專利名稱：靜畫和動(dòng)畫編碼的量化矩陣的制作方法
本申請系CN98800434.8的分案申請，該申請題為“靜畫和動(dòng)畫編碼的量化矩陣”，其申請日為1998.2.5，其優(yōu)先權(quán)日及在先申請?zhí)柗謩e為1997.2.8 JP61647/97、1997.7.11 JP186437/97。
本發(fā)明特別實(shí)用于高度壓縮的靜畫和動(dòng)畫編碼。它適用于在標(biāo)準(zhǔn)電話線路上進(jìn)行視頻會(huì)議以及其它需要高度壓縮的應(yīng)用。
在大多數(shù)壓縮算法中，預(yù)期在解碼的圖像中會(huì)有某些形式的損耗。為取得良好結(jié)果的典型的壓縮方法是通過量化信號(hào)將這種損耗引入變換域而不是象素域。這種變換例如分離的余弦變換DCT、子波變換以及部分波段的分析濾波器。在根據(jù)壓縮算法進(jìn)行的變換中，將圖形轉(zhuǎn)換至變換域并將一種量化型式運(yùn)用于系數(shù)以減少信息量。變換具有將能量集中在少量系數(shù)中的效果并能將噪音引入這些系數(shù)中而又不致影響重顯圖像能覺察到的視感質(zhì)量。
人們都知道，對人類視覺感受系統(tǒng)的某些形態(tài)以不同的系數(shù)進(jìn)行不同的量化加權(quán)可以改進(jìn)感受到的視覺質(zhì)量。在諸如ISO/IECJTC1/SC29/WG11 IS-13818-2(MPEG2)之類的編碼標(biāo)準(zhǔn)中，DCT系數(shù)的量化是用量化矩陣進(jìn)行加權(quán)的。但編碼器通?？梢赃x用一缺省矩陣向解碼器發(fā)送量化矩陣的新數(shù)值。它是在位流頭中這樣發(fā)送信號(hào)的。
按照MPEG-2視頻標(biāo)準(zhǔn)發(fā)送量化矩陣的有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)為，若要用設(shè)置成“1”的特定量化矩陣的位信號(hào)，就發(fā)送每個(gè)為8位的64個(gè)固定值。
較高頻帶位置中的矩陣值實(shí)際上是不使用的，特別是對于采用大的量化階的很低位率編碼的情形或是對于具有很單調(diào)的結(jié)構(gòu)或有良好運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)妮斎雲(yún)^(qū)塊的情形就更是如此。
而且還在以上現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)現(xiàn)，對于在不同應(yīng)用中所用的任何量化矩陣來說，量化矩陣的第一個(gè)值總是設(shè)置成八，而不管是低位率編碼還是高位率編碼。
這種方法帶來的一個(gè)問題是需將信息量作為量化矩陣部分的信息發(fā)送量。在通常的情況下需要全部每個(gè)為8位的64個(gè)系數(shù)。這表示總共為512位。若是三段彩色信息需要三個(gè)不同的量化矩陣，整個(gè)位數(shù)將會(huì)是此數(shù)的三倍。這表示對于以低位率傳送來說開銷太多。如果矩陣在傳送中間被改變會(huì)造成太長的建立時(shí)間或者傳送中的等待時(shí)間會(huì)使矩陣在傳送中間就被改變。
要解決的第二個(gè)問題是人類視覺系統(tǒng)的空間掩蔽問題。平坦區(qū)的噪音比有紋理區(qū)中的噪音更易覺察到。因而將同一矩陣作為全局的優(yōu)化矩陣應(yīng)用于整個(gè)區(qū)域而不對局部區(qū)域的活動(dòng)量進(jìn)行局部調(diào)節(jié)并非好的解決辦法。
第三個(gè)要解決的是從直流的可變量化矩陣值中節(jié)約位數(shù)的問題。量化短陣中的第一值，在高位率和平坦區(qū)內(nèi)被減小了，而在低位率和有紋理區(qū)內(nèi)則被增大。
為了解決上述問題以使傳送數(shù)據(jù)減少，按照本發(fā)明的一種用于進(jìn)行靜畫和動(dòng)畫量化矩陣編碼的編碼方法，包括保持一缺省的量化矩陣，它包含多個(gè)具有預(yù)定值的量化元；產(chǎn)生一特定的量化矩陣，它包含多個(gè)具有選定值的量化元；按一預(yù)定的Z字形讀出所述的特定量化矩陣；在按預(yù)定的Z字形讀出的同時(shí)在一選定的位置處結(jié)束特定量化矩陣的讀出，并產(chǎn)生一特定量化矩陣的前部分在所述特定量化矩陣的前部分的量化元之后加一末端碼從緊靠所述選定位置之后的一位置處按照所述預(yù)定的Z字形讀出所述缺省的量化矩陣，并產(chǎn)生一缺省量化矩陣的后部分；以及合成所述特定量化矩陣的前部分和所述缺省量化矩陣的后部分形成一合成的量化矩陣。
按照本發(fā)明，一利，用于對靜畫和動(dòng)畫量化矩陣進(jìn)行解碼的解碼方法，包括保持一缺省量化矩陣，它包含多個(gè)具有預(yù)定值的量化元接收若干量化元和一末端碼；按一預(yù)定的Z字形對所述接收的量化元進(jìn)行定位以形成一前部分，并在檢測到所述的末端碼后結(jié)束對所接收的量化元的定位按照所述預(yù)定的Z字形從緊靠所述前部分之后的一位置處讀出所述缺省量化矩陣，并形成帶有來自缺省量化矩陣的量化元的一后部分；以及合成所述特定量化矩陣的前部分和所述缺省矩陣的后部分形成一合成的量化矩陣。
