专利名称：用于量化的方法和设备以及用于反量化的方法和设备的制作方法
技术领域：
与本发明一致的设备和方法涉及视频编解码中的量化和反量化，更具体地讲，涉 及使用游程来确定量化步长或修改变换系数的大小，所述游程是具有连续零值的变换系 数。
背景技术：
根据视频压缩标准(例如，运动图像专家组(MPEG)、H.26X等)，通过估计、变换、 量化和编码来压缩视频数据以产生传输数据流。在估计步骤中，通过使用视频的空间相关的帧内估计或使用视频的时间相关的帧 间估计来形成将被编码的视频数据的估计视频。在变换步骤，使用多种变换技术将误差数据变换到变换域，其中，误差数据是估计 视频与原始视频之间的差值。变换技术的代表性示例包括离散余弦变换(DCT)和小波变 换。量化步骤将变换的系数值减少至有效数字比特(significant digital bit)。由 于比特数量的减少而发生原始数据的损失。由于所有的有损压缩技术包括量化步长，因此 不可能完全地恢复原始数据。然而，能够增加压缩率。例如，根据H. 264/高级视频编码(AVC)的量化由等式1定义为C，= round [ (C+f) /Qs]…(1)其中，C表示原始变换系数，f表示偏移量，Qs表示量化步长，C’表示量化的变换 系数，round表示四舍五入操作。参照等式1，作为现有技术公知的，变换系数被划分成预定的量化步长Qs来执行 量化。这里，量化步长Qs具有通过量化参数(QP)预定的值，而非根据视频压缩标准的变量 值。例如，在H. 264/AVC中，量化步长Qs具有如下面表1显示的通过QP预定的值。[表1]
QP012345678910Qs0. 6250. 68750. 81250. 87511. 1251. 251. 3751. 6251. 752QP182430364248Qs510204080160 根据如上所述的本领域的量化技术，以片段或宏块为单位使用具有固定值的步长 来执行量化。根据ζ字形扫描(zigzag scan)顺序等来按一维矢量排列量化的变换系数， 并对信息编码。这里，所述信息对于解码非零变换系数是必需的，游程指示来自排列的量化的变换系数的连续零的长度等。此外，在现有领域的量化技术中，与游程的长度的成比例地分配比特来执行编码。 这是因为比特将被分配给具有“0”值的量化的变换系数。然而，作为具有“0”值的连续变 换系数的游程没有充分地影响视频的峰值信噪比(PSNR)。因此，未有效地实现与游程的长 度成比例的比特的分配。
发明内容
技术方案本发明提供了一种用于在变换系数的量化期间考虑游程的长度来修改量化步长 的量化方法和设备，以提高压缩效率。本发明还提供了一种用于考虑游程的长度来修改量化的变换系数的大小的量化 方法和设备，以提高压缩效率。
图1是根据本发明的示例性实施例的包括量化设备的视频编码设备的框图；图2是根据本发明的示例性实施例的量化设备的框图；图3示出根据本发明的示例性实施例的Z字形扫描顺序；图4是根据本发明的示例性实施例的量化方法的流程图；图5是根据本发明的另一示例性实施例的量化设备的框图；图6A和6B分别示出当使用现有技术的量化方法来量化变换系数时产生的比特的 数量和当使用根据本发明的另一示例性实施例的量化方法来量化变换系数时产生的比特 的数量；图7是根据本发明的另一示例性实施例的量化方法的流程图；图8是根据本发明的示例性实施例的包括反量化设备的视频解码设备的框图；图9是根据本发明的示例性实施例的反量化设备的框图；图10是根据本发明的示例性实施例的反量化方法的流程图；图11是根据本发明的另一示例性实施例的反量化设备的框图；图12是根据本发明的另一示例性实施例的反量化方法的流程图。最佳实施方式根据本发明的一方面，提供了一种量化视频的方法，所述方法包括根据预定的扫 描顺序来排列具有预定的大小的变换块的变换系数；计算指示位于排列的变换系数中的非 零变换系数之前的连续零变换系数的数量的游程的长度；使用游程的长度，确定量化非零 变换系数所必需的量化步长。根据本发明的另一方面，提供了一种用于量化视频的设备，所述设备包括排列 器，根据预定的扫描顺序来排列具有预定的大小的变换块的变换系数；计数器，计算指示位 于排列的变换系数中的非零变换系数之前的连续零变换系数的数量的游程的长度；量化步 长确定器，使用游程的长度来确定量化非零变换系数所必需的量化步长。