碼MSB-4的位置0(“1”)，用(0，0)符號(hào)來(lái)編碼位置1(“1”)，用(1，0)符號(hào)來(lái)編碼位置2(“0”)，用(1，1)符號(hào)來(lái)編碼位置4(“0”)。
因此，已有技術(shù)2技術(shù)在MSB-0和MSB-2中兩次使用“全零”符號(hào)。因?yàn)樵摗叭恪狈?hào)具有兩個(gè)位或更多位長(zhǎng)度，并且該符號(hào)的出現(xiàn)增加了編碼表的長(zhǎng)度，所以該技術(shù)不是最佳的。相反，本發(fā)明允許使用減少的編碼表，它不具有作為輸入項(xiàng)的全零符號(hào)來(lái)編碼MSB-0和MSB-1。
具體而言，利用本發(fā)明，可使用一個(gè)一位標(biāo)志來(lái)表示該MSB位平面是否為全零。例如，“0”可表示全零，“1”可表示非全零，反之亦然。然而，無(wú)論何時(shí)編碼“1”，對(duì)所有后面塊的低級(jí)位平面而言不編碼該標(biāo)志。這樣，當(dāng)具有全零時(shí)，本發(fā)明的編碼方案可用于初始MSB層(層0)，如果出現(xiàn)這種層時(shí)，可用于任何具有全零的緊跟在后面的層，并可用于不具有全零的第一跟隨層。
如果遇到任何其它全零位平面(例如在用“1”標(biāo)志編碼該位平面后)，使用已有技術(shù)的“全零”符號(hào)來(lái)對(duì)其編碼。
這樣，在MSB-0中，該(0)碼字或標(biāo)志被用來(lái)表示該MSB層0為全零。在MSB-1中，(1)(0，0)指定碼字“1”在比特流中由(0，0)的碼字和(1，1)的碼字跟隨，從減少的編碼表中獲得后兩個(gè)碼字。
因?yàn)槭褂貌痪哂凶鳛檩斎腠?xiàng)的全零符號(hào)的減少大小的編碼表，所以相對(duì)于已有技術(shù)2方案減少了位的總數(shù)量。當(dāng)在許多變換塊上被并聯(lián)時(shí)，該位節(jié)省是顯著的。例如，考慮到720×480中的8×8DCT塊數(shù)量。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的使用位平面編碼的高粒度可量測(cè)性(FGSB)的設(shè)備。
類(lèi)似編號(hào)元件與圖中的彼此對(duì)應(yīng)。
這里，使用一修正后的位平面編碼函數(shù)240，它包括一個(gè)對(duì)一如這里所述的全零位平面編碼一“0”碼字的“0”碼字函數(shù)242。在上述實(shí)例中，用該函數(shù)242編碼MSB-0。
提供一“1”碼字函數(shù)244來(lái)對(duì)如這里所述的第一非零位平面編碼一“1”碼字。
簡(jiǎn)約表246不包括一“全零”碼字，因此，它具有一相對(duì)于常規(guī)表減少的長(zhǎng)度。該減少的長(zhǎng)度導(dǎo)致對(duì)至少一些表輸入項(xiàng)的編碼位數(shù)量減少。該簡(jiǎn)約表與該“1”碼字函數(shù)244相關(guān)，因?yàn)樗糜诰幋a與該“1”碼字相關(guān)的位平面中的位。例如，在上述實(shí)例中，用函數(shù)244和246來(lái)編碼MSB-1。具體而言，用函數(shù)246編碼MSB-1中的符號(hào)(0，0)和(1，1)。
一常規(guī)表函數(shù)248包括一個(gè)或多個(gè)具有“全零”碼字的表。因此這些表具有相對(duì)于該簡(jiǎn)約表增加的長(zhǎng)度，并使用額外的位來(lái)編碼一位平面?？墒褂靡粋€(gè)或多個(gè)常規(guī)表。如果使用多個(gè)常規(guī)表，則每個(gè)表適應(yīng)于特定的位平面，如背景技術(shù)中所述。認(rèn)為三個(gè)常規(guī)表適用于FGSB視頻應(yīng)用。通常，較低位平面層中的位概率分布對(duì)每個(gè)額外層變得更相似，因此，降低了分離常規(guī)編碼表的優(yōu)點(diǎn)。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明的編碼方法。在塊305中，處理新的DCT塊的第一(即最高有效)位平面。如果初始層MSB層-0具有全零(塊310)，則根據(jù)本發(fā)明用碼字“0”(塊315)來(lái)編碼該層。
