专利名称：用于合并不同视频编解码器的设备和方法
技术领域：
本发明涉及视频编解码器，尤其涉及的是用于有效统一MPEG-2、MPEG-3和H.264之类的视频编解码器的设备和方法。
背景技术：
一般来说，视频解码器具有相似的构造，但是每种结构的细节处理则互不相同。由于存在这些差异，要想统一不同的编解码器是非常困难的。
图1显示的是以常规技术为基础的统一编解码器的典型处理。并且图1描述了一个典型的纯内部统一编解码器的操作原理，其中该描述关注的是MPEG-2、MPEG-4以及AVC内部编码。
参考图1，该功能处理按顺序包括解析和熵解码处理S100、数据重排序处理S110、逆扫描处理S120、逆DC/AC预测处理S130、逆量化处理S140、逆变换处理S150、逆内部预测处理S160、存储解码采样S170以及解块滤波处理S180。如上所述，常规技术是简单地通过功能或处理顺序来划分的，并且每一个步骤都被构造成根据编解码器来执行细节处理，由此导致出现了一大部分的冗余处理步骤。
此外，虽然公共组件(例如处理、功能等等)与独立组件之间的显著区别是统一编解码器的先决条件，但是要想根据常规技术来区分编解码器结构方面的相似性和差别是非常困难的。
另外，除了基于上述实施例的结构之外，目前尚未提出其他的统一编解码器，因此迄今为止都是使用上述结构来统一编解码器的。
发明公开技术问题为了解决上述问题，本发明旨在一种用于统一MPEG-2、MPEG-3和H.264之类的视频编解码器的设备和方法，其中所述方法和设备是通过提供一种与不同视频编解码器之间的相似性、差别以及考虑因素相对应的全新的统一编解码器概念和结构来提供的。
此外，本发明的目标还在于提供一种用于统一视频编解码器的方法和设备，其中所述方法和设备能在不对基于块的视频编解码器进行任何功能变动的情况下统一不同的视频编解码器。
本发明的另一个目的是提供一种通过在解析和熵解码处理中添加语法数据提取功能来统一视频编解码器的方法和设备，其中该解析和熵解码处理是不同编解码器之间的主要公共组件。
本发明的另一个目的是提供一种通过将不同编解码器的公共组件划分到功能单元(FU)之中来统一视频编解码器的方法和设备。
本发明的再一个目的是提供一种统一的编解码器结构，其中执行解析和熵解码处理的功能单元和那些基于以宏块为单位的处理的功能单元都是集中在该结构中的。
本发明的目标还在于提供一种统一的编解码器结构，其中该结构可以用于统一除了MPEG-2、MPEG-4和AVC之外的其他的基于块的视频和图像编解码器。
本发明的另一个目的是提供一种关于统一视频编解码器的概念和结构的国际标准。并且本发明的其他目的将会通过下文描述的优选实施例而被清楚了解。
技术方案为了实现上述目标，本发明的一个方面提供了一种统一的编解码器设备。
基于本发明优选实施例的统一编解码器设备可以包括解析和熵解码单元(PEU)，用于提取不同编解码器的上下文信息来产生上下文信息和控制信号；基于块的解码器管道，该管道是基于每个编解码器中的基于块的处理单元来统一的，它被用于对从所述PEU输出的数据执行编码或解码处理；以及全局控制单元(GCU)，用于控制基于块的解码器管道的编码和解码处理，其中该管道是在将从所述PEU中接收的控制信号和上下文信息与每一个编解码器和处理相对应之后根据所述处理单元而被分组的。
控制信号可以指示是否使用量化表，并且上下文信息可以在使用了量化表的时候被添加。
GCU可以对控制信号和上下文信息进行处理，并且将其传递到基于块的解码器管道中包含的逆量化单元。
基于本发明另一个实施例的统一编解码器设备可以包括解析和解码功能单元(PD FU)，用于根据每一个编解码器的不同语法数据提取和分组位于输入的比特流中的上下文信息、控制信号和数据；基于宏块的功能单元(基于MB的FU)，这些单元是以每一个编解码器的基于块的处理单元为基础来被统一的，它们被用于解码从PD FU输出的数据；以及全局控制单元(GCU)，用于在将从PD FU接收的控制信号和上下文信息与每一个编解码器和处理相对应之后对根据处理单元而被分组的那些基于MB的FU进行控制。
