专利名称：视频信号的编码系数的转换装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种转换装置及其方法，尤其涉及一种对数字视频信号的编码系数进行转换的装置及其转换方法，即通过在视频信号处理中对视频压缩编码系数进行转换，从而实现采用离散余弦变换(DCT)压缩编码格式的信号与采用整数余弦变换(ICT)压缩编码格式的信号之间进行相互转换，本发明还涉及通过对视频压缩编码系数进行转换从而在采用不同ICT视频压缩编码的信号之间相互转换的装置及其实现方法。
背景技术：
视频图像的压缩和编解码技术发展至今，已经出现了一些较为成熟的技术标准。例如MPEG1，MPEG2，H.261，H.262，H.263及H.264等。而在这些现有的标准中，视频压缩大都是采用第八阶DCT的方法。而采用第八阶ICT进行视频信号压缩的标准有H.264/MPEG-4(Part 10)AVC的FRExt。
H.264/MPEG-4(Part 10)AVC代表ITU-T H.264/MPEG-4(Part 10)Advanced Video Coding(以下简称H.264/AVC)。H.264/AVC是最新的国际标准系列中的一员。该标准由ITU-T的视频编码专家组(VideoCoding Experts Group，VCEG)及ISO/IEC的运动图像专家组(MovingPicture Experts Group，MPEG)的专家们所组成的视频联合工作组(JointVideo Team，JVT)所研发。该标准的(平均)效能是现今流通的MPEG-2的两倍左右。2004年7月，该工作组提出一份新附件，即Fidelity RangeExtensions(FRExt)。这使其效能进一步提升。该附件内还接纳利用第八阶ICT的方法对视频信号进行压缩。这主要是由于ICT采用整数运算，它和DCT相比在实现上更为简单和节省资源。
Microsoft Windows Media 9(WMV9)是一种新的技术，被广泛使用于各种网络及装置，并可用于广播。它的视频核心为一个称为WindowsMedia 9的视频编码译码器。它在合理的运算与高质量的画质间取得平衡。它是电影电视工程师协会(The Society of Motion Picture andTelevision Engineers)的统一标准之一，采用ICT进行视频信号压缩。
随着诸如H.264/AVC等采用ICT进行视频压缩的标准的出现，为了使H.264/AVC能够兼容更多标准而更具有通用性，产生了在DCT和ICT这两种方式的压缩信号之间进行转换的需要。
另外，虽然H.264/AVC信号、AVS(Audio Video Coding Standard，音视频编解码技术标准)信号与WMV9信号均采用ICT进行视频信号压缩，但由于各种信号采用不同变换核心，所以两者之间并不兼容，为了使两者能够相互兼容，并兼容更多标准，从而更具有通用性，因此也就产生了在H.264/AVC，AVS和WMV9这三种方式的压缩信号之间进行转换的需要。
发明内容
本发明的目的在于满足压缩信号的DCT和ICT编码系数之间、以及各种ICT编码系数之间进行转换的需要。进而提出了一种用于视频数据的压缩编码系数转换装置和方法。
本发明的目的还在于提供一种以简单的方式进行视频数据压缩编码系数的快速转换的装置和方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种视频信号的编码系数的转换装置，用于将第一编码系数转换为第二编码系数，所述装置可包括第一存储装置，存储所述第一编码系数；第二存储装置，存储用于将所述第一编码系数转换为所述第二编码系数的转换矩阵；乘法装置，用于对所述述第一编码系数和所述转换矩阵中的相应参数执行乘法操作；加法装置和移位装置，对采用所述乘法装置执行乘法操作的结果数值进行相加和移位操作，得到所述第二编码系数。
根据本发明的第一个实施方案，所述第一编码系数为采用DCT编码方式编码的视频编码系数，所述第二编码系数为采用ICT编码方式编码的视频编码系数。根据本发明的第二个实施方案，所述第一编码系数为采用ICT编码方式编码的视频编码系数，所述第二编码系数也为采用ICT编码方式编码的视频编码系数。根据本发明的第三个实施方案，所述第一编码系数为采用ICT编码方式编码的视频编码系数，所述第二编码系数为采用DCT编码方式编码的视频编码系数。其中，所述采用ICT编码方式编码的视频编码系数为WMV9视频编码系数、AVS视频编码系数或H.264/AVC视频编码系数。
根据本发明，所述转换矩阵通过这样一种方式选择，即，使得通过对所述得到的第二编码系数执行符合IEEE标准1180-1990误差要求的相应反向编码变换得到的第二视频信号与第一视频信号之间的误差符合IEEE标准1180-1990误差要求，其中，所述第一视频信号通过对所述第一编码系数执行符合IEEE标准1180-1990误差要求的相应反向编码变换得到。
优选地，所述采用ICT编码方式编码的视频编码系数采用第八阶ICT编码系数。
作为一种选择，所述转换装置还包括第三存储装置，用于存储所述加法装置和所述移位装置操作的结果。所述移位装置可将所述第三存储装置中的数据右移17、13、15、8、0、12、22或16位。所述第二编码系数可具有的位数为15。