如果該初始層不具有全零，處理繼續(xù)到塊325。
在塊315后，如果存在任何剩余層(塊318)，則決定任何緊跟隨層是否也具有全零(塊320)，其中，也根據(jù)本發(fā)明使用“0”符號(hào)(塊315)對(duì)其進(jìn)行編碼。
如果不存在剩余層(塊318)，則處理下一個(gè)DCT塊(塊305)。
在塊325處，如果下一個(gè)層不具有全零，則提供一碼字“1”，其后跟隨有一個(gè)或多個(gè)來(lái)自簡(jiǎn)約表的符號(hào)對(duì)(例如，0，0，0，1，1，0或1，1)的碼字。根據(jù)本發(fā)明，簡(jiǎn)約表不具有一個(gè)全零符號(hào)，所以至少一些符號(hào)的碼字長(zhǎng)度相對(duì)于該常規(guī)表而言被減少。這樣，編碼一變換塊所需位的總數(shù)量被減少。
如果存在任何剩余層(塊330)，則使用常規(guī)表(塊340)來(lái)處理下一層(塊335)。
圖4說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的解碼器。解碼器400包括一接收來(lái)自信道的編碼數(shù)據(jù)流的位平面解碼函數(shù)440。例如，解碼器440可以是例如根據(jù)MPEG標(biāo)準(zhǔn)用于接收數(shù)字視頻數(shù)據(jù)的電纜或衛(wèi)星電視網(wǎng)絡(luò)中的機(jī)頂終端。
“0”碼字(解碼)函數(shù)442對(duì)應(yīng)于解碼器200處的編碼函數(shù)242，將編碼零識(shí)別為位平面包含全零的標(biāo)志符?！?”碼字(解碼)函數(shù)444對(duì)應(yīng)于解碼器200處的編碼函數(shù)244，將編碼一識(shí)別為跟隨用“0”碼字編碼的平面的第一非零平面的標(biāo)志符。
簡(jiǎn)約表446為對(duì)應(yīng)于解碼器200處的表246的解碼函數(shù)，對(duì)也由編碼“1”識(shí)別的平面而言，識(shí)別對(duì)應(yīng)于接收數(shù)據(jù)流中碼字的符號(hào)對(duì)。
常規(guī)表448為對(duì)應(yīng)于解碼器200處的表248的解碼函數(shù)，對(duì)未由編碼“1”識(shí)別的平面而言，識(shí)別對(duì)應(yīng)于接收數(shù)據(jù)流中碼字的符號(hào)對(duì)。
位平面解碼函數(shù)440輸出變換差分塊數(shù)據(jù)用于進(jìn)一步的常規(guī)處理，其細(xì)節(jié)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。
值得注意的是，本發(fā)明對(duì)編碼其中具有多個(gè)具有全零的初始MSB層的更小的十進(jìn)制值更有效。通常，對(duì)根據(jù)本發(fā)明編碼的每個(gè)層而言，至少可節(jié)省一個(gè)編碼位。典型地，大部分DCT差分為零或接近零，僅有部分其符號(hào)需要使用初始MSB層的較大值。然而，在任何情況下，因?yàn)閬?lái)自MSB級(jí)熵編碼表的符號(hào)數(shù)量可被減少一個(gè)符號(hào)，所以可提高編碼效率。因此，也減少了剩余符號(hào)的碼長(zhǎng)。
可用一簡(jiǎn)化實(shí)例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，假設(shè)一符號(hào)組具有三個(gè)符號(hào){A，B，C}。其發(fā)生概率和霍夫曼代碼如下符號(hào)A B C概率 0.40.30.3霍夫曼代碼 1 01 00碼長(zhǎng)(位)1 2 2如果從該組中取出一個(gè)符號(hào)(例如A)，則新的組為{B，C}。上述表變?yōu)楹?jiǎn)約表符號(hào)B C概率 0.50.5霍夫曼代碼 0 1碼長(zhǎng)(位)1 1比較兩種情況，發(fā)現(xiàn)通過(guò)從符號(hào)組中取出一個(gè)符號(hào)可減少所有剩余符號(hào)的碼長(zhǎng)。該結(jié)論基本上適用于任何熵編碼技術(shù)，并且不限于霍夫曼編碼。值得注意到的是，編碼位中的整個(gè)百分比節(jié)省將更少，而編碼表中的符號(hào)數(shù)量和符號(hào)長(zhǎng)度增加。然而，例如當(dāng)增加了圖像中的許多塊時(shí)，甚至每個(gè)變換塊的小的節(jié)省也是顯著的。