控制信号可以指示是否执行了包含在基于MB的FU中的功能单元，而在执行功能单元的时候则需要上下文信息。
控制信号可以包括AC预测标志、编码块图案(CBP)、量化尺度(scale)、数据分区标记、宽度、高度、短视频标题标记或是其组合。
上下文信息可以包括在借助控制信息指示功能时为执行功能所需要的信息。
GCU可以处理控制信号和上下文信息，并且将其发送到基于MB的FU中包含的每一个功能单元。
PD FU可以作为GCU的组件而被包含。
为了实现上述目的，本发明的另一个方面提供了一种用于统一编解码器的方法。
根据本发明优选实施例的统一编解码器的方法可以包括以下步骤从PEU中提取每一个不同编解码器的语法数据，并且产生上下文信息和控制信号；在以每一个编解码器的基于块的处理单元为基础而被统一的基于块的解码器管道中对从PEU输出的数据执行编码或解码；以及在将从所述PEU中接收的控制信号和上下文信息与每一个编解码器和处理相对应之后，在GCU中对根据处理单元而被分组的基于块的解码器管道的编码和解码处理进行控制。
控制信号可以指示是否使用量化表，并且上下文信息可以在使用了量化表的时候被添加。
GCU可以对控制信号和上下文信息进行处理，并且将其递交给基于块的解码器管道中包含的逆量化单元。
根据本发明另一个实施例的统一编解码器的方法可以包括以下步骤PD FU接收比特流并且根据每个编解码器的语法来提取和分组上下文信息、控制信号和数据；根据每个编解码器的基于块的处理单元统一的MB FU对于从PD FU输出的数据进行解码；以及在将从PD FU接收的控制信号和上下文信息与每一个编解码器和处理相对应之后，GCU对根据处理单元而被分组的那些基于MB的FU的解码处理进行控制。
控制信号可以指示是否执行了包含在基于MB的FU中的功能单元，而在执行功能单元的时候则需要上下文信息。
GCU可以处理控制信号和上下文信息，并且将其发送到基于MB的FU中包含的每一个功能单元。
附图描述通过对照下列描述、附加权利要求和附图，可以更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，其中图1显示的是根据常规技术来处理统一编解码器的方法；图2显示的是根据常规技术的统一编解码器的结构；图3显示的是根据本发明一个优选实施例的统一编解码器的结构；图4显示的是基于本发明一个优选实施例的根据在内部编码中使用的量化表应用的处理方法；图5显示的是根据本发明另一个优选实施例的统一编解码器的结构；以及图6显示的是根据本发明另一个优选实施例而在PD功能单元和GCU之间执行的数据流程和处理。
发明模式通过对这里的附图和描述加以考虑，可以清楚了解本发明、本发明的操作优点以及通过实施本发明或实现的目标。
在下文中，本发明的优选实施例是参考附图而被详细描述的。
图2是根据常规技术的统一编解码器的结构，并且图3是根据本发明一个优选实施例的统一编解码器的结构。
参考图2，该图显示的是一个常规的统一编解码器设备的结构，其中统一编解码器设备包括解析和熵解码单元200、数据重排序单元210、逆扫描单元220、逆DC/AC预测单元230、逆量化单元240、逆变换单元250、逆内部预测单元260、解码采样存储单元270以及解块滤波单元280。
参考图2所进行的关于常规统一编解码器的描述是如下进行的解析和熵解码单元200通过解析每一个上下文的接收视频比特流来执行熵解码处理。在上述视频编解码器中，这个公共处理是最重要的组成部分。但是，常规技术被构造成只执行解析和熵解码处理。
数据重排序单元210根据在编码期间是否执行了数据分区功能来重新构造有序的图像数据。由于每一个编解码器的排序方法都是不同的，因此每一个编解码器在这方面的设计都是不同的。
逆扫描单元220是在编码期间以多种方式扫描的序列的反转，并且它会输出一个值。扫描的方向是在量化或变换之前根据频段值的分布来规定的。一般来说，所使用的是Z字形扫描，但是也可以具有根据编解码器的多种扫描方法。
逆DC/AC预测单元230是在MPEG-4中使用的。它使用了DCT系数在频段中的分布来预测图像方向，从而提高压缩效率。
逆量化单元240使用了在编码期间指定的量化参数(Q)来反转DC和AC的系数。