根据本发明的第二方面，提供了视频信号编码系数的转换方法，用于将第一编码系数转换为第二编码系数，其中，所述方法可包括加载所述第一编码系数和转换矩阵；对所述第一编码系数与所述转换矩阵中的相应参数执行乘法操作；对通过所述乘法操作得到的数据执行加法操作和移位操作，从而得到所述第二编码系数。
根据本发明的一个实施方案，所述第一编码系数为采用DCT编码方式编码的视频编码系数，所述第二编码系数为采用ICT编码方式编码的视频编码系数。根据本发明的第二个实施方案，所述第一编码系数为采用ICT编码方式编码的视频编码系数，所述第二编码系数也为采用ICT编码方式编码的视频编码系数。根据本发明的第三个实施方案，所述第一编码系数为采用ICT编码方式编码的视频编码系数，所述第二编码系数为采用DCT编码方式编码的视频编码系数。其中，所述采用ICT编码方式编码的视频编码系数为WMV9视频编码系数、AVS视频编码系数或H.264/AVC视频编码系数。所述转换矩阵通过这样一种方式选择，即，使得通过对所述得到的第二编码系数执行符合IEEE标准1180-1990误差要求的相应反向编码变换得到的第二视频信号与第一视频信号之间的误差符合IEEE标准1180-1990误差要求，其中，所述第一视频信号通过对所述第一编码系数执行符合IEEE标准1180-1990误差要求的相应反向编码变换得到。
优选地，所述采用ICT编码方式编码的视频编码系数采用第八阶ICT编码系数。
采用本发明，可在各种采用不同变换核心的压缩信号之间进行转换，从而使各种压缩信号之间具有兼容性，从而兼容更多标准并且更具有通用性。
图1所示为根据本发明一个优选实施方式的编码系数转换装置；图2是用信号流图方式表示了根据本发明的一个实施方式的编码系数快速转换方法的图；图3是用信号流图方式表示了根据本发明的另一个实施方式的编码系数快速转换方法；图4用信号流图方式表示了根据本发明实施方式的应用于将AVS信号编码系数转换至WMV9信号编码系数快速转换方法；图5用信号流图方式表示了根据本发明实施方式的应用于将H.264/AVC信号编码系数转换至DCT信号编码系数快速转换方法；图6是将本发明的转换的装置在将DCT和ICT编码系数进行快速转换时应用于视频信号处理的示意图；图7将本发明的转换的装置在将H.264/AVC信号编码系数和AVS信号编码系数进行快速转换时应用于视频信号处理的示意图；图8是根据本发明实施方式的从DCT编码系数转换为H.264/AVC编码系数的转换矩阵的参数表；图9是根据本发明实施方式的从DCT编码系数转换至WMV9编码系数的转换矩阵的参数表；图10是根据本发明实施方式的从AVS编码系数转换至DCT编码系数的转换矩阵的参数表；图11是根据本发明实施方式的从AVS至H.264/AVC转换矩阵的参数表；图12是根据本发明实施方式的从H.264/AVC编码系数转换至AVS编码系数的转换矩阵的参数表；图13是根据本发明实施方式的从H.264/AVC编码系数转换至WMV9编码系数的转换矩阵的参数表；图14是根据本发明实施方式的从WMV9编码系数转换至DCT编码系数的转换矩阵的参数表；图15是根据本发明实施方式的从WMV9编码系数转换至AVS编码系数的转换矩阵的参数表；图16示出了根据本发明优选实施方案的各转换编码系数的取值。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细的说明。本说明书将先叙述DCT编码和三种ICT编码的方法，再解释各种编码方法的转换。DCT编码方法设视频信号表示为一矢量X，其经DCT变换所得到的DCT编码系数为Cdct。X至Cdct的变换可以由DCT变换矩阵Tdct来得到Cdct＝TdctX (1)X＝Tdct-1Cdct＝TdcttCdct(2)ICT编码方法设视频信号表示为一矢量X，利用ICT变换矩阵Ti可将其变成ICT编码系数，并表示为一矢量C。ICT变换矩阵Ti可以采用3种不同的方式。第一种是Ti＝KKE，例如AVS。而第二种是Ti＝KE，例如H.264/AVC。第三种是Ti＝E，其中，对于第八阶的ICT(a，b，c，d，e，f，g)，矩阵K和E分别表示如下E=ggggggggabcd-d-c-b-aef-f-e-e-ffeb-d-a-ccad-bg-g-ggg-gggc-adb-b-da-cf-ee-f-fe-efd-cb-aa-bc-d]]>K=kb3(0)00000000kb3(1)00000000kb3(2)00000000kb3(3)00000000kb3(4)00000000kb3(5)00000000kb3(6)00000000kb3(7)]]>kb3(i)的数值可通过下面公式而得到，其中，E(i)表示矩阵E的第i行。
||kb3(i)E(i)||2＝1根据ICT的定义，a-g七个数值可有无限个组合。但考虑到压缩能力及实现效能，H.264/AVC采用ICT(12，10，6，3，8，4，8)，而AVS方式压缩编码采用ICT(10，9，6，2，10，4，8)，WMV9方式压缩编码采用ICT(16，15，9，4，16，6，12)。各个方法将在下面以ICT(16，15，9，4，16，6，12)为例子进行详细说明。
设视频信号表示为一矢量X，则在Ti＝KKE时(以AVS所采用的ICT编码方法进行说明)，AVS标准采用的ICT变换矩阵Ti为Tavs＝KavsKavsEavs，变换所得到的ICT编码系数为Cavs。所以
