數(shù)據(jù)編碼及數(shù)據(jù)解碼的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引證
[0002] 本申請(qǐng)要求于2013年8月15日提交給英國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的GB1314612.1的在先提交 日的權(quán)益，通過(guò)引證將其全部?jī)?nèi)容結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開(kāi)涉及數(shù)據(jù)編碼和數(shù)據(jù)解碼。
【背景技術(shù)】
[0004] 本文中提供的"【背景技術(shù)】"的描述是為了概括地呈現(xiàn)本公開(kāi)的背景。就其描述程度 而言，描述在【背景技術(shù)】部分的、目前署名的發(fā)明人的工作以及申請(qǐng)時(shí)未另限定為現(xiàn)有技術(shù) 資格的說(shuō)明方面，既沒(méi)有明確地也沒(méi)有隱含地承認(rèn)作為與本公開(kāi)相對(duì)的現(xiàn)有技術(shù)。
[0005] 存在若干種視頻數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮系統(tǒng)，其涉及將視頻數(shù)據(jù)變換成頻域表示，量 化頻域系數(shù)，并且然后將熵編碼的一些形式應(yīng)用到量化系數(shù)。
[0006] 編碼器側(cè)的變換至空間頻域與解碼器側(cè)的逆變換相對(duì)應(yīng)。示例變換包括:所謂的 離散余弦變換(DCT)和所謂的離散正弦變換(DST)。在一些示例中，通過(guò)(從編碼的視頻數(shù)據(jù) 得到的)輸入樣品的陣列與變換系數(shù)矩陣的矩陣相乘來(lái)執(zhí)行變換，以生成頻率變換數(shù)據(jù)。頻 率變換數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換回樣品數(shù)據(jù)，可通過(guò)頻率變換數(shù)據(jù)陣列與逆變換系數(shù)矩陣的矩陣相乘從該 樣品數(shù)據(jù)得到輸出視頻數(shù)據(jù)。
[0007] 諸如所謂的高效視頻編碼(HEVC)標(biāo)準(zhǔn)的一些標(biāo)準(zhǔn)和起草標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)定義用作解碼 側(cè)的逆變換系數(shù)的矩陣來(lái)定義空間頻率變換。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本公開(kāi)提供了一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)編碼方法。
[0009] 在從屬權(quán)利要求中定義了另外的相應(yīng)的方面和特征。
[0010] 應(yīng)理解的是，前述的一般性描述及之后的詳細(xì)描述為示例性的而非限制本公開(kāi)。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 將容易獲得本公開(kāi)的更全面理解以及本公開(kāi)伴隨的許多優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)檫@些在結(jié)合附 圖進(jìn)行考慮時(shí)參考實(shí)施方式的以下描述將變得更好理解，在附圖中：
[0012] 圖1示意性示出了使用視頻數(shù)據(jù)壓縮及解壓縮的音頻/視頻(A/V)數(shù)據(jù)傳輸及接收 系統(tǒng)；
[0013] 圖2示意性示出了使用視頻數(shù)據(jù)解壓縮的視頻顯示系統(tǒng)；
[0014] 圖3示意性示出了使用視頻數(shù)據(jù)壓縮及解壓縮的音頻/視頻存儲(chǔ)系統(tǒng)；
[0015] 圖4a示意性示出了使用視頻數(shù)據(jù)解壓縮的攝像機(jī)；
[0016]圖4b更詳細(xì)地示意性示出了示例性攝影機(jī)；
[0017]圖4c示意性示出了另一示例性攝影機(jī)；
[0018] 圖4d和圖4e示意性示出了數(shù)據(jù)載體；
[0019] 圖5提供了視頻數(shù)據(jù)壓縮及解壓縮設(shè)備的示意性概圖；
[0020] 圖6示意性示出了預(yù)測(cè)圖像的產(chǎn)生；
[0021]圖7示意性示出了最大編碼單元(IXU);
[0022] 圖8示意性示出了一組四個(gè)編碼單元(⑶）；
[0023]圖9和10示意性示出了將圖8的編碼單元次分割為較小的編碼單元；
[0024]圖11示意性示出了預(yù)測(cè)單元(PU)陣列；
[0025]圖12示意性示出了變換單元(TU)陣列；
[0026] 圖13示意性示出了4X4DST變換矩陣；
[0027]圖14示意性示出了根據(jù)圖13的矩陣的用于逆變換的系數(shù)值；
[0028] 圖15示意性示出了 32X32組合DCT變換矩陣；
[0029] 圖16示意性示出了根據(jù)圖13的矩陣的用于逆變換的系數(shù)值；
