视讯编码装置及视讯解码装置以及其编码与解码方法
【技术领域】
[0001] 本发明与多媒体信号处理技术相关，并且尤其与视讯系统中的编码/解码技术相 关。
【背景技术】
[0002] 随着通讯技术的进步，数字电视广播渐趋成熟、普及。除了经由电缆线路传送外， 数字电视信号也可透过基地台或人造卫星等设备W无线信号的型态被传递。为了兼顾提升 画面质量和降低传输数据量的需求，传送端通常会将待传递的影像及声音信号编码、压缩。 相对应地，接收端必须正确地将收到的信号解码、解压缩，始能还原影音信号。
[0003] 图1呈现符合数字音视频编解码技术标准（audio video coding standard, AV巧 的一编码系统的局部功能方块图。顿内预测（intra-prediction)模块12负责针对一视讯 顿中的各个影像区块进行顿内预测程序，W产生各影像区块的亮度残余值（resi化al)区 块。该亮度残余值区块接着被提供至离散余弦转换（discrete cosine transform, DCT)模 块14,进行离散余弦转换，W产生一离散余弦转换系数矩阵。为了进一步降低数据量，二次 转换（secondary transform)模块16会对该离散余弦转换系数矩阵中的低频成分施W二 次转换。就AVS编码系统而言，无论离散余弦转换系数矩阵的大小为何，二次转换模块16 都是针对其中位于最左上角的4*4个低频成分进行二次转换。随后，经过二次转换后的低 频成分，W及其他未经二次转换的高频离散余弦转换系数会在量化模块18被重新结合，并 且施W量化程序。
[0004] 实务上，离散余弦转换模块14所执行的离散余弦转换包含一组沿垂直方向进行 的离散余弦转换，W及一组沿水平方向进行的离散余弦转换。相似地，二次转换模块16所 执行的二次转换，是由一组沿垂直方向进行的二次转换与一组沿水平方向进行的二次转换 共同组成。根据AVS规范，离散余弦转换模块14应先沿水平方向对亮度残余值区块逐行进 行离散余弦转换，直到所有沿水平方向进行的离散余弦转换完成后，再开始沿垂直方向逐 列进行离散余弦转换。另一方面，根据AVS规范，二次转换模块16应先对离散余弦转换系 数矩阵中的低频成分沿垂直方向逐列进行二次转换，直到所有沿垂直方向进行的二次转换 完成后，再开始沿水平方向逐行进行二次转换。图2A呈现上述各转换的顺序关系。
[0005] W亮度残余值区块的尺寸为4*4的情况为例，图2B呈现AVS编码系统中典型的离 散余弦转换与二次转换的详细时序关系。符号R。~Rs代表区块中的四个行，符号C。~Cs 代表区块中的四个列。如图2B所示，在工作周期0~3中，沿水平方向进行的离散余弦转 换依序施加于行R。~行Rs ;在工作周期4~7中，沿垂直方向进行的离散余弦转换依序施 加于列C。~列C3。在施加于列C。的离散余弦转换完成后，列C。的内容不会再受到离散余 弦转换的影响而变动，二次转换模块16因此可W自工作周期5开始沿垂直方向对列C。施加 二次转换。依此类推，在工作周期6~8中，沿垂直方向进行的二次转换依序施加于列Cl~ 列Cs ;在工作周期9~12中，沿水平方向进行的二次转换依序施加于行R。~行R3。由图2B 可看出，完成对一个4*4亮度残余值区块的离散余弦转换与二次转换总共需要13个工作周 期的时间。相较之下，若不施加二次转换，完成对一个4*4亮度残余值区块的离散余弦转换 只需要8个工作周期的时间。也就是说，在典型的AVS编码系统中，虽然二次转换能贡献降 低编码结果数据量的好处，却会造成编码作业时间的延长，进而影响系统的整体效率。
【发明内容】
[0006] 为解决上述问题，本发明提出一种新的视讯编码装置及视讯解码装置。藉由结合 离散余弦转换与二次转换并配合适当的作业排程，将视讯编码/解码所需要工作周期数量 可被有效减少。
[0007] 根据本发明的一具体实施例为一种视讯编码装置，其中包含一转换模块。该转换 模块系用W根据一转换矩阵，对一目标影像数据区块沿一特定方向施W-结合后转换。该 转换矩阵为一初步转换矩阵与一二次转换矩阵的乘积。该初步转换矩阵对应于一二维初步 转换中沿该特定方向进行的一维初步转换。该二次转换矩阵对应于一二维二次转换中沿该 特定方向进行的一维二次转换。