Cavs＝TavsX＝KavsKavsEavsX (3)X＝Tavs-1Cavs＝EavstCavs(4)在Ti＝KE(以H.264/AVC所采用的ICT编码方法进行说明)时，H.264/AVC标准采用的ICT变换矩阵Ti为Th264＝Kh264Eh264，变换所得到的ICT编码系数为Ch264。所以Ch264＝Th264X＝Kh264Eh264X (5)X＝Th264-1Ch264＝Eh264tKh264Ch264(6)在Ti＝E(以WMV9所采用的ICT编码方法进行说明)时，WMV9采用的ICT变换矩阵Ti为Twmv9＝Ewmv9，变换所得到的ICT编码系数为Cwmv9。所以Cwmv9＝Twmv9X＝Ewmv9X (7)X＝Twmv9-1Cwmv9＝Ewmv9tKwmv9Kwmv9Cwmv9(8)如前所述，为了实现DCT，H.264/AVC，AVS及WMV9标准之间的互通性，需要实现在H.264/AVC、AVS及WMV9信号和其它DCT编码的视频信号之间的互相转换。其中包括十二种不同转换，本说明书将之分为四类，每类三种加以说明。
设输入编码系数Cin为采用以上四种标准中其中一种的编码方式(在此称为第一编码)对输入信号矢量Xin进行编码的得到的信号编码系数，其经转换矩阵Toutin变换为与采用另一种编码方式(在此称为第二编码)的信号编码系数Cout，即，该编码系数Cout为输出信号矢量Xout的编码系数。转换矩阵Toutin的实现方法有很多种，考虑到转换矩阵Toutin实现的效能以及变换的信号系数Cout的准确度，在本说明书所描述的实施方案中，以下面两个准则选择Toutin1)转换矩阵Toutin的结构最简单。
2)输入编码系数Cin通过一个符合IEEE标准1180-1990误差要求的反向编码变换，能够变换为信号矢量 输出信号系数Cout通过一个符合IEEE标准1180-1990误差要求的反向编码变换，能够变换为信号矢量Xout。其中，信号矢量 及Xout之间的误差，必须符合IEEE标准1180-1990的误差要求。
1.由DCT编码信号转换至其它编码信号1.1.当DCT编码系数转换至AVS编码系数时，由方程式(2)及(3)可得Cavs＝TavsdctCdct＝KavsKavsEavsTdcttCdct(9)即DCT编码系数至AVS编码系数的转换矩阵Tavsdct为Tavsdct＝KavsKavsEavsTdctt(10)并且可近似为Tavsdct(Ta,Tb,Tc,Td,Te,Tf,Tg)≈12bTa00000000Tb0Tg0Td0-Tf00Tc000-Te00-Td0Tb0Tf0-Tg0000Ta0000-Tg0-Tf0Tb0-Td00Te000Tc00Tf0Td0-Tg0Tb---(11)]]>其中，(Ta，Tb，Tc，Td，Te，Tf，Tg)及b都是整数。b为变换矩阵的精确度，在同一种转换中，当b的数值越大，所输出的编码系数越准确，但矩阵也越复杂。当ICT在不同的编码方式中使用时，(Ta，Tb，Tc，Td，Te，Tf，Tg)及b亦不同。根据之前所述的两项选择准则，(Ta，Tb，Tc，Td，Te，Tf，Tg)及b的选择必须让Cavs的反向转换信号符合IEEE标准1180-1990的误差要求，而且Tavsdct的结构为最简单的，即b为最小值。
根据选择准则，当输入DCT编码系数必须为12个或更多的位及b为17时，转换的Cavs编码系数量值用15个位表示，则(Ta，Tb，Tc，Td，Te，Tf，Tg)＝(5793，6232，6048，-130，-74，7，-130)，如图16所示。其快速转换方法可参考图2。
1.2.当DCT编码系数转换至H.264/AVC编码系数时，由方程式(2)及(5)可得
Ch264＝Th264dctCdct＝Kh264Eh264TdcttCdct(12)即DCT至H.264/AVC的转换矩阵，Th264dct为Th264dct＝Kh264Eh264Tdctt(13)而且Th264dct与单位矩阵相近，可近似为Th264dct(Ta,Tb,Tc,Td,Te,Tf,Tg)≈I8+12bTa00000000Tb0Tg0Td0-Tf00Tc000-Te00-Td0Tb0Tf0-Tg0000Ta0000-Tg0-Tf0Tb0-Td00Te000Tc00Tf0Td0-Tg0Tb---(14)]]>I8为八阶的单位矩阵。根据选择准则，输入DCT编码系数必须为12个或更多的位及b为13位时，Ta、Tb、Tc、Td、Te、Tf和Tg的取值必须为图8a-8d所示表中的其中一组，而且转换的Ch264编码系数的量值用15个位或以上表示，以使得转换的H.264/AVC信号符合IEEE标准1180-1990的误差要求。根据本发明优选的实施方案，(Ta，Tb，Tc，Td，Te，Tf，Tg)＝(1，-13，-21，178，580，398，162)，如图16所示。其快速转换方法可参考图3。
1.3.当DCT编码系数转换至WMV9编码系数时，由方程式(2)及(7)可得Cwmv9＝Twmv9dctCdct＝Ewmv9TdcttCdct(15)即DCT至WMV9的转换矩阵，Twmv9dct为Twmv9dct＝Ewmv9Tdctt(16)并且可近似为公式(17)Twmv9dct(Ta,Tb,Tc,Td,Te,Tf,Tg)≈12bTa00000000Tb0Tg0Td0-Tf00Tc000-Te00-Td0Tb0Tf0-Tg0000Ta0000-Tg0-Tf0Tb0-Td00Te000Te00Tf0Td0-Tg0Tb---(17)]]>