[0030] 圖17a至圖17c示意性示出了根據(jù)圖13的矩陣的用于正向變換的系數(shù)值；
[0031] 圖18a至圖18c示意性示出了根據(jù)圖15的矩陣的用于正向變換的系數(shù)值；
[0032] 圖19至圖21示意性示出了從圖15的矩陣二次采樣系數(shù)值;以及
[0033] 圖22至圖26示意性示出了使用根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施方式的技術(shù)所獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 現(xiàn)在參考附圖，提供圖1至圖4e以給出利用壓縮和/或解壓縮設(shè)備的設(shè)備或系統(tǒng)的 示意性圖示，以便結(jié)合實(shí)施方式而描述于下。
[0035] 以下將要描述的所有數(shù)據(jù)壓縮和/或解壓縮設(shè)備可以以硬件、運(yùn)行在諸如通用計(jì) 算機(jī)、諸如專用集成電路(ASIC)或現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)或者其組合的可編程硬件的通 用數(shù)據(jù)處理設(shè)備上的軟件實(shí)施。在由軟件和/或固件實(shí)現(xiàn)實(shí)施方式的情況下，將理解，這樣 的軟件和/或固件以及通過(guò)其存儲(chǔ)或另外設(shè)置這樣的軟件和/或固件的非易失性機(jī)器可讀 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)被視為實(shí)施方式。
[0036] 圖1示意性示出了使用視頻數(shù)據(jù)壓縮及解壓縮的音頻/視頻數(shù)據(jù)傳輸及接收系統(tǒng)。
[0037] 輸入音頻/視頻信號(hào)10被供應(yīng)至視頻數(shù)據(jù)壓縮設(shè)備20,其壓縮音頻/視頻信號(hào)10的 至少視頻成分以供傳輸沿著傳輸路由30,諸如纜線、光纖、無(wú)線鏈路等。壓縮信號(hào)由解壓縮 設(shè)備40處理以提供輸出音頻/視頻信號(hào)50。針對(duì)返回路徑，壓縮設(shè)備60壓縮音頻/視頻信號(hào) 以供傳輸沿著傳輸路由30而至解壓縮設(shè)備70。
[0038]壓縮設(shè)備20及解壓縮設(shè)備70可因此形成傳輸鏈路的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。解壓縮設(shè)備40及壓 縮設(shè)備60可形成傳輸鏈路的另一節(jié)點(diǎn)。當(dāng)然，在傳輸鏈路為單向的情況下，僅一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要 壓縮設(shè)備并且另一節(jié)點(diǎn)僅需要解壓縮設(shè)備。
[0039]圖2示意性示出了使用視頻數(shù)據(jù)解壓縮的視頻顯示系統(tǒng)。特別地，壓縮音頻/視頻 信號(hào)100由解壓縮設(shè)備110處理，以便提供可被顯示在顯示器120上的解壓縮信號(hào)。解壓縮設(shè) 備110可被實(shí)現(xiàn)為顯示器120的部分，例如提供在與顯示設(shè)備相同的外殼內(nèi)?？蛇x地，解壓縮 設(shè)備110可被提供為(例如)所謂的機(jī)頂盒(STB)，注意：用詞"機(jī)頂"并非暗示機(jī)盒需設(shè)置相 對(duì)于顯示器120的任何特定方位或位置;其僅為用在本領(lǐng)域中的術(shù)語(yǔ)，以指示可連接至顯示 器以作為周邊設(shè)備的一種設(shè)備。
[0040] 圖3示意性示出了使用視頻數(shù)據(jù)壓縮及解壓縮的音頻/視頻存儲(chǔ)系統(tǒng)。輸入音頻/ 視頻信號(hào)130被供應(yīng)至壓縮設(shè)備140,其產(chǎn)生壓縮信號(hào)以供由諸如磁盤(pán)設(shè)備、光盤(pán)設(shè)備置、磁 帶設(shè)備、固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備(諸如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器或其他存儲(chǔ)設(shè)備）的存儲(chǔ)設(shè)備150儲(chǔ)存。為了回 放，從存儲(chǔ)設(shè)備150讀取壓縮數(shù)據(jù)并傳遞至解壓縮設(shè)備160以供解壓縮，以提供輸出音頻/視 頻信號(hào)170。
[0041] 將理解，壓縮或編碼信號(hào)以及存儲(chǔ)介質(zhì)或存儲(chǔ)該信號(hào)的數(shù)據(jù)載體被視為實(shí)施方 式。以下參考圖4d和圖4e進(jìn)行描述。
[0042]圖4a示意性示出了使用視頻數(shù)據(jù)解壓縮的視頻攝像機(jī)。在圖4a中，諸如電荷耦合 設(shè)備(CCD)圖像傳感器及相關(guān)的控制和讀出電子設(shè)備等圖像捕獲設(shè)備180生成傳送給壓縮 設(shè)備190的視頻信號(hào)。一個(gè)麥克風(fēng)（或多個(gè)麥克風(fēng)）200產(chǎn)生音頻信號(hào)以供傳遞至壓縮設(shè)備 190。壓縮設(shè)備190產(chǎn)生壓縮音頻/視頻信號(hào)210以便被儲(chǔ)存和/或傳輸(通常示出為示意性階 段220)。