因此，可看到本發(fā)明提供了一種有效位平面編碼用方法和設(shè)備，該方法和設(shè)備對(duì)編碼一個(gè)或多個(gè)初始全零位平面和第一順序非全零平面提供一個(gè)一位標(biāo)志或碼字。對(duì)于該第一非零平面而言，使用一減少的熵編碼表來(lái)提供跟隨該一位標(biāo)志的碼字。因?yàn)椴恍枰囟ǖ摹叭恪贝a字，所以可減少該編碼表的大小。另外，指定該初始全零位平面的一個(gè)一位標(biāo)志的使用減少了高于需要多位全零碼字的已有方案的所需編碼位的數(shù)量。因此，本發(fā)明減少了編碼位平面的數(shù)據(jù)溢出。
雖然用不同的特定實(shí)施例來(lái)描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在脫離權(quán)利要求書(shū)中設(shè)定的本發(fā)明的精神和范圍下可作出許多適應(yīng)和改進(jìn)。
本發(fā)明適用于任何位平面編碼方案，并且不限于DCT系數(shù)的位平面編碼。例如，本發(fā)明可與其它變換編碼技術(shù)一起使用，例如離散博立葉變換、Karhunen-Loeve變換、Walsh Hadamard變換、子波變換以及其它已知的空間變換。
另外，可使用任何類(lèi)型的熵編碼，例如使用浮點(diǎn)碼長(zhǎng)的霍夫曼編碼或算術(shù)編碼等。
另外，本發(fā)明不限于MPEG編碼數(shù)據(jù)或視頻數(shù)據(jù)，還可用于編碼震波、振動(dòng)、溫度、壓力和其它類(lèi)型的具有2D或更高特性曲線的數(shù)據(jù)。
此外，可使用任何已知硬件、固件和/或軟件技術(shù)來(lái)實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種有效編碼多個(gè)其中攜帶有變換系數(shù)數(shù)據(jù)的位平面的方法，包括步驟a)提供一碼字，該碼字具有指定一位平面具有全二進(jìn)制零的第一狀態(tài)，和指定一位平面不具有全二進(jìn)制零的第二狀態(tài)；b)當(dāng)MSB位平面具有全二進(jìn)制零時(shí)，用在其第一狀態(tài)下的所述碼字來(lái)編碼該最高有效位(MSB)位平面；c)從該MSB位平面進(jìn)行到最低有效位(LSB)位平面，如果出現(xiàn)任何這種連續(xù)位平面時(shí)，則用在其第一狀態(tài)下的所述碼字來(lái)編碼具有全二進(jìn)制零的每個(gè)連續(xù)位平面，直到到達(dá)不具有全二進(jìn)制零的第一位平面為止；和d)用在其第二狀態(tài)下的所述碼字來(lái)編碼該第一位平面，其后跟隨根據(jù)所述第一位平面中的位而從一第一熵編碼表中獲得的至少一個(gè)碼字。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述碼字為一個(gè)一位碼字。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第一熵編碼表不包括用全二進(jìn)制零來(lái)編碼一位平面的多位碼字。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括以下步驟提供一第二熵編碼表來(lái)編碼跟隨在該第一位平面后的至少一個(gè)位平面；其中，該第二熵編碼表包括一個(gè)用全二進(jìn)制零來(lái)編碼一個(gè)位平面的多位碼字。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該變換系數(shù)數(shù)據(jù)包括離散余弦變換(DCT)數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該變換系數(shù)數(shù)據(jù)包括圖像數(shù)據(jù)。