按照本發(fā)明一種用于對靜畫和動(dòng)畫量化矩陣進(jìn)行編碼的編碼器，包括一保持件，它保持一包含有預(yù)定值的多個(gè)量化元的缺省量化矩陣；一產(chǎn)生件，它產(chǎn)生一包含有選定值的多個(gè)量化元的特定量化矩陣；一讀出件，它按一預(yù)定的Z字形讀出所述的特定量化矩陣一結(jié)束件，它在按預(yù)定的Z字形讀出的同時(shí)，在一選定位置處結(jié)束特定量化矩陣的讀出，并產(chǎn)生一特定矩陣的前部分一添加件，它在所述特定量化矩陣前部分的量化元之后加一末端碼；一讀出件，它按所述預(yù)定的Z字形從緊靠所述選定位置之后的一位置處讀出所述缺省量化矩陣，并產(chǎn)生一缺省量化矩陣的后部分以及一合成件，它合成所述特定量化矩陣的前部分和所述缺省量化矩陣的后部分形成一合成的量化矩陣。
按照本發(fā)明，一種用于對靜畫和動(dòng)畫的量化矩陣進(jìn)行解碼的解碼器，包括一保持件，它保持一包含有預(yù)定值的多個(gè)量化元的缺省量化矩陣一接收件，它接收若干量化元和一末端碼一定位件，它按一預(yù)定的Z字形對所述接收的量化元進(jìn)行定位形成一前部分，并在檢測到所述末端碼之后就結(jié)束對所接收的量化元的定位；一讀出件，它按所述預(yù)定的Z字形從緊靠所述前部分之后的一位置處讀出所述缺省量化矩陣，并形成帶有來自缺省量化矩陣的量化元的一后部分以及一合成件，它合成所述特定量化矩陣的前部分和所述缺省量化矩陣的后部分形成一合成的量化矩陣。
還有一些問題是用以下的方法解決的。
缺省矩陣被設(shè)計(jì)成使可變的加權(quán)數(shù)能由編碼器進(jìn)行更新修改。以這種方法對圖像的內(nèi)容進(jìn)行不同程度調(diào)節(jié)的矩陣此后稱為截短量化矩陣。
這種截短量化矩陣可以通過根據(jù)編碼位率、編碼圖像的復(fù)雜度以及其它方式作出判定。往往通常集中在直流和前幾位交流系數(shù)上需有少量的非零值，尤其在低位率編碼中更是如此。而且對這些非零值進(jìn)行不同的編碼，并且將使用每一值低于8位的數(shù)值對該不同數(shù)值編碼。
量化加權(quán)是按照區(qū)塊的活動(dòng)量進(jìn)行度量的。
量化加權(quán)是按照區(qū)塊的量化階尺寸進(jìn)行度量的。
本發(fā)明從既節(jié)約位數(shù)又適用于各個(gè)區(qū)塊當(dāng)中提供了一種提高量化矩陣使用效率的方法。
量化矩陣是根據(jù)不同編碼的位率以及其它方式進(jìn)行判定的，所用的方法是只對量化矩陣中首先的少量值設(shè)置成有一定加權(quán)的非零值，其它的則截短為零不予編碼和傳送。
這一截短的矩陣與非零值的數(shù)目一起進(jìn)到編碼和傳送用Z字形或其它方式掃描，或用專用的符號(hào)終結(jié)。
由于留下的系數(shù)的數(shù)目能夠反映區(qū)塊的活動(dòng)量，所以通過校核在量化之后留下的系數(shù)數(shù)目能對加權(quán)的量度進(jìn)行調(diào)節(jié)。若在量化后只留下直流系數(shù)，則因它是平坦區(qū)，直流的加權(quán)量度應(yīng)小于或等于8，不然若是留下大量交流系數(shù)，就可加大直流的加權(quán)量度(例如為量化階數(shù)的兩倍)。對直流系數(shù)的加權(quán)量度可以進(jìn)行同樣的調(diào)節(jié)。


圖1A示出一例缺省量化矩陣圖。
圖1B示出一例特定的量化矩陣圖。
圖2A示出本發(fā)明一截短的量化矩陣圖。
圖2B示出另一例特定的量化矩陣圖。
圖3示出本發(fā)明一例合成的量化矩陣圖。
圖4為本發(fā)明的編碼器的方框圖。
圖5為本發(fā)明的解碼器的方框圖。
圖6為表示對截短的量化矩陣進(jìn)行編碼的方法之一的方框圖。
圖7示出只對直流值進(jìn)行量度的一例對截短的量化矩陣進(jìn)行量度的圖。
圖8為表示對一截短的量化矩陣中的直流系數(shù)進(jìn)行量度過程的流程圖。
圖9為用于對所量度的截短量化矩陣進(jìn)行解碼的解碼器的方框圖。
當(dāng)前實(shí)施例被分成兩部分。實(shí)施例的第一部分描述截短的量化矩陣。實(shí)施例的第二部分描述適合的量化階尺寸量度的操作。盡管實(shí)施例描述對一單獨(dú)部分的操作，兩種方法都能獨(dú)立地應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)所要的結(jié)果。
圖1A示出一例亮度幀內(nèi)部(Y內(nèi)部)編碼的缺省矩陣，圖1B則示出一例更粗略地量化高頻系數(shù)的特定量化矩陣。
圖2A為由本發(fā)明提出的一例截短的量化矩陣。此實(shí)施例的關(guān)鍵在于量化矩陣中要傳送的數(shù)值的數(shù)目可以不超過64。這尤其是對于首先只需有2或3數(shù)值的很低位率的編碼特別有用。