根据选择准则，输入DCT编码系数必须为12个或更多的位及b为15位时，Ta、Tb、Tc、Td、Te、Tf和Tg的取值必须为图9所示表中的其中一组，而且转换的Cwmv编码系数的量值用15个位或以上表示，以使得转换的WMV9信号符合IEEE标准1180-1990的误差要求。根据本发明优选的实施方案，(Ta，Tb，Tc，Td，Te，Tf，Tg)＝(1，-13，-21，178，580，398，162)，如图16所示。其快速转换方法可参考图2。
2.由AVS编码系数转换至其它编码系数2.1.当AVS编码系数转换至DCT编码系数时，由方程式(4)及(1)可得Cdct＝TdctavsCavs＝TdctEavstCavs(18)即AVS至DCT的转换矩阵Tdctavs为Tdctavs＝TdctEavst(19)并且可近似为公式(20)Tdctavs(Ta,Tb,Tc,Td,Te,Tf,Tg)≈12bTa00000000Tb0Tg0Td0-Tf00Tc000-Te00-Td0Tb0Tf0-Tg0000Ta0000-Tg0-Tf0Tb0-Td00Te000Tc00Tf0Td0-Tg0Tb---(20)]]>根据选择准则，输入AVS编码系数必须为12个或更多的位，以及b为8位时，Ta、Tb、Tc、Td、Te、Tf和Tg的取值必须为图10所示表中的其中一组，而且转换的Cdct编码系数的量值用15个位或以上表示，以使得转换的DCT信号符合IEEE标准1180-1990的误差要求。根据本发明优选的实施方案，(Ta，Tb，Tc，Td，Te，Tf，Tg)＝(5793，5380，5514，112，67，-6，112)，如图16所示。
2.2.当AVS编码系数转换至H.264/AVC编码系数时，由方程式(4)及(5)可得Ch264＝Th264avsCavs＝Kh264Eh264EavstCavs(21)即AVS至DCT的转换矩阵Th264avs为Th264avs＝Kh264Eh264Eavst(22)并且可近似为公式(22)Th264avs(Ta,Tb,Tc,Td,Te,Tf,Tg)≈12bTa00000000Tb0Tg0Td0-Tf00Tc000-Te00-Td0Tb0Tf0-Tg0000Ta0000-Tg0-Tf0Tb0-Td00Te000Tc00Tf0Td0-Tg0Tb---(22)]]>根据选择准则，输入AVS编码系数必须为12个或更多的位及b为8位时，Ta、Tb、Tc、Td、Te、Tf和Tg的取值必须为图11所示表中的其中一组，而且转换的Ch264编码系数的量值用15个位或以上表示，以使得转换的DCT信号符合IEEE标准1180-1990的误差要求。根据本发明优选的实施方案，(Ta，Tb，Tc，Td，Te，Tf，Tg)＝(5793，5367，5495，234，458，256，213)，如图16所示。其快速转换方法可参考图2。
2.3.当AVS编码系数转换至WMV9编码系数时，由方程式(4)及(7)可得Cwmv9＝Twmv9avsCavs＝Ewmv9EavstCavs(23)即AVS至WMV9的转换矩阵Twmv9avs为Twmvavs＝Ewmv9Eavst(24)并且可近似为公式(25)
Twmv9avs(Ta,Tb,Tc,Td,Te,Tf,Tg)≈12bTa00000000Tb0Tg0Td0-Tf00Tc000-Te00-Td0Tb0Tf0-Tg0000Ta0000-Tg0-Tf0Tb0-Td00Te000Tc00Tf0Td0-Tg0Tb---(25)]]>根据选择准则，输入AVS编码系数必须为12个或更多的位及b为0时，转换的Cwmv编码系数量值用15个位表示，则根据本发明优选的实施方案，(Ta，Tb，Tc，Td，Te，Tf，Tg)＝(768，714，736，0，-16，34，0)，如图16所示。其快速转换方法可参考图4。
3.由H.264/AVC编码系数转换至其它编码系数3.1.当H.264/AVC编码系数转换至DCT编码系数时，由方程式(6)及(1)可得Cdct＝Tdcth264Ch264＝TdctEh264tKh264Ch264(26)即H.264/AVC至DCT的转换矩阵Tdcth264为Tdcth264＝TdctKh264Eh264t(27)并且可近似为下面的公式(28)。
Tdcth264(Ta,Tb,Tc,Td,Te,Tf,Tg)≈I8+12bTa00000000Tb0Tg0Td0-Tf00Tc000-Te00-Td0Tb0Tf0-Tg0000Ta0000-Tg0-Tf0Tb0-Td00Te000Tc00Tf0Td0-Tg0Tb---(28)]]>根据选择准则，输入H.264/AVC编码系数必须为12个或更多的位及b为12时，转换的Cdct编码系数量值用15个位表示，则根据本发明优选的实施方案，(Ta，Tb，Tc，Td，Te，Tf，Tg)＝(0，-7，-10，-81，-290，-199，-89)，如图16所示，其快速转换方法可参考图5。