根据本发明的另一方面，提供了一种量化视频的方法，所述方法包括根据预定的 扫描顺序来排列量化的变换块的量化的变换系数；计算指示位于排列的量化的变换系数中的量化的非零变换系数之前的量化的连续零变换系数的数量的游程的长度；使用游程的长 度来修改量化的非零变换系数的大小。根据本发明的另一方面，提供了一种用于量化视频的设备，所述设备包括排列 器，根据预定的扫描顺序来排列量化的变换块的量化的变换系数；计数器，计算指示位于排 列的量化的变换系数中的非零变换系数之前的连续零变换系数的数量的游程的长度；修改 器，使用游程的长度来修改量化的非零变换系数的大小。根据本发明的另一方面，提供了一种反量化视频的方法，所述方法包括从接收的 比特流提取将被解码的当前块的量化的变换系数；计算指示位于量化的变换系数中的量化 的非零变换系数之前的量化的连续零变换系数的数量的游程的长度；使用游程来确定用于 反量化所述量化的非零变换系数的反量化步长；使用确定的反量化步长来反量化所述量化 的非零变换系数。根据本发明的另一方面，提供了一种反量化视频的方法，所述方法包括反量化将 从接收的比特流被解码的当前块；计算指示位于反量化的变换系数中的反量化的非零变换 系数之前的反量化的连续零变换系数的数量的游程的长度；使用游程的长度来修改反量化 的非零变换系数的大小。根据本发明的另一方面，能够考虑游程的长度确定用于量化非零变换系数的量化 步长来减少产生的比特的数量而不显著地降低视频质量。此外，能够考虑在前位置中的游程的长度来修改量化的变换系数的大小以提高视 频的压缩效率而不显著地降低视频质量。
具体实施例方式现在将参照附图详细地描述本发明的示例性实施例。图1是根据本发明的实施例的包括量化设备的视频编码设备的框图。参照图1，视 频编码设备100包括运动估计器102、运动补偿器104、帧内估计器106、减法器107、变换 器108、量化器110、熵编码器112、反量化器114、反变换器116、加法器117、滤波器118和 帧存储器120。运动估计器102和运动补偿器104执行帧间估计来搜索将被编码的当前块的估计 块的参考图片。如果运动估计器102搜索帧存储器120中存储的参考图片，并从而检测到 与当前块最相似的估计块，则运动补偿器104基于检测的估计块产生当前块的估计块。帧内估计器106使用与当前块空间相邻的像素的值来产生当前块的估计块。根据 考虑率失真(rate-distortion，R-D)代价确定的最优帧内估计方向，相邻像素的值被用作 当前块的估计值。如果运动补偿器104或帧内估计器106产生当前块的估计块，则减法器107产生 作为当前块与估计块之间的误差值的残数。变换器10将残数变换到频域来产生并输出变 换块。例如，变换器108使用离散余弦变换(DCT)来执行变换。量化器110量化变换块的变换系数来输出量化的变换系数。如将在后面所描述 的，根据本发明的一方面，量化器110可根据预定的扫描顺序按一维矢量格式来排列变换 块的变换系数，并确定与游程的长度成比例的量化步长来执行量化。此外，根据本发明的另 一方面，量化器110可根据一般量化方法来量化变换块的变换系数，根据预定的扫描顺序按一维矢量格式来排列量化的变换块的量化的变换系数，从量化的非零变换系数减去在前 的游程的长度来修改量化的非零变换系数的大小。熵编码器112对量化的变换系数进行可变长编码来将量化的变换系数变换为比 特流。这里，可将二进制信息添加到比特流，其中，二进制信息指示是否按块、片段或帧单元 使用游程来执行量化。例如，如果指示根据现有技术的量化方法量化的块的二进制信息“0” 和指示根据本发明的量化方法量化的块的二进制信息“ 1 ”被添加到比特流，则解码器可使 用这样的二进制信息区分被用来量化被解码的块的方法。反量化器114和反变换器116将量化的变换系数恢复成残数，加法器116将恢复 的残数添加到估计块来恢复当前块。滤波器118对恢复的当前块去块效应滤波并将去块效 应滤波的块存储在帧存储器120中，以便去块效应滤波的块被用于下一个块的帧内或帧间 估计。现在将详细地描述图1的量化器110的结构和操作。图2是根据本发明的示例性实施例的量化设备的框图。参照图2，根据示例性实施 例的量化设备200包括排列器210、计数器220、量化步长确定器230和量化执行器240。