圖4示出本發(fā)明利用靜畫和動(dòng)畫量化矩陣的一編碼器。該編碼器包括一DCT轉(zhuǎn)換器32、一量化器34以及一可變長度編碼部件49。設(shè)置一QP發(fā)生器36用于在例如提供每一大區(qū)塊之后產(chǎn)生量化參數(shù)。量化參數(shù)能在每一大區(qū)塊之后利用預(yù)定的公式計(jì)算出來，也可從一查閱表中選出。獲得量化參數(shù)后就應(yīng)用于量化器，而且還用于解碼器，這將在以后結(jié)合圖5進(jìn)行說明。
在圖4中，編碼器還有一特定的QM發(fā)生器38用于產(chǎn)生按一矩陣格式對準(zhǔn)的特定的量化元。矩陣中的特定量化元是產(chǎn)生在由多個(gè)層次組成的各個(gè)視頻對象層(VOL)之后。矩陣QM中的特量化元的示例在圖1B和圖2B中示出。在用少量數(shù)據(jù)發(fā)送視頻數(shù)據(jù)的情況下(諸如當(dāng)位率低，或當(dāng)圖象簡單時(shí))，使用了圖1B中所示的特定量化元，其中在高頻區(qū)使用了大量的如200這樣的量化元。特定的量化元可以通過計(jì)算或是通過利用合適的查閱表得到。設(shè)置一選擇器37用于選擇在計(jì)算中所用的參數(shù)，或是從查閱表中選擇矩陣中合適的量化元。選擇器37可以由使用者手動(dòng)操作，也可按照圖像的類型(實(shí)體圖或圖解的圖)或是圖像的質(zhì)量自動(dòng)操作。
將矩陣QM中的特定量化元用于一截短器40。截短器40經(jīng)圖2A中虛線所示從直流成分至高頻成分的Z字形掃描器48控制，按Z字形格式讀出矩陣QM中的特定量化元。當(dāng)截短器40讀出預(yù)定數(shù)目的矩陣的特定量化元時(shí)，就結(jié)束了從方塊38的矩陣QM中進(jìn)一步進(jìn)行Z字形的讀出。此后，由一末端碼加法器將一諸如零的末端碼加到特定量化元的預(yù)定數(shù)目的末端。預(yù)定數(shù)目是由受使用者手動(dòng)操縱或受與圖像類型或質(zhì)量相關(guān)的自動(dòng)操縱的設(shè)定部件39決定的。按照圖2A中所示的一例，預(yù)定數(shù)目為十三。這樣，在結(jié)束Z字形讀出之前將會(huì)有十三個(gè)特定量化元要讀出。這讀出的量化元，由于它們是在矩陣QM中Z字形讀出特定量化元的前部分當(dāng)中，因而就稱為前部分中的量化元。前部分中的量化元被送至一合成的QM發(fā)生器44，并將同樣的量化元加上末端碼送至圖5中所示的一解碼器。將跟隨有末端碼的一系列這些前部分中的量化元稱為簡化的數(shù)據(jù)QMt。
設(shè)置一缺省QM發(fā)生器46用于存儲(chǔ)按如圖1A中所示矩陣對準(zhǔn)的缺省量化元。這些缺省量化元也是受Z字形掃描器48的控制按Z字形讀出的。
設(shè)置一合成的QM發(fā)生器44用于產(chǎn)生矩陣形式的合成量化元。在合成的QM發(fā)生器44中，將從截短器40中得到的前部分中的特定量化元和來自缺省的QM發(fā)生器46的后部分(前部分以外的部分)中的缺省量化元進(jìn)行合成。這樣，合成的QM發(fā)生器44就用前部分中的特定量化元與后部分中的缺省量化元合成矩陣的合成量化元。
圖3示出一例矩陣的合成量化元，其中前部分F填入特定的量化元，而后部分L則填入缺省量化值。
在量化器34中，矩陣格式的DCT系數(shù)COF是用來自合成的QM發(fā)生器44的矩陣的合成量化元和來自QP發(fā)生器36的量化參數(shù)QP進(jìn)行量化的。然后，量化器34按矩陣格式產(chǎn)生量化的DCT系數(shù)COF＇。系數(shù)COFij和COF＇ij(i和j包括在1和8之間的正整數(shù))有以下的關(guān)系。
COFij′∝COFijQMij*QP]]>這里，QMij表示從合成的QM發(fā)生器44中產(chǎn)生的矩陣的量化元，QP表示從QP發(fā)生器36中產(chǎn)生的一量化參數(shù)。然后還在可變長度編碼部件49中對量化的DCT系數(shù)COF＇編碼，并從部件49中輸出壓縮的視頻數(shù)據(jù)VD送往圖5中所示的解碼器。
圖5示出本發(fā)明使用靜畫和動(dòng)畫量化矩陣的一解碼器。解碼器包括一可變長度解碼器部件50、一逆向量化器52、一逆向DCT轉(zhuǎn)換器62、一末端碼解碼器56、一合成的QM發(fā)生器54，一缺省的QM發(fā)生器58以及一Z字形掃描器60。
缺省發(fā)生器58存儲(chǔ)一如圖1A中所示那樣的缺省量化矩陣。要注意到在缺省QM發(fā)生器58中儲(chǔ)存的缺省量化矩陣與圖4中所示缺省QM發(fā)生器46中存入的同屬一個(gè)。合成的QM發(fā)生器54和Z字形掃描器60與圖4中所示的合成的QM發(fā)生器44和Z字形掃描器48基本上分別相同。
由圖4的編碼器發(fā)送的視頻數(shù)據(jù)VD被送至可變長度解碼部件50。與此類似，量化參數(shù)QP被送至逆向量化器52，而簡化數(shù)據(jù)QMt則被送至末端碼解碼器56。