3.2.当H.264/AVC编码系数转换至AVS编码系数时，由方程式(6)及(3)可得Cavs＝Tavsh264Ch264＝KavsKavsEavsEh264tKh264Ch264(29)即H.264/AVC编码系数至AVS编码系数的转换矩阵Tavsh264为Tavsh264＝KavsKavsEavsEh264tKh264(30)并且可近似为Tavsh264(Ta,Tb,Tc,Td,Te,Tf,Tg)≈12bTa00000000Tb0Tg0Td0-Tf00Tc000-Te00-Td0Tb0Tf0-Tg0000Ta0000-Tg0-Tf0Tb0-Td00Te000Tc00Tf0Td0-Tg0Tb---(31)]]>根据选择准则，输入H.264/AVC编码系数必须为12个或更多的位及b为17位时，Ta、Tb、Tc、Td、Te、Tf和Tg的取值必须为图12所示表中的其中一组，而且转换的Cavs编码系数的量值用15个位或以上表示，以使得转换的AVS信号符合IEEE标准1180-1990的误差要求。根据本发明优选的实施方案，(Ta，Tb，Tc，Td，Te，Tf，Tg)＝(5793，6217，6064，-247，-505，-296，-271)，如图16所示。其快速转换方法可参考图。
3.3.当H.264/AVC编码系数转换至WMV9编码系数时，由方程式(6)及(7)可得Cwmv9＝Twmv9h264Ch264＝Ewmv9Eh264tKh264Ch264(32)即H.264/AVC编码系数至WMV9编码系数的转换矩阵Twmv9h264为Twmv9h264＝Ewmv9Eh264tKh264(33)并且可近似为公式(34)
Twmv9h264(Ta,Tb,Tc,Td,Te,Tf,Tg)≈12bTa00000000Tb0Tg0Td0-Tf00Tc000-Te00-Td0Tb0Tf0-Tg0000Ta0000-Tg0-Tf0Tb0-Td00Te000Tc00Tf0Td0-Tg0Tb---(34)]]>根据选择准则，输入H.264/AVC编码系数必须为12个或更多的位及b为8位时，Ta、Tb、Tc、Td、Te、Tf和Tg的取值必须为图13所示表中的其中一组，而且转换的Cwmv9编码系数的量值用15个位或以上表示，以使得转换的WMV9信号符合IEEE标准1180-1990的误差要求。根据本发明优选的实施方案，(Ta，Tb，Tc，Td，Te，Tf，Tg)＝(8689，8689，8701，-362，-916，0，-362)，如图1 6所示。其快速转换方法可参考图2。
4.由WMV9编码系数转换至其它编码系数4.1.当WMV9编码系数转换至DCT编码系数时，由方程式(8)及(1)可得Cdct＝Tdctwmv9Cwmv9＝TdctEwmvtKwmvKwmvCwmv9(35)即WMV9至DCT的转换矩阵，Tdctwmv为Tdctwmv＝TdctEwmvtKwmvKwmv(36)并且可近似为下面的公式(37)。
Tdctwmv(Ta,Tb,Tc,Td,Te,Tf,Tg)≈12bTa00000000Tb0Tg0Td0-Tf00Tc000-Te00-Td0Tb0Tf0-Tg0000Ta0000-Tg0-Tf0Tb0-Td00Te000Tc00Tf0Td0-Tg0Tb---(37)]]>
根据选择准则，输入WMV9编码系数必须为12个或更多的位及b为17位时，Ta、Tb、Tc、Td、Te、Tf和Tg的取值必须为图14所示表中的其中一组，而且转换的Cdct编码系数的量值用15个位或以上表示，以使得转换的DCT信号符合IEEE标准1180-1990的误差要求。优选地，(Ta，Tb，Tc，Td，Te，Tf，Tg)＝(3862，3849，3833，76，130，-187，84)，如图16所示。其快速转换方法可参考图2。
4.2.当WMV9编码系数转换至AVS编码系数时，由方程式(8)及(3)可得Cavs＝Tavswmv9Cwmv9＝KavsKavsEavsEwmvtKwmvKwmvCwmv9(38)即WMV9编码系数至AVS编码系数的转换矩阵，Tavswmv为Tavswmv＝KavsKavsEavsEwmvtKwmvKwmv(39)并且可近似为公式(40)Tavswmv(Ta,Tb,Tc,Td,Te,Tf,Tg)≈12bTa00000000Tb0Tg0Td0-Tf00Tc000-Te00-Td0Tb0Tf0-Tg0000Ta0000-Tg0-Tf0Tb0-Td00Te000Tc00Tf0Td0-Tg0Tb---(40)]]>根据选择准则，在输入的WMV9编码系数必须为12个位或更多的位，以及b为22位时，Ta、Tb、Tc、Td、Te、Tf和Tg的取值必须为图15所示表中的其中一组，而且转换的Cavs编码系数的量值用15个位或以上表示，以使得转换的AVS信号符合IEEE标准1180-1990的误差要求。优选地，优选地，(Ta，Tb，Tc，Td，Te，Tf，Tg)＝(22，5461，5861，0，124，-279，0)，如图16所示，其快速转换方法可参考图2。
4.3.当WMV9编码系数转换至H.264/AVC编码系数时，由方程式(8)及(5)可得Ch264＝Th264wmv9Cwmv9＝Kh264Eh264EwmvtKwmvKwmvCwmv9(41)即WMV9至H.264/AVC的转换矩阵，Th264wmv为