7.一種解碼其中攜帶有變換系數(shù)數(shù)據(jù)的多個(gè)位平面的方法，包括步驟a)對(duì)一碼字提供一解碼函數(shù)，該碼字具有指定一位平面具有全二進(jìn)制零的第一狀態(tài)，和指定一位平面不具有全二進(jìn)制零的第二狀態(tài)；其中，當(dāng)該MBS位平面具有全二進(jìn)制零時(shí)，用在其第一狀態(tài)下的所述碼字編碼最高有效位(MSB)位平面；b)從該MSB位平面進(jìn)行到最低有效位(LSB)位平面，如果出現(xiàn)任何這種連續(xù)位平面時(shí)，則對(duì)具有全二進(jìn)制零的每個(gè)連續(xù)位平面解碼在其第一狀態(tài)下的所述碼字，直到到達(dá)不具有全二進(jìn)制零的第一位平面為止；和c)對(duì)所述第一位平面解碼在其第二狀態(tài)下的所述碼字，接著用一個(gè)第一熵解碼表來(lái)解碼跟隨在其第二狀態(tài)下的所述碼字的至少一個(gè)碼字；其中，根據(jù)在所述第一位平面中的位，從一第一熵編碼表中獲得至少一個(gè)碼字。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述碼字為一個(gè)一位碼字。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述第一熵解碼表不包括用全二進(jìn)制零來(lái)解碼一位平面的多位碼字。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于還包括以下步驟提供一第二熵解碼表來(lái)解碼跟隨在該第一位平面后的至少一個(gè)位平面；其中，該第二熵解碼表包括一個(gè)用全二進(jìn)制零來(lái)解碼一個(gè)位平面的多位碼字。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于該變換系數(shù)數(shù)據(jù)包括離散余弦變換(DCT)數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于該變換系數(shù)數(shù)據(jù)包括圖像數(shù)據(jù)。
13.一種數(shù)字信號(hào)，攜帶有有效編碼其中攜帶有變換系數(shù)數(shù)據(jù)的多個(gè)位平面的數(shù)據(jù)，包括a)一碼字，該碼字具有指定一位平面具有全二進(jìn)制零的第一狀態(tài)，和指定一位平面不具有全二進(jìn)制零的第二狀態(tài)；其中當(dāng)MSB位平面具有全二進(jìn)制零時(shí)，用在其第一狀態(tài)下的所述碼字來(lái)編碼該最高有效位(MSB)位平面；和從該MSB位平面進(jìn)行到最低有效位(LSB)位平面，如果出現(xiàn)任何這種連續(xù)位平面時(shí)，則用在其第一狀態(tài)下的所述碼字來(lái)編碼具有全二進(jìn)制零的每個(gè)連續(xù)位平面，直到到達(dá)不具有全二進(jìn)制零的第一位平面為止；b)在其第二狀態(tài)下的所述碼字用來(lái)編碼所述第一位平面；和c)至少一個(gè)碼字，跟隨根據(jù)所述第一位平面中的位而從一第一熵編碼表中獲得的在其第二狀態(tài)下的所述碼字。
14.如權(quán)利要求13所述的信號(hào)，其特征在于所述碼字為一個(gè)一位碼字。
15.一種有效編碼多個(gè)其中攜帶有變換系數(shù)數(shù)據(jù)的位平面的設(shè)備，包括a)提供一碼字的裝置，該碼字具有指定一位平面具有全二進(jìn)制零的第一狀態(tài)，和指定一位平面不具有全二進(jìn)制零的第二狀態(tài)；b)當(dāng)MSB位平面具有全二進(jìn)制零時(shí)，用在其第一狀態(tài)下的所述碼字來(lái)編碼該最高有效位(MSB)位平面的裝置；c)用在其第一狀態(tài)下的所述碼字來(lái)編碼具有全二進(jìn)制零的每個(gè)連續(xù)位平面的裝置，如果出現(xiàn)任何這種連續(xù)位平面時(shí)，則從該MSB位平面進(jìn)行到最低有效位(LSB)位平面，直到到達(dá)不具有全二進(jìn)制零的第一位平面為止；和d)用在其第二狀態(tài)下的所述碼字來(lái)編碼該第一位平面的裝置，其后跟隨根據(jù)所述第一位平面中的位而從一第一熵編碼表中獲得的至少一個(gè)碼字。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于所述碼字為一個(gè)一位碼字。