如上所述，簡化的數(shù)據(jù)QMt包括矩陣中前部分的特定量化元。特定量化元被Z字形掃描器60進(jìn)行Z字形掃描并存入合成的QM發(fā)生器54的前部分。然后，當(dāng)末端碼檢測器56檢測到末端碼時(shí)，就結(jié)束由末端碼檢測器56對特定量化元的提供，并在合成的QM發(fā)生器54的后部分中對來自缺省QM發(fā)生器58的缺省量化元進(jìn)行Z字形掃描。
因此，在圖5的合成QM發(fā)生器54中產(chǎn)生的合成的量化矩陣就和圖4的合成QM發(fā)生器44中產(chǎn)生的合成的量化矩陣相同。由于能用簡化的數(shù)據(jù)QMt再現(xiàn)合成的量化矩陣，因而就可以使得用較少數(shù)據(jù)由編碼器向解碼器傳送的高質(zhì)量圖像得到再現(xiàn)。
圖6示出對截短的量化矩陣編碼和傳送的方法之一。
這里，單元1是在單元2中經(jīng)核查不同的編碼位率、不同的編碼圖像尺寸等等所確定的截短的量化矩陣。單元1中的X1、X2、X3、…是用于在與X1、X2、X3、…相同的位置中量化8×8DCT系數(shù)的區(qū)塊的那些非零量化矩陣值。單元1中有零值的量化矩陣的其它部分是指將要使用的量化矩陣的缺省值。在編碼器中，將對8×8區(qū)塊的DCT系數(shù)的同一部分設(shè)置成零。
單元3是將單元1中的非零值掃描進(jìn)一組數(shù)據(jù)中，在該組的第一部分上集中有較大的數(shù)值。這里所示的是作為一例的Z字形掃描。
單元4表示任選的部件，它通過減去相鄰的數(shù)值對掃描的數(shù)據(jù)編碼以獲得如圖6中所示△X1、△X2、…較小的差值，或許還接著用霍夫曼(Huffman)編碼或其它熵編碼的方法進(jìn)行編碼。
與此同時(shí)，還對非零量化矩陣值的數(shù)目進(jìn)行編碼并和那些非零值一起傳送給解碼器。對這種信息的編碼有各種方法。最簡單的方法用固定的8位對該數(shù)目編碼。另一種方法是用一可變長度的表對該數(shù)目編碼，這種表設(shè)計(jì)成能用較少的位數(shù)去處理大多數(shù)常見情況。
另一種方法是，不是在對上一次的非零值xN或上一次的差值△xN(N＝1、2、3、…)編碼之后對如圖6中所示的非零量化矩陣值的數(shù)目進(jìn)行編碼和發(fā)送，而是用一專用符號(hào)插入位流中表示非零量化矩陣的終結(jié)。這種符號(hào)可以是一數(shù)值，它不用在諸如零或負(fù)值的非零數(shù)值編碼中。
圖7為以S作為只對直流加權(quán)的量度因子的截短量化矩陣。這一量度因子根據(jù)個(gè)別區(qū)塊的活動(dòng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過校核在量化之后留下的交流系數(shù)的數(shù)目能夠取得活動(dòng)量的信息。x1、x2、x3、…、X9是要用于量化8×8 DCT系數(shù)區(qū)塊的截短量化矩陣中的非零值，而S則按比例增/降第一值的調(diào)節(jié)直流系數(shù)量化器的權(quán)數(shù)。
圖8顯示對量化矩陣中的第一值進(jìn)行量度過程的有關(guān)細(xì)節(jié)。
單元5首先通過應(yīng)用截短的量化矩陣，接著通過在那個(gè)區(qū)塊的那個(gè)時(shí)間所需的量化階對每一8×8區(qū)塊進(jìn)行量化。單元6校核在上述量化之后留下的交流系數(shù)的數(shù)目送往單元7決定圖7中的權(quán)數(shù)S哪一個(gè)是提升或降低量度的。若是在單元5中進(jìn)行的量化之后留下較多的交流系數(shù)，這時(shí)就是單元8中所示的可以按比例增加權(quán)數(shù)S否則就是單元9中所示的按比例降低。單元10量度權(quán)數(shù)S以調(diào)節(jié)量化矩陣中的第一值，而單元11則用區(qū)塊A的新的調(diào)節(jié)值對直流系數(shù)進(jìn)行再量化并向解碼器輸出全部直流和交流系數(shù)。
可以選出與現(xiàn)有量化階有關(guān)的一些數(shù)值或是一固定數(shù)值進(jìn)行按比例增加和降低。
接著可以用類似方式調(diào)節(jié)其它交流系數(shù)的量化矩陣值。
圖9中示出一適合量化階尺寸量度和截短量化短陣的解碼器。
在圖9中，向解碼器輸入解碼的位流。單元12將對截短量化矩陣解碼，而單元13則將對每一區(qū)塊的量化階解碼。單元14將對每一區(qū)塊的全部直流和交流系數(shù)解碼。單元15將校核非零的交流系數(shù)的數(shù)目，并可通過從單元15中獲取的信息以及遵循與編碼器中相同的準(zhǔn)則在單元16中確定量度因子。每一區(qū)塊的全部直流和交流系數(shù)均能通過解碼量度量化矩陣和解碼量度矩陣在單元17中進(jìn)行逆轉(zhuǎn)量化。最后將全部反量化系數(shù)送往一反DCT變換單元去重建圖像畫面。