Th264wmv＝Kh264Eh264EwmvtKwmvKwmv(42)并且可近似为公式(43)Tavswmv(Ta,Tb,Tc,Td,Te,Tf,Tg)≈12bTa00000000Tb0Tg0Td0-Tf00Tc000-Te00-Td0Tb0Tf0-Tg0000Ta0000-Tg0-Tf0Tb0-Td00Te000Tc00Tf0Td0-Tg0Tb---(43)]]>根据选择准则，输入WMV9编码系数必须为12个或更多的位及b为16时，转换的Ch264编码系数量值用15个位表示，则优选地，(Ta，Tb，Tc，Td，Te，Tf，Tg)＝(1931，1924，1907，80，201，0，80)。其快速转换方法可参考图2。
上面从数学的角度描述了本发明的将视频信号在DCT编码系数与ICT编码系数之间，以及在各种ICT压缩编码方式之间进行转换的原理。基于此，提供了本发明的用于进行视频信号的编码系数转换的装置。下面将参照附图具体描述本发明的实施方式。
图1所示为根据本发明一个优选实施方式的编码系数转换装置。如图1所示，本发明实施方式的编码系数转换装置主要包括第一存储装置10、第二存储装置12、第三存储装置13、乘法装置30、加法装置20和移位装置40。
下面分别描述根据本发明的优选实施方式的第一存储装置10、第二存储装置12、第三存储装置13、乘法装置30、加法装置20和移位装置40，并以DCT编码系数转换为AVS编码系数为例来说明。
第一存储装置10用于存储待被转换的编码系数，即输入信号的编码系数。编码系数是通过提取输入视频中的编码系数来确定的。在该实施例中，第一存储装置存储有DCT编码系数Cdct。
第二存储装置12存储转换矩阵，在该实施例中存储从DCT编码系数转换为AVS编码系数的转换矩阵Tavsdct。在该实施例中，令转换矩阵的参数(Ta，Tb，Tc，Td，Te，Tf，Tg)＝(5793，6232，6048，-130，-74，7，-130)。对于不同的转换和精度设置，转换矩阵中的具体参数值不同，例如，对于将AVS编码系数转换为DCT编码系数的转换矩阵，其参数值Ta、Tb、Tc、Td、Te、Tf和Tg的取值可以为图10所示表中的其中一组。
在本发明的一个实施方案中，这里所述的转换矩阵和上述第一存储装置10中存储的编码系数是通过手动的方式加载的。即，在转换前首先指定输入信号采用的编码方式及输出信号将采用的编码方式，并根据所指定的编码方式通过程序的预先设定来加载不同的编码系数和转换矩阵。本领域的普通技术人员应该认识到，可以使用多种方式来存储、读取编码系数和转换矩阵，例如，可将它们存储在公知的存储器件中，通过程序指定从这些存储器件中读取，或者可以将所有编码系数和转换矩阵的参数编写在程序代码中，并通过在程序编码中进行预先设定来运行程序编码中的不同编码系数和转换矩阵的参数。
乘法装置30，用于将所述第一存储装置10中存储的输入编码系数与第二存储装置12中的转换矩阵中的参数相乘。相乘结果优选存储至所述第一存储装置10中，在本发明的一个实施例中，乘法装置30将存储在第一存储装置10中的编码系数与存储在第二存储装置12中的转换矩阵相乘，并将相乘的结果存储在第一存储装置10中。作为一种选择，还可以将相乘的结果存储在其它的存储装置。
第三存储装置13用于存储加法装置20和移位装置40操作的中间结果以及转换的最终结果。具体地说，第三存储装置13在转换前被清零，加法装置20的作用是将第一与第三存储装置13内的存储值相加，并将相加的结果暂存在第三存储装置13中。
移位装置40的作用是对第三存储装置13中的数值进行移位操作，例如，在该将实施例中，在加法装置20完成加法运算，移位装置40将第三存储装置13中存储的结果右移预定的位数，移位的结果仍然存储于第三存储装置13中。第三存储装置13中存储的最结果就是转换后的编码系数，在该实施例中为AVS编码系数Cavs。
以上虽然以DCT编码系数转换为AVS编码系数为例来说明了根据本发明的编码系数转换装置的各部件的功能和实现原理，但是，本领域的技术人员应该认识到，对于不同编码系数之间的转换，以上各部件的计算操作顺序可能不同，例如，在本发明的一个将DCT编码系数转换为H.264/AVC编码系数的一个实施例中，在移位装置40执行移位操作，加法装置20还要执行加法运算。例如在计算H.264/AVC的编码系数Ch2642时，乘法装置30先执行编码系数Tc与Cdct2、Te与Cdct6的乘法操作，加法装置20对该相乘的结果进行相加，接着，移位装置40对加法装置20进行相加操作的结果进行移位，最后，加法装置20将移位装置40移位的结果与编码系数Cdct2相加得到编码系数Ch2642。其用信号流程的方式可表示为Ch2642＝(Tc*Cdct2-Te*Cdct6)＞＞b+Cdct2对于通过该优选实施方式的编码系数转换装置实现各编码系数之间转换的具体步骤，将在本文的下面进行详细描述。
为了更清楚地描述在本发明优选实施方式中各编码系数之间是如何转换的，下面将通过例举的方式来描述各种编码系数转换的信号流程图。
图2用信号流图的方式示出了根据本发明一个实施方式的编码系数的快速转换方法的图。图3用信号流图的方式示出了根据本发明另一个实施方式的DCT和H.264/AVC编码系数之间的快速转换方法。因有部份转换核心的参数为零，所以快速转换方法可以更简化，例如图4的AVS转至WMV9及图5的H.264/AVC转至DCT的转换方法。