排列器210根据预定的扫描顺序读取变换块的变换系数，然后按一维矢量格式排 列变换系数。这里，预定的扫描顺序可以是包括图3显示的Z字形扫描(zigzag scan)顺 序、光栅扫描顺序(未示出)等的多种扫描顺序之一。计数器220基于排列的变换系数的非零变换系数(在下文中被称为有效变换系数 (significant transform coefficient))来计算指示位于前述有效变换系数与连续的零 之间的变换系数的数量(或长度)的游程。例如，当根据Z字形扫描顺序排列的预定大小 的变换块的变换系数是“0 0 -4 7 0 0 0 0 3... ”时，计数器220计算有效变换系数“_4”、 “7”和“3”的每一个的零变换系数的数量。这里，零变换系数位于前述有效变换系数之间。 由于两个连续零变换系数位于有效变换系数“_4”之前，因此有效变换系数“_4”的游程是 “2”。由于没有零变换系数位于有效变换系数“7”之前，因此有效变换系数“7”的游程是 “0”。由于四个连续的零变换系数位于有效变换系数“3”之前，因此有效变换系数“3”的游 程是“4”。量化步长确定器230使用各个有效变换系数的游程来确定量化各个有效变换系 数所必需的量化步长。详细地讲，量化步长确定器230确定将被应用到各个有效变换系数 的量化的量化步长，以便量化步长与各个有效变换系数的游程成比例。例如，当第一量化步 长Q g被预设为根据QP来量化变换块，有效变换系数的游程是正整数N并且预定的比例因 子是正实数a时，量化步长确定器230将使用下面的等式2计算的第二量化步长Qnew确定 为用于量化有效变换系数的最终量化步长Q· = (l+a)*M*Q。rg......(2)参照等式2，当根据QP预设的量化步长是第一量化步长Qtffg时，第一量化步长 Qwg被改变为与游程成比例的新的量化步长(即，第二量化步长QnOT)，所述游程指示有效 变换系数与在前的有效变换系数之间的零变换系数的长度。如果有效变换系数的游程是 “0”(即，N = 0)，则原样使用第一量化步长Q g，代替确定使用上面的等式2确定的第二量 化步长Qmw作为最终量化步长。确定第二量化步长的Qm的方法并不限于上面的等式2。然 而，允许第二量化步长Qm与量化步长的游程的长度成比例的各种方法可被用来将第一量
8化步长Qwg改变为第二量化步长Qm。此外，量化步长确定器230可在表(例如，如下面的 表2)中存储新的量化步长(例如，各个QP的第二量化步长Qmw)，其中，所述新的量化步长 被预设为与游程的长度成比例。量化步长确定器230还可从使用QP和游程作为参数的表 2来确定被应用到当前有效变换系数的量化步长。[表 2]
权利要求
一种量化视频的方法，包括排列变换块的变换系数；计算各个非零变换系数的游程的长度，其中，所述游程的长度是位于排列的变换系数中的非零变换系数的每一个之前的连续零变换系数的数量；基于非零变换系数的每一个的游程的长度，确定用于量化非零变换系数的每一个的量化步长。
2.如权利要求1所述的方法，其中，用于量化非零变换系数的量化步长与非零变换系 数的每一个的游程的长度成比例。
3.如权利要求1所述的方法，其中，第一量化步长(Qwg)根据量化参数(QP)来量化变 换块，非零变换系数的每一个的游程的长度(N)是正整数，“a”是比例因子，第二量化步长 Qnew使用下面的等式被计算并被确定为用于量化变换系数的最终量化步长IQnew = (l+a)*N*Q g。
4.如权利要求3所述的方法，其中，如果游程的长度是“0”，则第一量化步长被确定为 用于量化变换系数的最终量化步长。
5.如权利要求1所述的方法，还包括将二进制信息添加到比特流，其中，所述二进制 信息指示是否以变换块为单位使用排列的变换系数中的非零变换系数的每一个的游程的 长度来执行量化。
6.如权利要求1所述的方法，其中，变换块的变换系数具有根据扫描顺序的大小。
7.一种用于量化视频的设备，包括排列器，排列变换块的变换系数；计数器，计算各个非零变换系数的游程的长度，其中，所述游程的长度是位于排列的变 换系数中的非零变换系数的每一个之前的连续零变换系数的数量；量化步长确定器，基于非零变换系数的每一个的游程的长度来确定用于量化非零变换 系数的量化步长。
8.如权利要求7所述的设备，其中，量化步长确定器确定用于量化非零变换系数的量 化步长，从而量化步长与非零变换系数的每一个的游程的长度成比例。