[0008] 根据本发明的另一具体实施例为一种视讯编码方法。该视讯编码方法包含一转换 步骤：根据一转换矩阵，对一目标影像数据区块沿一特定方向施W-结合后转换。该转换矩 阵为一初步转换矩阵与一二次转换矩阵的乘积。该初步转换矩阵对应于一二维初步转换中 沿该特定方向进行的一维初步转换。该二次转换矩阵对应于一二维二次转换中沿该特定方 向进行的一维二次转换。
[0009] 根据本发明的另一具体实施例为一种视讯解码装置，其中包含一反向转换模块。 该反向转换模块系用W根据一反向转换矩阵，对一目标影像数据区块沿一特定方向施W - 结合后反向转换。该反向转换矩阵为一反向初步转换矩阵与一反向二次转换矩阵的乘积。 该反向初步转换矩阵对应于一二维反向初步转换中沿该特定方向进行的一维反向初步转 换。该反向二次转换矩阵对应于一二维反向二次转换中沿该特定方向进行的一维反向二次 转换。
[0010] 根据本发明的另一具体实施例为一种视讯解码方法。该视讯解码方法包含一反向 转换步骤；根据一反向转换矩阵，对一目标影像数据区块沿一特定方向施W-结合后反向 转换。该反向转换矩阵为一反向初步转换矩阵与一反向二次转换矩阵的乘积。该反向初步 转换矩阵对应于一二维反向初步转换中沿该特定方向进行的一维反向初步转换。该反向二 次转换矩阵对应于一二维反向二次转换中沿该特定方向进行的一维反向二次转换。
[0011] 关于本发明的优点与精神可W藉由W下发明详述及所附图式得到进一步的了解。
【附图说明】
[0012] 图1呈现符合数字音视频编解码技术标准（AV巧的一编码系统的局部功能方块 图。
[0013] 图2A和图2B呈现符合数字音视频编解码技术标准（AV巧的一离散余弦转换/二 次转换的时序关系。
[0014] 图3为根据本发明的一实施例中的视讯编码装置的功能方块图。
[0015] 图4A~图4D呈现二次转换尺寸与初步转换尺寸的四种相对关系可能性。
[0016] 图5A~图5C呈现根据本发明的一实施例中的转换模块的运作程序范例。
[0017] 图6A和图6B呈现根据本发明的另一实施例中的转换模块的运作程序范例。
[0018] 图7A和图7B呈现根据本发明的又一实施例中的转换模块的运作程序范例。
[0019] 图8A和图8B呈现根据本发明的一实施例中的转换模块的运作程序范例。
[0020] 图9A和图9B呈现根据本发明的另一实施例中的转换模块的运作程序范例。
[0021] 须说明的是，本发明的图式包含呈现多种彼此关联的功能性模块的功能方块图。 该等图式并非细部电路图，且其中的连接线仅用W表示信号流。功能性组件及/或程序间 的多种互动关系不一定要透过直接的电性连结始能达成。此外，个别组件的功能不一定要 如图式中绘示的方式分配，且分布式的区块不一定要W分布式的电子组件实现。
[00过符号说明
[0023] 12;顿内预测模块 14;离散余弦转换模块
[0024] 16 ;二次转换模块 18 ;量化模块
[00巧]300 ;视讯编码装置 32 ;顿内预测模块
[0026] 34 ;转换模块 38 ;量化模块
[0027] S51~S52 ;流程步骤 S61~S64 ;流程步骤
[002引 S71~S74 ;流程步骤
【具体实施方式】
[0029] 根据本发明的一具体实施例为一种视讯编码装置。实务上，该视讯编码装置可被 整合在各种具有二次转换（secondary transform)机制的视讯编码系统中，亦可独立存在。 为便于说明，W下说明主要W该视讯编码装置系设置于数字音视频编解码技术标准（AV巧 编码系统的情况为例，其局部功能方块图系绘示于图3。
[0030] 于此实施例中，顿内预测模块32负责针对一视讯顿中的各个影像区块进行顿内 预测程序，W产生各影像区块的亮度残余值区块。转换模块34负责对亮度残余值区块施W 一初步转换与一二次转换。举例而言，该初步转换可为一离散余弦转换值CT)或者是由离 散余弦转换变形而成的整数转换（integer tran