17.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于第一熵編碼表不包括用全二進(jìn)制零來(lái)編碼一位平面的多位碼字。
18.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于還包括一第二熵編碼表，用于編碼跟隨在該第一位平面后的至少一個(gè)位平面；其中，該第二熵編碼表包括一個(gè)用全二進(jìn)制零來(lái)編碼一個(gè)位平面的多位碼字。
19.一種解碼其中攜帶有變換系數(shù)數(shù)據(jù)的多個(gè)位平面的設(shè)備，包括a)一碼字的解碼函數(shù)，該碼字具有指定一位平面具有全二進(jìn)制零的第一狀態(tài)，和指定一位平面不具有全二進(jìn)制零的第二狀態(tài)；其中，當(dāng)該MBS位平面具有全二進(jìn)制零時(shí)，用在其第一狀態(tài)下的所述碼字編碼最高有效位(MSB)位平面；b)對(duì)具有全二進(jìn)制零的每個(gè)連續(xù)位平面解碼在其第一狀態(tài)下的所述碼字的裝置，如果出現(xiàn)任何這種連續(xù)位平面時(shí)，則從該MSB位平面進(jìn)行到最低有效位(LSB)位平面，直到到達(dá)不具有全二進(jìn)制零的第一位平面為止；和c)對(duì)所述第一位平面解碼在其第二狀態(tài)下的所述碼字的裝置，接著用一個(gè)第一熵解碼表來(lái)解碼跟隨在其第二狀態(tài)下的所述碼字的至少一個(gè)碼字；其中，根據(jù)在所述第一位平面中的位，從一第一熵編碼表中獲得至少一個(gè)碼字。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于所述碼字為一個(gè)一位碼字。
21.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于第一熵解碼表不包括用全二進(jìn)制零來(lái)解碼一位平面的多位碼字。
22.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于還包括一第二熵解碼表，解碼跟隨在該第一位平面后的至少一個(gè)位平面；其中，該第二熵解碼表包括一個(gè)用全二進(jìn)制零來(lái)解碼一個(gè)位平面的多位碼字。
全文摘要
一變換系數(shù)數(shù)據(jù),例如用于視頻編碼系統(tǒng)中的DCT數(shù)據(jù),等的有效位平面編碼系統(tǒng)。例如多個(gè)系數(shù)的一個(gè)塊中的變換系數(shù)的十進(jìn)制值被轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制,其中,每個(gè)位占據(jù)一個(gè)從最高有效位到最低有效位的對(duì)應(yīng)位平面。在一個(gè)一般位平面中提供一個(gè)來(lái)自每個(gè)系數(shù)的位。一個(gè)一位標(biāo)志或碼字(例如“0”)被用來(lái)編碼一個(gè)或多個(gè)初始全零位平面,當(dāng)另一個(gè)一位標(biāo)志(例如“1”被用來(lái)指定第一順序非全零平面。對(duì)于該第一非全零平面,用一簡(jiǎn)約編碼表來(lái)提供跟隨該一位標(biāo)志的碼字。該編碼表的大小被減少,因?yàn)槠洳恍枰惶囟ǖ摹叭恪贝a字。另外,指定該初始全零位平面的一個(gè)一位標(biāo)志的使用減少了高于需要多位全零碼字的已有方案的所需編碼位的數(shù)量。解碼器(200)包括一“0”碼字函數(shù)(242),一“1”碼字函數(shù)(244)一簡(jiǎn)約表(246)和常規(guī)表(248)。一對(duì)應(yīng)的解碼器(400)包括一“0”碼字函數(shù)(442),一“1”碼字函數(shù)(444)一簡(jiǎn)約表(446)和常規(guī)表(448)。
文檔編號(hào)H03M7/46GK1329794SQ99814033
公開(kāi)日2002年1月2日 申請(qǐng)日期1999年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月4日
發(fā)明者凌璠 申請(qǐng)人:通用儀器公司