逆变换单元250是变换处理的反向组成部分，其中图像数据将被变换到某个频段中，并且会在该频段中得到处理。这个单元对在逆量化单元的以前的处理中经过处理DC和AC系数执行逆变换，并且获取实际的像素值。也就是说，它会将频段值变换成一个域值。
逆内部预测单元260是在内部编码处理期间在AVC中使用的。它使用了已还原的周围块数据来预测当前块，以便将经过压缩的值反转成以前的值。解码采样存储单元270则恢复周围块值，以便执行预测功能。
解块滤波单元280消除分块现象。它会减少在视频编解码器中可能出现并用块单元处理表征的分块现象。
参考图3，该图显示的是根据本发明的统一编解码器的结构，该编解码器设备包括解析和熵解码单元(PEU)，基于块的解码器管道，以及全局控制单元(GCU)。在下文中，本发明的组件是通过与常规技术结构进行对比来描述的。
常规的解析和熵解码单元200是整个结构的一部分，并且它仅仅执行解析和解码处理。本发明则将其扩展成一个大的单元，并且在功能和结构上与基于块的解码器管道分离。
本发明的PEU310根据不同的编解码器语法来提取数据，获取每一个被使用熵编码器的实际处理值，并且产生将要发送到GCU330的控制信号和上下文信息。作为统一编解码器中最基础的组件，PEU会在不同编解码器之间共享和统一语法，由此减少基于块的解码器管道中存在的不必要的数据冗余度，并且允许实施有效的基于块的解码处理。
通过使用从PEU310中提取的控制信号和语法数据，基于块的解码器管道可以以N×N或N×M单元的块库为基础来执行编码或解码处理。在这里，N和M可以是任何自然数。
基于块的解码器管道320对应的是常规技术中的数据重排序单元210、逆扫描单元220、逆DC/AC预测单元230、逆量化单元240、逆变换单元250、逆内部预测单元260、解码采样存储单元270以及解块滤波单元280，但是它具有一个完全不同的处理过程。
与按照功能划分的常规技术不同，本发明是按照处理单元来划分的，由此将会减小功能相似但是处理方法不同的组件的冗余度。在常规技术中，如果出现处理方法不同但是功能相似的情况，那么将会需要与不同处理方法相对应的组件。但是，本发明可以仅通过基于块的解码器管道320来增加公共组件。
此外，由于内部预测单元260和解码采样存储单元270在常规技术中仅仅是供AVC编解码器使用的，因此在统一编解码器时，这些功能是单独需要的。
但是，本发明中基于决的解码器管道320将会基于处理单元来分组功能，并且仅仅统一的是图1的S110与S180之间的基于决的单元，由此将会增加公共组件，进而提升处理效率。
常规技术被构造成在每一个基于功能的步骤或处理中对每一个编解码器数据进行处理。另一方面，本发明包含了单独的GCU330，它通过使用在PEU310中经过处理的上下文信息来共同控制基于块的解码器管道320。
本发明的GCU330对从PEU310中接收并且包含了控制信号和上下文信息的PEU信息进行处理。
图4是描述基于本发明一个优选实施例的根据在内部编码中使用的量化表应用的处理方法的图示。
根据本发明的优选实施例，图4中的控制信号420指的是表明是否使用量化表的值，并且上下文信息430指的是在使用量化表的情况下的附加信息。
GCU330将从PEU310接收的控制信号420以及上下文信息430对应于当前的编解码器，以便进行处理，在确定了是否使用量化表之后，它会将控制信号上下文信息发送到逆量化单元，以便进行最终处理，其中该逆量化单元是基于块的解码器管道中的一个功能单元。
图5是基于本发明另一个优选实施例的统一编解码器的结构。
如图5所示，本发明的统一编解码器包括解析和解码功能单元(PDFU)510、基于宏块的功能单元(基于MB的FU)520以及全局控制单元(GCU)530。包含在PD FU中的多个功能单元具有不同编解码器之间的少量公共组件，并且这些功能单元可以构成一个解析功能单元。此外，通过扩大为GCU功能，这些PD FU可以包含在GCU中。
上述FU执行的是与常规统一编解码器中基于功能的组件(210～280)相似的功能，但是其作用则是通过基于处理的PD FU510、基于MB的FU520以及GCU530而被明确划分的。