下面是用于量化和反量化的公式量化的直流內(nèi)Level＝|COF|∥(QM/2)交流內(nèi)Level＝|COF|×8/(QP/QM)相互間Level＝[|COF|-(QP×QM)/32]×8/(QP×QM)反量化的直流內(nèi)|COF＇|＝Level×QM/2其它|COF＇|＝0若Level＝0|COF＇|＝(2×Level＋1)×(QP×QM/16)，若Leve≠0，則(QP×QM/16)為奇數(shù)|COF＇|＝(2×Level＋1)×(QP×QM/16)-1，若Leve≠0，則(QP×QM/16)為偶數(shù)其中COF為要進(jìn)行量化的變換系數(shù)。
LEVEL為變換系數(shù)量化形式的絕對值。
COF＇為重建的變換系數(shù)。
QP為現(xiàn)有區(qū)塊的量化階尺寸。
QM為與要進(jìn)行量化的系數(shù)相對應(yīng)的量化矩陣的值。
QM的缺省值為16。
本發(fā)明使量化矩陣按照編碼位率、編碼尺寸以及人類的視覺系統(tǒng)進(jìn)行適應(yīng)性的改變，使得能夠通過截短和量度量化矩陣以及對矩陣的數(shù)值進(jìn)行不同的編碼節(jié)省大量數(shù)位。因而它將提高編碼效率，特別是提高很低位率編碼的編碼效率。
對本發(fā)明所作的這樣的說明，顯然將會(huì)同樣可能以許多方式進(jìn)行改變。對這樣的一些改變并不能視為超脫了本發(fā)明的基本精神和范圍，而且所有這種對專業(yè)技術(shù)人員來說都是顯而易見的改進(jìn)是被視為包括在附后的權(quán)利要求范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種通過解碼器從采用適合的量化階尺寸量度的編碼位流中對靜畫和動(dòng)畫進(jìn)行解碼的變換編碼方法，其特征在于，所述的解碼器包括以下的步驟以所述位流中抽取每一區(qū)塊的量化階尺寸和量化系數(shù)的二進(jìn)制表示；根據(jù)從量化階尺寸推導(dǎo)出的某種準(zhǔn)則和/或所抽取的量化系數(shù)的局部統(tǒng)計(jì)確定量度因子；通過組合解碼的量化階尺寸和所確定的量度因子求出每一不同區(qū)塊量化階尺寸的有效值；利用量化階尺寸的有效值對量化的系數(shù)進(jìn)行逆轉(zhuǎn)量化；通過逆變換操作的方法將逆轉(zhuǎn)量化的系數(shù)變換成象素區(qū)塊；由所述象素區(qū)塊重建畫面。
2.一種通過解碼器從采用截短的量化矩陣的編碼位流中對靜畫和動(dòng)畫進(jìn)行解碼的變換編碼方法，其特征在于，所述的解碼器包括以下步驟抽取在編碼位流中傳送的出現(xiàn)在截短量化矩陣中的系數(shù)數(shù)目指示值的二進(jìn)制編碼表示；從編碼位流中抽取所述截短的量化矩陣的系數(shù)的二進(jìn)制編碼表示；從所述編碼位流中抽取每一區(qū)塊的量化階尺寸和量化系數(shù)的二進(jìn)制編碼表示；利用所抽取的量化階尺寸和量化矩陣對量化系數(shù)進(jìn)行逆轉(zhuǎn)量化；通過逆變換操作的方法將逆轉(zhuǎn)量化的系數(shù)變換成象素區(qū)塊由所述象素區(qū)塊重建畫面。
3.一種通過解碼器從采用適合的量化階尺寸量度和截短的量化矩陣的編碼位流中對靜畫和動(dòng)畫進(jìn)行解碼的變換編碼方法，其特征在于，所述的解碼器包括以下的步驟抽取在編碼位流中傳送的出現(xiàn)在截短量化矩陣中的系數(shù)數(shù)目指示值的二進(jìn)制編碼表示；從編碼位流中抽取所述截短的量化矩陣的系數(shù)的二進(jìn)制編碼表示；從所述編碼位流中抽取每一區(qū)塊的量化階尺寸和量化系數(shù)的二進(jìn)制編碼表示；根據(jù)從量化階尺寸推導(dǎo)出的某種準(zhǔn)則和/或所抽取的量化系數(shù)的局部統(tǒng)計(jì)確定量度因子；通過組合熵解碼的矩陣數(shù)值和所確定的量度因子求出每一不同區(qū)塊截短的量化矩陣的有效值；利用量化階尺寸和量化矩陣對量化的系數(shù)進(jìn)行逆轉(zhuǎn)量化；通過逆變換操作的方法將逆轉(zhuǎn)量化的系數(shù)變換成象素區(qū)塊由所述象素區(qū)塊重建畫面。
4.一種通過解碼器從采用適合的量化階尺寸量度和截短的量化矩陣的編碼位流中對靜畫和動(dòng)畫進(jìn)行解碼的變換編碼方法，其特征在于，其中所述的解碼器包括以下的步驟從編碼位流中抽取多個(gè)截短量化矩陣的系數(shù)的二進(jìn)制編碼表示直到在位流中遇到一獨(dú)特的終結(jié)符號(hào)時(shí)為止從所述編碼位流中抽取每一區(qū)塊的量化階尺寸和量化系數(shù)的二進(jìn)制編碼表示；根據(jù)從量化階尺寸推導(dǎo)出的某種準(zhǔn)則和/或所抽取的量化系數(shù)的局部統(tǒng)計(jì)確定量度因子；通過組合熵解碼矩陣值和所確定的量度因子求出每一不同區(qū)塊截短的量化矩陣的有效值；利用量化階尺寸和量化矩陣對量化的系數(shù)進(jìn)行逆轉(zhuǎn)量化；通過逆變換操作的方法將逆轉(zhuǎn)量化的系數(shù)變換成象素區(qū)塊；由所述象素區(qū)塊重建畫面。
