数据编码及数据解码的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引证
[0002] 本申请要求于2013年8月15日提交给英国知识产权局的GB1314612.1的在先提交 日的权益，通过引证将其全部内容结合于此。
技术领域
[0003] 本公开涉及数据编码和数据解码。
【背景技术】
[0004] 本文中提供的"【背景技术】"的描述是为了概括地呈现本公开的背景。就其描述程度 而言，描述在【背景技术】部分的、目前署名的发明人的工作以及申请时未另限定为现有技术 资格的说明方面，既没有明确地也没有隐含地承认作为与本公开相对的现有技术。
[0005] 存在若干种视频数据压缩和解压缩系统，其涉及将视频数据变换成频域表示，量 化频域系数，并且然后将熵编码的一些形式应用到量化系数。
[0006] 编码器侧的变换至空间频域与解码器侧的逆变换相对应。示例变换包括:所谓的 离散余弦变换(DCT)和所谓的离散正弦变换(DST)。在一些示例中，通过(从编码的视频数据 得到的)输入样品的阵列与变换系数矩阵的矩阵相乘来执行变换，以生成频率变换数据。频 率变换数据转换回样品数据，可通过频率变换数据阵列与逆变换系数矩阵的矩阵相乘从该 样品数据得到输出视频数据。
[0007] 诸如所谓的高效视频编码(HEVC)标准的一些标准和起草标准通过定义用作解码 侧的逆变换系数的矩阵来定义空间频率变换。
【发明内容】
[0008] 本公开提供了一种根据权利要求1所述的数据编码方法。
[0009] 在从属权利要求中定义了另外的相应的方面和特征。
[0010] 应理解的是，前述的一般性描述及之后的详细描述为示例性的而非限制本公开。
【附图说明】
[0011] 将容易获得本公开的更全面理解以及本公开伴随的许多优点，因为这些在结合附 图进行考虑时参考实施方式的以下描述将变得更好理解，在附图中：
[0012] 图1示意性示出了使用视频数据压缩及解压缩的音频/视频(A/V)数据传输及接收 系统；
[0013] 图2示意性示出了使用视频数据解压缩的视频显示系统；
[0014] 图3示意性示出了使用视频数据压缩及解压缩的音频/视频存储系统；
[0015] 图4a示意性示出了使用视频数据解压缩的摄像机；
[0016]图4b更详细地示意性示出了示例性摄影机；
[0017]图4c示意性示出了另一示例性摄影机；
[0018] 图4d和图4e示意性示出了数据载体；
[0019] 图5提供了视频数据压缩及解压缩设备的示意性概图；
[0020] 图6示意性示出了预测图像的产生；
[0021]图7示意性示出了最大编码单元(IXU);
[0022] 图8示意性示出了一组四个编码单元(⑶）；
[0023]图9和10示意性示出了将图8的编码单元次分割为较小的编码单元；
[0024]图11示意性示出了预测单元(PU)阵列；
[0025]图12示意性示出了变换单元(TU)阵列；
[0026] 图13示意性示出了4X4DST变换矩阵；
[0027]图14示意性示出了根据图13的矩阵的用于逆变换的系数值；
[0028] 图15示意性示出了 32X32组合DCT变换矩阵；
[0029] 图16示意性示出了根据图13的矩阵的用于逆变换的系数值；
[0030] 图17a至图17c示意性示出了根据图13的矩阵的用于正向变换的系数值；
[0031] 图18a至图18c示意性示出了根据图15的矩阵的用于正向变换的系数值；
[0032] 图19至图21示意性示出了从图15的矩阵二次采样系数值;以及
[0033] 图22至图26示意性示出了使用根据本技术的实施方式的技术所获得的实验结果。
【具体实施方式】
[0034] 现在参考附图，提供图1至图4e以给出利用压缩和/或解压缩设备的设备或系统的 示意性图示，以便结合实施方式而描述于下。
[0035] 以下将要描述的所有数据压缩和/或解压缩设备可以以硬件、运行在诸如通用计 算机、诸如专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)或者其组合的可编程硬件的通 用数据处理设备上的软件实施。在由软件和/或固件实现实施方式的情况下，将理解，这样 的软件和/或固件以及通过其存储或另外设置这样的软件和/或固件的非易失性机器可读 数据存储介质被视为实施方式。
[0036] 图1示意性示出了使用视频数据压缩及解压缩的音频/视频数据传输及接收系统。
[0037] 输入音频/视频信号10被供应至视频数据压缩设备20,其压缩音频/视频信号10的 至少视频成分以供传输沿着传输路由30,诸如缆线、光纤、无线链路等。压缩信号由解压缩 设备40处理以提供输出音频/视频信号50。针对返回路径，压缩设备60压缩音频/视频信号 以供传输沿着传输路由30而至解压缩设备70。
