CN1139352A - 用在视频信号编码系统中的行程长度编码方法 - Google Patents

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Abstract

用于视频信号编码系统中对量化的变换系数数据块进行处理的一种方法，先把量化的变换系数数据块划分成预定数目的子数据块并检测一个或多个非零子数据块，在每一非零子数据块中至少有一个非零值量化的变换系数。随后根据被检测的非零值子数据块提供量化的系数的预定序列，该提供的量化的变换系数的序列由在这些非零子数据块中的全部系数构成。该系数的预定序列再被行程长度和可变长度编码以进行其传输。

Description

用在视频信号编码系统中的行程长度编码方法
本发明涉及一种编码数字视频信号的方法，尤其是使用在视频信号编码系统中的改进的行程长度编码方法。
众所周知，数字化视频信号的传送能够得到比模拟信号发送质量高许多的图象。当以数字形式表示一个图象信号时，便会产生出用于发送的大量数据，尤其是在高清晰度电视(HDTV)系统中的情况。然而，由于传统发送信道的可用带宽是有限的，为了通过其发送大量的数字数据，不可避免地要压缩或降低发送的数据量。
在现代视频图象传输或处理系统中，借助于(例如)离散余弦变换(DCT)对象素数据块进行处理而对数字视频信号编码，该DCT对一个图象数据帧中的空间冗余进行降低或去除，把数字图象数据块(例如8×8象素块)转换成变换系数数据块。该变换系数数据块被量化且随后被作折线扫描，从而产生包括多个零和非零值的编码图象数据的数据流。然后，该数据流经过行程长度编码以利用其中的零值的行程。
采用行程长度编码的传统装置把数据流转换成多个行程一电平时，每个行程一电平对包括一行程长度和一相应的电平，其中的行程长度代表在一个非零值之前的连续零串中的零的个数，而该电平表示紧随该连续零串之后的非零值的大小幅度。
通常，行程一电平对的数据还通过可变长度编码(VLC)技术被进一步处理。此技术根据数据的统计出现值把行程—电平对的固定长度的数据转换成可变长度码字。众所周知，码字长度的选择方式是以较短的码字被用来表示更频繁出现的行程-电平对，而较长的码字被选择来表示不常出现的行程-电平对。通过将可变长度码字正确地指定到全部可能的源码字(即行程-电平对)的字库，使可变长度码字的平均字长度得比原来的行程-电平对的长度要短，从而提供了实现有效数据压缩的可能性。然而，由于在传统的VLC技术中，较短的行程长度在行程-电平对具有相同的电平的情况下将要求较短的可变长度码字，所以，若能找到一种可降低行程-电平对的行程长度的编码方法将是有益的。
因此，本发明的主要目的是提供一种使用在视频信号编码系统中的行程长度编码方法，它能降低该行程-电平对的行程长度。
根据本发明，提供有一种使用在视频信号编码系统中的对数字视频信号的数据块进行编码的方法，包括以下的步骤：
把数字视频信号的数据块变换成变换系数数据块；
把变换系数数据块转换成量化的系数数据块；
把量化的系数数据块划分成预定数目的子数据块；
检测一个或多个非零子数据块，其中每个都具有至少一个非零值量化系数；
根据被检测的非零子数据块来提供量化系数的一个预定序列，该量化系数的预定序列由包括在被测非零子数据块中的量化系数构成；
对量化系数的预定序列进行行程长度编码，从而提供一组行程长度编码数据；以及
对该行程长度编码的数据进行可变长度编码。
从下面结合附图所给出的优选实施例的描述，使本发明上述及其它目的和特征变得显而易见。
图1是根据本发明的具有行程长度编码单元的数字视频信号编码系统。
图2A至2C示例出在一数据块中非零子数据块的配置。
图1示出根据本发明的优选实施例的具有一行程长度编码单元的视频信号编码系统。该视频信号编码系统包括一DCT及量化单元98、行程长度编码单元99、一可变长度编码单元114和一多路调制器116。
数字视频信号被输入到DCT及量化单元98，其中是在逐个数据块的基础上对输入信号进行处理。输入信号数据块大小尺寸通常是在8×8到32×32个象素之间的范围内。实际上，数字视频信号可以是帧内模式或帧间模式的视频信号。如现有技术中众所周知的那样，帧间模式视频信号表示一运动补偿DPCM(差分脉冲码调制)信号，而帧内模式视频信号表示一视频信号当前帧的原始象素数据。如现有技术中众所周知的那样，在DCT量化单元98，通过采用例如DCT，空间域内各输入信号的数据块被变换成频域中的变换系数数据块，然后采用公知的量化方法量化该变换系数数据块。量化的变换系数数据块被送到行程长度编码单元99作进一步处理。