5.按照權(quán)利要求2、3或4任一項(xiàng)所述的從編碼位流中抽取所述截短量化矩陣的系數(shù)的二進(jìn)制編碼表示對從采用截矩陣的編碼位流中進(jìn)行靜畫和動(dòng)畫解碼的方法，其特征在于，所述的方法還包括有步驟求出所述截短量化矩陣的差值；對以上求出的差值進(jìn)行反差分編碼按一維組建所述截短量化矩陣的原始值；對以上一維的組建值進(jìn)行Z字形反向掃描或其它掃描形成所述的截短量化矩陣；通過增補(bǔ)相應(yīng)的缺省量化矩陣的系數(shù)取代截矩量化矩陣中未傳送的系數(shù)完成截短的量化矩陣。
6.一種通過編碼器將靜畫和動(dòng)畫編碼成采用合適的量化階尺寸量度的編碼位流的變換編碼方法，其特征在于，所述的編碼器包括的步驟有將輸入圖像取樣成為包括二維象素陣列的多個(gè)區(qū)塊；將所述取樣的象素區(qū)塊轉(zhuǎn)成變換域；通過將選擇的量化階尺寸應(yīng)用于所述變換系數(shù)的區(qū)塊對所述變換系數(shù)的區(qū)塊進(jìn)行量化根據(jù)由量化階尺寸推導(dǎo)出的某種準(zhǔn)則和/或所抽取的量化系數(shù)的局部統(tǒng)計(jì)確定量度因子通過組合量化階尺寸和所確定的量度因子求出每一不同區(qū)塊量化階尺寸的有效值利用量化階尺寸的有效值對所述變換系數(shù)中的系數(shù)進(jìn)行再量化；對所述最后的量化變換系數(shù)進(jìn)行編碼并向解碼器發(fā)送編碼信息。
7.一種通過編碼器將靜畫和動(dòng)畫編碼成采用截短量化矩陣的編碼位流的變換編碼方法，其特征在于，所述的編碼器包括的步驟有將輸入圖像取樣成為包括二維象素陣列的多個(gè)區(qū)塊；將所述取樣的象素區(qū)塊轉(zhuǎn)成變換域；按照人類的視覺系統(tǒng)求出普通和完整的量化矩陣；按照某種判定的準(zhǔn)則截短所述完整的量化矩陣；通過將所述截短的量化矩陣和選擇的量化階尺寸應(yīng)用于所述變換系數(shù)的區(qū)塊對所述變換系數(shù)的區(qū)塊進(jìn)行量化；對編碼位流中傳送的截短量化矩陣中出現(xiàn)的系數(shù)數(shù)目的指示值進(jìn)行二進(jìn)制編碼表示的編碼；將所述截短量化矩陣的系數(shù)二進(jìn)制編碼表示編成編碼位流；將每一區(qū)塊的所述量化階尺寸和量化變換系數(shù)的二進(jìn)制編碼表示編成編碼位流。
8.一種通過編碼器將靜畫和動(dòng)畫編碼成采用合適的量化階尺寸量度和截短的量化矩陣的編碼位流的變換編碼方法，其特征在于，所述的編碼器包括的步驟有將輸入圖像取樣成為包括二維象素陣列的多個(gè)區(qū)塊；將所述取樣的象素區(qū)塊轉(zhuǎn)換成變換域；按照人類的視覺系統(tǒng)求出普通和完整的圖象量化矩陣；按照某種判定的準(zhǔn)則截短所述完整的量化矩陣；通過將所述截短的量化矩陣和選擇的量化階尺寸應(yīng)用于所述變換系數(shù)的區(qū)塊對所述變換系數(shù)的區(qū)塊進(jìn)行量化；根據(jù)從量化階尺寸推導(dǎo)出的某種準(zhǔn)則和/或所抽取的量化系數(shù)的局部統(tǒng)計(jì)確定量度因子通過組合初始的截短量化矩陣值和所確定的量度因子求出每一不同區(qū)塊截短量化矩陣的有效值；利用截短量化矩陣的有效值對所述變換系數(shù)中的系數(shù)進(jìn)行再量化；對在編碼位流中傳送的出現(xiàn)在截短量化矩陣中的系數(shù)數(shù)目的表示值進(jìn)行二進(jìn)制編碼表示的編碼將所述截短量化矩陣的系數(shù)的二進(jìn)制編碼表示編成編碼位流；將每一區(qū)塊的所述量化階尺寸和所述最后的量化變換系數(shù)的二進(jìn)制編碼表示編成編碼位流。
9.一種通過編碼器將靜畫和動(dòng)畫編碼成采用截短的量化矩陣的編碼位流的變換編碼方法，其特征在于，所述的編碼器包括以下步驟將輸入圖像取樣成為包括二維象素陣列的多個(gè)區(qū)塊；將所述取樣的象素區(qū)塊轉(zhuǎn)換成變換域；按照人類的視覺系統(tǒng)求出普通和完整的圖象量化矩陣；按照某種判定的準(zhǔn)則截短所述完整的量化矩陣；通過將所述截短的量化矩陣和所選的量化階尺寸應(yīng)用于所述變換系數(shù)的區(qū)塊對所述變換系數(shù)的區(qū)塊進(jìn)行量化；將所述截短量化矩陣的系數(shù)的多個(gè)二進(jìn)制編碼表示編成編碼位流；將表示截短量化矩陣末端專用的獨(dú)特符號(hào)編碼成編碼位流；將每一區(qū)塊的所述量化階尺寸和量化的變換系數(shù)的二進(jìn)制編碼表示編成編碼位流。