[0038]压缩设备20及解压缩设备70可因此形成传输链路的一个节点。解压缩设备40及压 缩设备60可形成传输链路的另一节点。当然，在传输链路为单向的情况下，仅一个节点需要 压缩设备并且另一节点仅需要解压缩设备。
[0039]图2示意性示出了使用视频数据解压缩的视频显示系统。特别地，压缩音频/视频 信号100由解压缩设备110处理，以便提供可被显示在显示器120上的解压缩信号。解压缩设 备110可被实现为显示器120的部分，例如提供在与显示设备相同的外壳内。可选地，解压缩 设备110可被提供为(例如)所谓的机顶盒(STB)，注意：用词"机顶"并非暗示机盒需设置相 对于显示器120的任何特定方位或位置;其仅为用在本领域中的术语，以指示可连接至显示 器以作为周边设备的一种设备。
[0040] 图3示意性示出了使用视频数据压缩及解压缩的音频/视频存储系统。输入音频/ 视频信号130被供应至压缩设备140,其产生压缩信号以供由诸如磁盘设备、光盘设备置、磁 带设备、固态存储设备(诸如半导体存储器或其他存储设备）的存储设备150储存。为了回 放，从存储设备150读取压缩数据并传递至解压缩设备160以供解压缩，以提供输出音频/视 频信号170。
[0041] 将理解，压缩或编码信号以及存储介质或存储该信号的数据载体被视为实施方 式。以下参考图4d和图4e进行描述。
[0042]图4a示意性示出了使用视频数据解压缩的视频摄像机。在图4a中，诸如电荷耦合 设备(CCD)图像传感器及相关的控制和读出电子设备等图像捕获设备180生成传送给压缩 设备190的视频信号。一个麦克风（或多个麦克风）200产生音频信号以供传递至压缩设备 190。压缩设备190产生压缩音频/视频信号210以便被储存和/或传输(通常示出为示意性阶 段220)。
[0043]以下描述的技术主要涉及视频数据压缩。应理解，许多现有技术可结合将描述的 视频数据压缩技术而被用于音频数据压缩，以产生压缩音频/视频信号。因此，将不提供音 频数据压缩的各自讨论。也将理解，与视频数据(特别是广播质量视频数据)相关的数据率 一般大大高于与音频数据相关的数据率(无论压缩还是未压缩）。因此应理解，未压缩音频 数据可伴随压缩视频数据以形成压缩音频/视频信号。将进一步理解，虽然目前的示例（图1 至图4e中所示出的）涉及音频/视频数据，但以下将描述的技术可发现应用于仅处理（S卩，压 缩、解压缩、储存、显示和/或传输)视频数据的系统。换言之，实施发送可应用于视频数据压 缩而不一定具有任何相关的音频数据处置。
[0044]图4b更详细地示意性示出了示例性摄影机设备183。将不再进一步描述与图4a的 编号相同的那些特征。图4b是图4a的照相机的示例(在图4a的单元220提供存储能力的情况 下），其中，压缩数据首先通过缓冲器221缓冲，并且随后存储在诸如磁盘、光盘、闪存、所谓 的固态光盘驱动器(SSD)等的存储介质222中。注意到，图4b的布置可实现为单个(物理)单 元 182〇
[0045]图4c示意性示出了另一示例性摄影机，其中，取代图4b的存储布置，提供了网络接 口 223以允许压缩数据被传输至另一单元(未示出）。网络接口 223也可允许诸如控制数据的 引入数据由摄影机接收。注意到，图4b的布置可实现为单个(物理)单元183。
[0046]图4d和图4e示意性示出了数据载体，例如，用作存储介质222并且携带根据本申请 中描述的压缩技术而压缩的压缩数据。图4d示出了实现为诸如闪存的固态存储器的可移除 非易失性存储介质225的示意性实施例。图4e示出了实现为诸如光盘的磁盘介质的可移除 非易失性存储介质226的示意性实施例。
[0047] 图5提供了视频数据压缩及解压缩设备的示意性概图。
[0048] 输入视频信号300的连续图像被供应至加法器310及图像预测器320。以下将参考 图6更详细地描述图像预测器320。加法器310事实上执行相减（负相加)运算，因为它在"+" 输入上接收输入视频信号300,并且在输入上接收图像预测器320的输出，以便从输入图 像减去预测图像。结果是产生代表实际图像与投影图像之间的差异的所谓的残差图像信号 330〇
[0049] 残差图像信号产生的一个原因如下。将要描述的数据编码技术，S卩，将要应用于残 差图像信号的技术在待编码的图像中存在较少"能量"时趋向于更有效地工作。本文中，术 语"有效地"指少量编码数据的生成;对于特定的图像质量水平，期望(并且视为"有效地"） 实际上生成尽可能少的数据。对残留图像中的"能量"的