行程长度编码单元99包括一缓冲存储器100、一子数据块格式化器102、一非零子数据块检测器104、一扫描器105、多个子扫描器106、108和110、一开关112和一行程长度编码器113。来自DCT及量化单元98的量化的变换系数数据块被送到缓冲存储器100作暂存。在子数据块格式化器102，从缓冲存储器100取出的量化的变换系数数据块被分成预定数目的子数据块。例如，当量化的变换系数数据块的大小尺寸是8×8时，该数据块被分成例如图2A所示的四个子数据块(S1、S2、S3和S4)。来自子数据块格式化器102的量化的变换系数子数据块被送到非零子数据块检测器104。
非零子数据块检测器104检测一个或多个非零子数据块以及它们在该数据块中的位置，从而确定其的一个子数据块的设置，每一个非零子数据块具有至少一个非零值量化的变换系数。该确定的设置属于一组预定的子数据块设置，该组预定的子数据块设置包括全部可能的非零子数据块的设置。图2A至2C示例出了分别由四个非零子数据块S1至S4、三个非零子数据块S1、S2、S3以及两个非零子数据块S1和S2组成的一些子数据块的设置。随后，非零子数据块检测器104提供给开关112和多路调制器116一个指示其中所选子数据块设置的标志信号。该标志信号被用作开关112的转换控制信号。
同时，存储在缓冲存储器100内的量化的变换系数被送到扫描器105。在该扫描器105，沿图2A所示的折线扫描路径对量化的变换系数进行扫描，其中该扫描序列是在数据块中变换系数的对应位置处被计数。应当注意到，如现有技术中众所周知的那样，如果输入的数字视频信号是帧间模式，则这些量化的变换系数是从处于数据块左上角的DC系数开始被扫描。在输入数字视频信号是帧内模式的情形中，该DC系数是通过利用如DPCM技术在一个帧内DC系数编码器(未示出)中被分别编码的，而且扫描顺序是从位于图2A中以“1”表示的位置的第一AC系数开始的。
来自扫描器105的一组扫描的变换系数被送到开关112以及子扫描器106至110。
各子扫描器106至110对应于参照非零子数据块检测器104所描述的子数据块设置之一，并根据其所属的子数据块设置从在来自扫描器105的一组扫描的变换系数中选择一组变换系数。比如说，如果子扫描器106对应于图2B所示的子数据配置，则对应于子数据块S4的全部零值变换的系数都从来自扫描器105的扫描变换系数中去除，结果生成一组具有图2B所示扫描次序的变换系数。相类似，如果选择是具有非零子数据块S1和S2的一个子数据块设置，则输出由图2C所示的扫描序列所表示。来自子扫描器106至110的每一组变换系数都被送到开关112。
响应来自非零子数据块检测器104的标志信号，开关112选择来自扫描器105和子扫描器106至110多组变换系数之一。被选择的一组变换系数被送到行程长度编码器113。
在行程长度编码器，所选的该组变换系数被进行行程长度编码，以提供行程一电平对。行程长度编码的信号被送到可变长度编码单元114，其中通过定义各行程一电平对和相应可变长度码字间的关系对该已行程长度编码的信号作可变长度编码。被可变长度编码的信号被送到多路调制器116，其中对来自可变长度编码单元114的被可变长度编码的信号和来自非零子数据块检测器104的标志信号进行多路调制。然后把多路调制的信号送到发送器(没示出)以便发送。
虽然本发明已结合优选实施例作了展示及描述，但对本专业技术人员显见的是在不背离由所附权利要求定义的本发明精神及范围的前提下可做出多种改进和修正。

Claims (2)

1、一种用在视频信号编码系统中对数字视频信号的数据块进行编码的方法，包括以下步骤：
把数字视频信号的数据块变换成变换系数数据块；
把变换系数数据块转换成量化的系数数据块；
把量化的系数数据块划分成预定数目的子数据块；
检测一个或多个非零子数据块，其每一个具有至少一个非零值量化的系数；
根据被检测的非零子数据块来提供量化的系数的一个预定序列，该量化的系数的预定序列由包括在被检测的非零子数据块中的量化的系数构成；
对量化系数的预定序列进行行程长度编码，从而提供一组行程长度编码的数据；以及
对该行程长度编码的数据进行可变长度编码。
2、根据权利要求1的方法，还包括提供表示被检测的非零子数据块信息的步骤。
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