10.一種通過編碼器將靜畫和動(dòng)畫編碼成采用合適的量化階尺寸量度和截短的量化矩陣的編碼位流的變換編碼方法，其特征在于，所述的編碼器包括以下步驟將輸入圖像取樣成為包括二維象素陣列的多個(gè)區(qū)塊；將所述取樣的象素區(qū)塊轉(zhuǎn)換成變換域；按照人類的視覺系統(tǒng)求出普通和完整的圖象量化矩陣；按照某種判定的準(zhǔn)則截短所述完整的量化矩陣；通過將所述截短的量化矩陣和選擇的量化階尺寸應(yīng)用于所述變換的系數(shù)的區(qū)塊對所述變換的系數(shù)的區(qū)塊進(jìn)行量化；根據(jù)由量化階尺寸推導(dǎo)出的某種準(zhǔn)則和/或所抽取的量化系數(shù)的局部統(tǒng)計(jì)確定量度因子通過組合初始的截短量化矩陣值和所確定的量度因子求出每一不同區(qū)塊截短量化矩陣的有效值；利用截短量化矩陣的有效值對所述變換系數(shù)中的系數(shù)進(jìn)行再量化；將所述截短量化矩陣的系數(shù)的二進(jìn)制編碼表示編成編碼位流；將表示截短量化矩陣末端專用的獨(dú)特符號(hào)編碼成編碼位流；將每一區(qū)塊的所述量化階尺寸和最后的量化變換系數(shù)的二進(jìn)制編碼表示編成編碼位流。
11.按照權(quán)利要求7、8、9或10任一項(xiàng)所述的將靜畫和動(dòng)畫編碼成采用截短的量化矩陣的編碼位流的方法，其中將所述截短量化矩陣的系數(shù)的二進(jìn)制編碼表示編成編碼位流，所述方法的特征在于，它還包括有步驟對以上所述截短的量化矩陣進(jìn)行Z字形掃描或其它掃描以形成一維的數(shù)值陣列；按照一維掃描的順序從所述截短量化矩陣的原始值的每一上面的現(xiàn)有值中減去以前的值以求出差值；用熵編碼方法對編碼成位流的截短量化矩陣的所述差值進(jìn)行熵編碼。
12.按照權(quán)利要求7、8、9或10任一項(xiàng)所述的在變換編碼中合適地截短量化矩陣的方法，其特征在于，其中用以進(jìn)行的所述截短準(zhǔn)則包括的步驟有根據(jù)掃描順序確定截短圖形以求出需進(jìn)行改變的系數(shù)的最低數(shù)量，同時(shí)留下其余的系數(shù)作為缺省值，并且只選擇已改變的系數(shù)作為要編碼成位流的截短量化矩陣的部分。
13.按照權(quán)利要求1或6所述的在變換編碼中合適地量度量化階尺寸的方法，其特征在于，其中用以確定量度因子以及量度所述量化階尺寸的數(shù)值還包括以下步驟校核所述量化變換系數(shù)的區(qū)塊非零交流系數(shù)的數(shù)量增大有較多非零交流系數(shù)的區(qū)塊的量度因子，同時(shí)減小非零交流系數(shù)較少的區(qū)塊的量度因子；將量度因子應(yīng)用于區(qū)塊的第一系數(shù)和任何預(yù)定數(shù)量的系數(shù)；在編碼器中以及在解碼器中采用同樣的準(zhǔn)則。
14.按照權(quán)利要求3、4、8或10任一項(xiàng)所述的在變換編碼中合適地量度量化矩陣的方法，其特征在于，其中用以確定量度因子和量度所述截短量化矩陣的數(shù)值還包括以下步驟校核所述量化變換系數(shù)的區(qū)塊的非零交流系數(shù)的數(shù)量增大有較多非零交流系數(shù)的區(qū)塊的量度因子，同時(shí)減小非零交流系數(shù)較少的區(qū)塊的量度因子；將量度因子應(yīng)用于所述截短量化矩陣的第一系數(shù)和任何預(yù)定數(shù)量的系數(shù)；在編碼器中以及在解碼器中采用同樣的準(zhǔn)則。
15.按照權(quán)利要求1或6所述的在變換編碼中合適地量度量化階尺寸的方法，其特征在于，其中用以確定量度因子和量度所述量化階尺寸的數(shù)值還包括以下步驟校核所述量化變換系數(shù)的區(qū)塊非零交流系數(shù)的數(shù)量；將預(yù)定的量化階尺寸應(yīng)用于有交流系數(shù)的區(qū)塊的直流系數(shù)，同時(shí)將第二改變的量化階尺寸應(yīng)用于沒有交流系數(shù)區(qū)塊的直流系數(shù)；在編碼器中以及在解碼器中采用同樣的準(zhǔn)則。
16.按照權(quán)利要求2或3所述的在變換編碼中對量化矩陣解碼的方法，其特征在于，其中用以抽取出現(xiàn)在截短量化矩陣和截短量化矩陣的系數(shù)中的系數(shù)數(shù)量表示值的二進(jìn)制編碼表示包括以下步驟利用位流中固定或可變的長度碼對出現(xiàn)在截短量化矩陣中的所述系數(shù)的數(shù)量進(jìn)行解碼；接著用位流中的一系列固定或可變長度碼對截短量化矩陣的系數(shù)進(jìn)行解碼，用出現(xiàn)在截短量化矩陣中的所述系數(shù)的數(shù)量確定截短量化矩陣的系數(shù)的數(shù)量。
17.按照權(quán)利要求4所述的在變換編碼中對量化矩陣進(jìn)行解碼的方法，其特征在于，其中用以從編碼位流中抽取截短量化矩陣的系數(shù)的多個(gè)二進(jìn)制編碼表示包括有步驟用位流中的一系列固定或可變長度碼對截短量化矩陣的多個(gè)系數(shù)進(jìn)行解碼而且只在遇到專用的獨(dú)特終結(jié)符號(hào)時(shí)終止。