9.如权利要7所述的设备，其中，第一量化步长(Q g)根据量化参数(QP)量化变换块， 非零变换系数的每一个的游程的长度(N)是正整数，“a”是比例因子，量化步长确定器使用 下面的等式计算第二量化步长(Qmw)，将第二量化步长确定为用于量化变换系数的最终量 化步长，并且如果游程的长度为“0”，则将第一量化步长确定为最终量化步长。IQnew = (l+a)*N*Q g。
10.如权利要求7所述的设备，其中，变换块的变换系数具有根据扫描顺序的大小。
11.一种量化视频的方法，包括根据扫描顺序排列量化的变换块的量化的变换系数；计算各个量化的非零变换系数的游程的长度，其中，所述游程的长度是位于排列的量 化的变换系数中的量化的非零变换系数的每一个之前的量化的连续零变换系数的数量；基于量化的非零变换系数的每一个的游程的长度来修改量化的非零变换系数的每一个。
12.如权利要求11所述的方法，其中，修改量化的非零变换系数的每一个的步骤包括从量化的非零变换系数的每一个的绝对值减去量化的非零变换系数的每一个的游程 的长度；将相减结果值确定为量化的非零变换系数的修改值。
13.如权利要求12所述的方法，其中，如果相减结果值为负，则将量化的非零变换系数 修改为“O”。
14.一种用于量化视频的设备，包括排列器，根据扫描顺序排列量化的变换块的量化的变换系数；计数器，计算各个量化的非零变换系数的游程的长度，其中，所述游程的长度是位于排 列的量化的变换系数中的量化的非零变换系数之前的量化的连续零变换系数的数量；修改器，基于量化的非零变换系数的每一个的游程的长度来修改量化的非零变换系数 的每一个。
15.如权利要求14所述的设备，其中，修改器从量化的非零变换系数的每一个的绝对 值减去量化的非零变换系数的每一个的游程的长度，并将相减结果值确定为量化的非零变 换系数的修改值。
16.如权利要求15所述的设备，其中，如果相减结果值为负，则修改器将量化的非零变 换系数修改为“O”。
17.一种反量化视频的方法，包括从接收的比特流提取将被解码的当前块的量化的变换系数；计算各个量化的非零变换系数的游程的长度，其中，所述游程的长度是位于量化的变 换系数中的量化的非零变换系数的每一个之前的量化的连续零变换系数的数量；使用量化的非零变换系数的每一个的游程的长度，确定用于反量化量化的非零变换系 数的反量化步长；使用确定的反量化步长来反量化量化的非零变换系数。
18.如权利要求17所述的方法，其中，用于反量化量化的非零变换系数的反量化步长 被确定与量化的非零变换系数的每一个的游程的长度成比例。
19.如权利要求17所述的方法，其中，第一反量化步长(IQ g)根据量化参数(QP)反量 化变换块，量化的非零变换系数的每一个的游程的长度(N)是正整数，“a”是比例因子，第 二反量化步长IQnrat使用下面的等式被计算并被确定为用于反量化量化的变换系数的最终 反量化步长IQnew = (l+a)*N*IQ。rg。
20.如权利要求19所述的方法，其中，如果游程的长度为“0”，则第一反量化步长被确 定为用于反量化量化的变换系数的最终反量化步长。
21.一种反量化视频的方法，包括反量化将从接收的比特流解码的当前块；计算各个反量化的非零变换系数的游程的长度，其中，所述游程的长度是位于反量 化的变换系数中的反量化的非零变换系数的每一个之前的反量化的连续零变换系数的数 量；基于反量化的非零变换系数的每一个的游程的长度来修改反量化的非零变换系数的 每一个。
22.如权利要求21所述的方法，其中，修改反量化的非零变换系数的每一个的步骤包 括将反量化的非零变换系数的每一个的游程的长度添加到反量化的非零变换系数的绝对值。
全文摘要
提供了一种用于使用游程的长度来确定量化步长和修改变换系数的量化方法和设备以及反量化方法和设备，所述游程是具有连续零值的变换系数。所述量化设备能够修改量化步长，从而使量化步长与在前的游程的长度成比例来量化有效变换系数。结果，能够减少编码期间产生的比特的数量而不会显著地降低视频质量。
文档编号H04N7/24GK101946513SQ200880126809
公开日2011年1月12日 申请日期2008年6月30日 优先权日2007年12月11日
发明者李培根, 金素英, 韩宇镇 申请人:三星电子株式会社