[0043]以下描述的技術(shù)主要涉及視頻數(shù)據(jù)壓縮。應(yīng)理解，許多現(xiàn)有技術(shù)可結(jié)合將描述的 視頻數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)而被用于音頻數(shù)據(jù)壓縮，以產(chǎn)生壓縮音頻/視頻信號(hào)。因此，將不提供音 頻數(shù)據(jù)壓縮的各自討論。也將理解，與視頻數(shù)據(jù)(特別是廣播質(zhì)量視頻數(shù)據(jù))相關(guān)的數(shù)據(jù)率 一般大大高于與音頻數(shù)據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)率(無(wú)論壓縮還是未壓縮）。因此應(yīng)理解，未壓縮音頻 數(shù)據(jù)可伴隨壓縮視頻數(shù)據(jù)以形成壓縮音頻/視頻信號(hào)。將進(jìn)一步理解，雖然目前的示例（圖1 至圖4e中所示出的）涉及音頻/視頻數(shù)據(jù)，但以下將描述的技術(shù)可發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于僅處理（S卩，壓 縮、解壓縮、儲(chǔ)存、顯示和/或傳輸)視頻數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。換言之，實(shí)施發(fā)送可應(yīng)用于視頻數(shù)據(jù)壓 縮而不一定具有任何相關(guān)的音頻數(shù)據(jù)處置。
[0044]圖4b更詳細(xì)地示意性示出了示例性攝影機(jī)設(shè)備183。將不再進(jìn)一步描述與圖4a的 編號(hào)相同的那些特征。圖4b是圖4a的照相機(jī)的示例(在圖4a的單元220提供存儲(chǔ)能力的情況 下），其中，壓縮數(shù)據(jù)首先通過(guò)緩沖器221緩沖，并且隨后存儲(chǔ)在諸如磁盤(pán)、光盤(pán)、閃存、所謂 的固態(tài)光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(SSD)等的存儲(chǔ)介質(zhì)222中。注意到，圖4b的布置可實(shí)現(xiàn)為單個(gè)(物理)單 元 182〇
[0045]圖4c示意性示出了另一示例性攝影機(jī)，其中，取代圖4b的存儲(chǔ)布置，提供了網(wǎng)絡(luò)接 口 223以允許壓縮數(shù)據(jù)被傳輸至另一單元(未示出）。網(wǎng)絡(luò)接口 223也可允許諸如控制數(shù)據(jù)的 引入數(shù)據(jù)由攝影機(jī)接收。注意到，圖4b的布置可實(shí)現(xiàn)為單個(gè)(物理)單元183。
[0046]圖4d和圖4e示意性示出了數(shù)據(jù)載體，例如，用作存儲(chǔ)介質(zhì)222并且攜帶根據(jù)本申請(qǐng) 中描述的壓縮技術(shù)而壓縮的壓縮數(shù)據(jù)。圖4d示出了實(shí)現(xiàn)為諸如閃存的固態(tài)存儲(chǔ)器的可移除 非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)225的示意性實(shí)施例。圖4e示出了實(shí)現(xiàn)為諸如光盤(pán)的磁盤(pán)介質(zhì)的可移除 非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)226的示意性實(shí)施例。
[0047] 圖5提供了視頻數(shù)據(jù)壓縮及解壓縮設(shè)備的示意性概圖。
[0048] 輸入視頻信號(hào)300的連續(xù)圖像被供應(yīng)至加法器310及圖像預(yù)測(cè)器320。以下將參考 圖6更詳細(xì)地描述圖像預(yù)測(cè)器320。加法器310事實(shí)上執(zhí)行相減（負(fù)相加)運(yùn)算，因?yàn)樗?+" 輸入上接收輸入視頻信號(hào)300,并且在輸入上接收?qǐng)D像預(yù)測(cè)器320的輸出，以便從輸入圖 像減去預(yù)測(cè)圖像。結(jié)果是產(chǎn)生代表實(shí)際圖像與投影圖像之間的差異的所謂的殘差圖像信號(hào) 330〇
[0049] 殘差圖像信號(hào)產(chǎn)生的一個(gè)原因如下。將要描述的數(shù)據(jù)編碼技術(shù)，S卩，將要應(yīng)用于殘 差圖像信號(hào)的技術(shù)在待編碼的圖像中存在較少"能量"時(shí)趨向于更有效地工作。本文中，術(shù) 語(yǔ)"有效地"指少量編碼數(shù)據(jù)的生成;對(duì)于特定的圖像質(zhì)量水平，期望(并且視為"有效地"） 實(shí)際上生成盡可能少的數(shù)據(jù)。對(duì)殘留圖像中的"能量"的