18.按照權(quán)利要求7或8所述的在變換編碼中對量化矩陣進(jìn)行編碼的方法，其特征在于，其中對出現(xiàn)在截短量化矩陣中的系數(shù)數(shù)量的表示值和截短矩陣的系數(shù)進(jìn)行二進(jìn)制編碼表示的編碼包括以下步驟利用位流中的固定或可變長度碼對出現(xiàn)在截短量化矩陣中的所述系數(shù)數(shù)量進(jìn)行編碼；接著用位流中的一系列固定或可變長度碼對截短量化矩陣的系數(shù)進(jìn)行編碼，用出現(xiàn)在截短量化矩陣中的所述系數(shù)數(shù)量確定截短量化矩陣的系數(shù)的數(shù)量。
19.按照權(quán)利要求9或10所述的在變換編碼中對量化矩陣進(jìn)行編碼的方法，其特征在于，其中將載短量化矩陣的所述系數(shù)的二進(jìn)制編碼表示編成編碼位流包括以下步驟用位流中的一系列固定或可變長度碼對截短量化矩陣的系數(shù)進(jìn)行編碼，并插入專用的獨(dú)特符號(hào)表示截短量化矩陣的終結(jié)。20.按照權(quán)利要求1、3、6或8任一項(xiàng)所述的編碼和解碼方法，其特征在于，其中為區(qū)塊中的每一系數(shù)推導(dǎo)出不同的量度因子。
21.按照權(quán)利要求2、3、4、7、8、9或10任一項(xiàng)所述的采用截短量化矩陣的編碼和解碼方法，其特征在于，其中為畫面的亮度和色度使用分開的量化矩陣。
22.一種為靜畫和動(dòng)畫的量化矩陣進(jìn)行編碼的編碼方法，其特征在于，它包括保持含有多個(gè)具有預(yù)定值量化元的缺省量化矩陣；產(chǎn)生含有多個(gè)具有選定值量化元的特定量化矩陣；按預(yù)定的Z字形讀出所述特定量化矩陣；在按預(yù)定的Z字形讀出的同時(shí)在選定的位置結(jié)束特定量化矩陣的讀出，并產(chǎn)生特定量化矩陣的前部分；在所述特定量化矩陣的前部分的量化元之后加一末端碼從緊接所述選定位置之后的位置按所述預(yù)定的Z字形讀出所述的缺省量化矩陣，并產(chǎn)生缺省量化矩陣的后部分；合成所述特定量化矩陣的前部分和所述缺省量化矩陣的后部分，形成合成的量化矩陣。
23.一種對靜畫和動(dòng)畫的量化矩陣進(jìn)行解碼的解碼方法，其特征在于，它包括保持包含多個(gè)有預(yù)定值量化元的缺少量化矩陣；接收若干量化元和末端碼；按預(yù)定的Z字形將所述接收的量化元進(jìn)行定位形成前部分，并且一旦檢測到所述末端碼就結(jié)束對所接收到的量化元的定位；從緊靠所述前部分之后的位置按所述預(yù)定的Z字形讀出所述缺省量化矩陣；合成所述特定量化矩陣的前部分和所述缺省量化矩陣的后部分，形成合成的量化矩陣。
24.一種對靜畫和動(dòng)畫的量化矩陣進(jìn)行編碼的編碼器，其特征在于，它包括保持件，它保持包含多個(gè)有預(yù)定值的量化元的缺省量化矩陣；產(chǎn)生件，它產(chǎn)生包含多個(gè)有選定值的量化元的特定量化矩陣；讀出件，它按預(yù)定的Z字形讀出所述的特定量化矩陣；結(jié)束件，它在按預(yù)定的Z字形讀出的同時(shí)，在選定位置結(jié)束對特定量化矩陣的讀出，并產(chǎn)生特定矩陣的前部分；添加件，它在所述特定量化矩陣的前部分的量化元之后加一末端碼；讀出件，它從緊靠所述選定位置之后的位置按所述預(yù)定的Z字形讀出所述缺省量化矩陣，并產(chǎn)生缺省量化矩陣的后部分；合成件，它合成所述特定量化矩陣的前部分和所述缺省量化矩陣的后部分，形成合成的量化矩陣。
25.一種對靜畫和動(dòng)畫的量化矩陣進(jìn)行解碼的解碼器，其特征在于，它包括保持件，它保持包含多個(gè)有預(yù)定值的量化元的缺省量化矩陣；接收件，它接收若干量化元和末端碼；定位件，它對從所述前部分中按預(yù)定的Z字形對所述接收到的量化元定位，并在一旦檢測到所述末端碼就結(jié)束對所接收的量化元的定位讀出件，它從緊靠所述前部分之后的位置按所述預(yù)定的Z字形讀出所述缺省量化矩陣，并由缺省量化矩陣形成具有量化元的后部分；合成件，它合成所述特定量化矩陣的前部分和所述缺省量化矩陣的后部分，形成合成的量化矩陣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種靜畫和動(dòng)畫的編碼器和解碼器。編碼器有存儲(chǔ)包含多個(gè)有預(yù)定值量化元的缺省矩陣的存儲(chǔ)器。還設(shè)有在若干幀之后產(chǎn)生一特定量化矩陣的產(chǎn)生器。按Z字形讀出特定量化矩陣并在Z字形中段的一選定位置處結(jié)束讀出。在特定量化矩陣前部分量化元讀出之后加一末端碼。在緊靠選定位置之后按同樣Z字形讀出缺省量化矩陣中的量化元,并產(chǎn)生缺省量化矩陣的后部分。合成特定量化矩陣前部分和缺省量化矩陣后部分形成合成的量化矩陣。
文檔編號(hào)H04N7/26GK1329440SQ0111886
公開日2002年1月2日 申請日期1998年2月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月8日
發(fā)明者申省梅, 陳朝慶 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社