参照图2，各DCT编码系数和AVS编码系数之间的变换可描述为下Cavs0＝Cdct0*Ta＞＞bCavs4＝Cdct4*Ta＞＞bCavs2＝(Tc*Cdct2-Te*Cdct6)＞＞bCavs6＝(Tc*Cdct6+Te*Cdct2)＞＞bCavs1＝(Tb*Cdct1+Tg*Cdct3+Td*Cdct5-Tf*Cdct7)＞＞bCavs3＝(-Td*Cdct1+Tb*Cdct3+Tf*Cdct5-Tg*Cdct7)＞＞bCavs5＝(-Tg*Cdct1-Tf*Cdct3+Tb*Cdct5+Td*Cdct7)＞＞bCavs7＝(Tf*Cdct1+Td*Cdct3-Tg*Cdct5+Tb*Cdct7)＞＞b参照图3，各DCT编码系数和H.264/AVC编码系数之间的变换可描述为下Ch2640＝Cdct0*Ta＞＞b+Cdct0Ch2644＝Cdct4*Ta＞＞b+Cdct4Ch2642＝(Tc*Cdct2-Te*Cdct6)＞＞b+Cdct2
Ch2646＝(Tc*Cdct6+Te*Cdct2)＞＞b+Cdct6Ch2641＝(Tb*Cdct1+Tg*Cdct3+Td*Cdct5-Tf*Cdct7)＞＞b+Cdct1Ch2643＝(-Td*Cdct1+Tb*Cdct3+Tf*Cdct5-Tg*Cdct7)＞＞b+Cdct3Ch2645＝(-Tg*Cdct1-Tf*Cdct3+Tb*Cdct5+Td*Cdct7)＞＞b+Cdct5Ch2647＝(Tf*Cdct1+Td*Cdct3-Tg*Cdct5+Tb*Cdct7)＞＞b+Cdct7其中，符号“＞＞b”表示右移b位。
下面将参照图1和图2分别说明DCT编码系数和AVS编码系数之间的正向转换方法步骤，并以计算Cavs7为实例。
1)将第三存储装置13清零。
2)在第一存储装置10加载DCT方式压缩的信号的DCT编码系数，如Cdct。
3)在第二存储装置12加载转换矩阵的对应数值，如Tavsdct。
4)利用乘法装置30将第一存储装置10中存储的所述各DCT编码系数与第二存储装置12中存储的转换矩阵中的数值相乘。例如，执行Tf*Cdct1等，并将相乘结果存储至第一存储装置10。
5)利用加法装置20将第一与第三存储装置内的存储值相加，例如，计算出Td*Cdct3，-Tg*Cdct5及Tb*Cdct7的相加结果，并将结果存储至第三存储装置13中。
6)利用移位装置将(5)的最结果右移预定的位数，即b。结果存至第三存储装置13中即为Cavs7。
其中，在步骤2)、3)中，可以每次只加载Cdct、Tavsdct中的一个参数，也可以将Cdct、Tavsdct中的所有参数一次性全部加载到第一存储装置10和第二存储装置12中。应该理解，在采用每次只加载Cdct、Tavsdct中的一个参数的方法时，上述步骤2)到5)将是重复循环的步骤，例如首先加载Tf和Cdct1，然在步骤4)中对它们相乘，并将相乘的结果存储在第一存储装置10中，在步骤5)中，该结果与第三存储装置13中的存储值相加，返回到步骤2)中执行对其余参数的操作。
DCT编码系数和AVS编码系数之间的反向转换(即，由AVS编码系数转换为DCT编码系数)的方法与上述正向转换的方法相似，通过上面的正向转换描述并结合图3，由AVS编码系数到DCT编码系数之间的转换对于本领域的普通技术人员来说应该是显而易见的。
图6显示了将本发明的在DCT和ICT编码系数之间进行快速转换的编码系数转换装置应用于视频信号处理的示意图。如图6所示，以往对视频信号进行ICT方式处理和DCT方式处理的流程分别如图6中的粗实线和细实线所示。两者的编码系数是不能互换的。通过加入本发明的上述转换装置，可将两者的编码系数互换。具体地说，对于输入的视频信号，当采用DCT方式压缩编码成为数字视频数据(正向DCT变换)，提取该视频数据中的DCT编码系数(如图中的细虚线所示)，通过本发明的编码系数转换装置，将其转换为的ICT编码系数(如粗虚线所示)，在进行ICT方式的解码(反向ICT变换)，将数字视频数据还原成视频信号输出。其中，提取视频数据中DCT编码系数的步骤，不属于本发明的范围，因此，在这里不再赘述。
图7显示了将本发明的在H.264/AVC和AVS编码系数之间进行快速转换的编码系数转换装置应用于视频信号处理的示意图。如图7所示，以往对视频信号进行AVS方式处理和H.264/AVC方式处理的流程分别如图中的粗实线和细实线所示。两者的编码系数是不能互换的。通过加入本发明的上述转换装置，可将两者的编码系数互换。具体地说，对于输入的视频信号，当采用H.264/AVC方式压缩编码成为数字视频数据(正向H.264/AVC变换)，提取该视频数据中的H.264/AVC编码系数(如图中的细虚线所示)，通过本发明的编码系数转换装置，将其转换为AVS编码系数(如粗虚线所示)，在进行AVS方式的解码(反向AVS变换)，将数字视频数据还原成视频信号输出。相反，当采用AVS方式将输入的视频信号压缩编码成为数字视频数据(正向H.264/AVC变换)，提取该视频数据中的AVS编码系数(如图中粗虚线所示)，通过本发明的转换装置，将其转为细虚线上所示的H.264/AVC编码系数，在进行H.264/AVC方式的解码(反向H.264/AVC变换)，将数字视频数据还原成视频信号输出。其余如H.264与MSWM9以及AVS与MSWM9之间的转换亦可用相似方法进行。
这些说明并非是对本发明的限制，根据这些具体实施方式
的说明，本领域的技术人员可以更好地理解由权利要求所限定的本发明的实质和范围，并且可以预见到各种显而易见的修改、变换和等同的替代手段。
权利要求
1.一种视频信号的编码系数的转换装置，用于将第一编码系数转换为第二编码系数，包括第一存储装置，存储所述第一编码系数；第二存储装置，存储用于将所述第一编码系数转换为所述第二编码系数的转换矩阵；乘法装置，用于对所述第一编码系数和所述转换矩阵中的相应参数执行乘法操作；加法装置和移位装置，对采用所述乘法装置执行乘法操作的结果数值进行相加和移位操作，得到所述第二编码系数。
2.如权利要求1所述的转换装置，其中，所述第一编码系数为采用DCT编码方式编码的视频编码系数，所述第二编码系数为采用ICT编码方式编码的视频编码系数。
3.如权利要求1所述的转换装置，其中，所述第一编码系数为采用ICT编码方式编码的视频编码系数，所述第二编码系数也为采用ICT编码方式编码的视频编码系数。
4.如权利要求1所述的转换装置，其中，所述第一编码系数为采用ICT编码方式编码的视频编码系数，所述第二编码系数也为采用DCT编码方式编码的视频编码系数。
5.如权利要求2、3或4所述的转换装置，其中，所述采用ICT编码方式编码的视频编码系数为WMV9视频编码系数、AVS视频编码系数或H.264/AVC视频编码系数。
6.如权利要求5所述的转换装置，其中，所述转换矩阵通过这样一种方式选择，即，使得通过对所述得到的第二编码系数执行符合IEEE标准1180-1990误差要求的相应反向编码变换而得到的第二视频信号与第一视频信号之间的误差符合IEEE标准1180-1990误差要求，其中，所述第一视频信号通过对所述第一编码系数执行符合IEEE标准1180-1990误差要求的相应反向编码变换而得到。
7.如权利要求6所述的转换装置，其中，所述采用ICT编码方式编码的视频编码系数采用第八阶ICT编码系数。
8.如权利要求7所述的转换装置，其中，所述转换装置还包括第三存储装置，用于存储所述加法装置和所述移位装置操作的结果。
9.如权利要求8所述的转换装置，其中，所述移位装置将所述第三存储装置中的数据右移17、13、15、8、0、12、22或16位。
10.如权利要求9所述的转换装置，其中，所述第二编码系数具有的位数为15。
11.一种视频信号编码系数的速转换方法，用于将第一编码系数转换为第二编码系数，其中，所述方法包括1)加载所述第一编码系数和转换矩阵；2)对所述第一编码系数与所述转换矩阵中的相应参数执行乘法操作；3)对通过所述乘法操作得到的数据执行加法操作和移位操作，从而得到所述第二编码系数。
12.如权利要求11所述的转换方法，其中，所述第一编码系数为采用DCT编码方式编码的视频编码系数，所述第二编码系数为采用ICT编码方式编码的视频编码系数。
13.如权利要求11所述的转换方法，其中，所述第一编码系数为采用ICT编码方式编码的视频编码系数，所述第二编码系数也为采用ICT编码方式编码的视频编码系数。
14.如权利要求11所述的转换方法，其中，所述第一编码系数为采用ICT编码方式编码的视频编码系数，所述第二编码系数也为采用DCT编码方式编码的视频编码系数。
15.如权利要求12、13或14所述的转换方法，其中，所述采用ICT编码方式编码的视频编码系数为WMV9视频编码系数、AVS视频编码系数或H.264/AVC视频编码系数。
16如权利要求15所述的转换方法，其中，所述转换矩阵通过这样一种方式选择，即，使得通过对所述得到的第二编码系数执行符合IEEE标准1180-1990误差要求的相应反向编码变换得到的第二视频信号与第一视频信号之间的误差符合IEEE标准1180-1990误差要求，其中，所述第一视频信号通过对所述第一编码系数执行符合IEEE标准1180-1990误差要求的相应反向编码变换得到。
17.如权利要求16所述的转换方法，其中，所述采用ICT编码方式编码的视频编码系数采用第八阶ICT编码系数。
18.如权利要求17所述的转换方法，其中，在所述移位操作中将所述数据右移17、13、15、8、0、12、22或16位。
19.如权利要求18所述的转换方法，其中，所述第二编码系数具有的位数为15。
20.如权利要求11所述的转换方法，还包括将所述第一编码系数、转换矩阵、以及所述加法操作、乘法操作和移位操作的结果数据进行存储的步骤。
全文摘要
公开了一种视频信号的编码系数的转换装置以及方法，用于将第一编码系数转换为第二编码系数，所述装置包括第一存储装置，存储所述第一编码系数；第二存储装置，存储用于将所述第一编码系数转换为所述第二编码系数的转换矩阵；乘法装置，用于对所述述第一编码系数和所述转换矩阵中的相应参数执行乘法操作；加法装置和移位装置，对采用所述乘法装置执行乘法操作的结果数值进行相加和移位操作，得到所述第二编码系数。采用本发明后，可在各种采用不同变换核心的压缩信号之间进行转换，从而使各种压缩信号之间具有兼容性，从而兼容更多标准并且更具有通用性。
文档编号H04N7/50GK1980396SQ200510134530
公开日2007年6月13日 申请日期2005年12月8日 优先权日2005年12月8日
发明者湛伟权, 冯志强 申请人:香港中文大学