与常规技术相比，在本发明的统一编解码器的结构中较容易插入、修改和删除每一个FU，而在以后则会统一不同的编解码器。
常规的解析和熵解码单元200被构造成简单地以一种顺序结构来执行解析和熵解码处理。但是，本发明的PD FU510则被扩展成了一组功能单元，例如VLD FU543、RLD FU546以及MBG FU549，其中这些单元涉及的是数据解析、熵解码和宏块大小的处理，此外，本发明的PDFU510在功能和结构上与基于MB的FU520是分离的。
本发明的PD FU510根据每一个编解码器的不同语法来提取数据，获取每一个熵编码器被实际处理的值，并且产生发送给GCU530的控制信号和上下文信息。PD FU510是统一编解码器时的最基本的组件，会减少基于MB的FU520中存在的不必要的数据冗余度，并且由此能够实现有效的基于块的解码处理。
此外，PD FU510可以被制造成一个解析功能单元(PFU)，它能够在不分组成上述多个FU的情况下共同执行每一个FU的功能。
基于MB的FU520可以通过使用PD FU510产生的控制信号和语法数据而将一般的视频编解码器处理成基于宏块的16×16单元。当然MBFU520也可以解码成基于决的N×N或N×M单元，其中N和M是任何自然数。
MB FU520可以被认为是对应于常规技术的统一编解码器结构中的数据重排序单元210、逆扫描单元220、逆DC/AC预测单元230、逆量化单元240、逆变换单元250、逆内部预测单元260、解码采样存储单元270以及解块滤波单元280。
与将系统设计便利性列入优先的常规系统不同，本发明借助基于功能和处理的分组处理而对功能单元进行了修改或补充，这种修改或补充很容易通过在创建统一编解码器的时候充分确保每一个功能单元的独立性来完成。
尽管存在功能相似性，但是常规技术需要用于不同编解码器的不同组件，本发明则可以通过将不同编解码器合并在一个编解码器中来通过基于MB的FU中的一个功能单元实现相似的功能。
此外，如图5所示，基于MB的FU520可以包括DCR FU533、ISFU556、IAP FU599、IQ FU563以及IT FU566，并且在统一编解码器的过程中，而且很容易在基于MB的FU520中插入、添加、修改或是删除基于宏块的功能单元。
在常规技术中，逆内部预测单元260只在AVC编解码器中使用，在统一编解码器时，其功能是作为基于MB的FU中的附加功能单元而被单独需要的。
本发明中基于MB的FU520基于功能来对功能单元进行分组，并且增加了图1常规技术中S110与S180之间的公共功能单元，由此提升了处理效率以及在以后修改、添加、插入编解码器的简易性。
常规技术被构造成单独处理每一个功能分组的步骤或组件中的编解码器数据。但是，通过包含单独的(3CU530，本发明被构造成了通过是使用在PD FU510中处理的上下文信息和控制信号来共同控制基于MB的FU520。
也就是说，本发明的GCU530对从PD FU510接收的控制信号和上下文信息进行处理，并且通过使用经过处理的控制信号来控制基于MB的FU520。
图6是根据本发明另一个优选实施例而在PD FU510与GCU530之间执行的数据流程和处理。换句话说，图6显示的是在PD FU510与GCU530之间通过接收编码比特流并以宏块为单位所实施的处理的数据流程和处理。
根据本实施例，详细的控制信号和上下文信息610可以包括宽度、高度、编码组块图案(CPB)、量化尺度、数据分区标记、短视频标题标记、AC预测标记以及内部VLC阈值。
VLD功能单元543将一部分比特流(例如某些标题信息)转换成被发送到GCU530的详细的控制信号和上下文信息，此外它还将比特流中的DC系数620和AC系数符号630发送到RLD功能单元546。
RLD功能单元546将从VLD功能单元543中接收的数据信息620、630中的AC符号值转换成有意义的数据，并且将其发送到MBG功能单元549，该单元549则以宏块为单位将DC和AC信息发送到基于MB的FU520。
在上文中虽然是参考MPBG-2、MPEG-4以及AVC来描述用于视频统一编解码器的设备和方法的，但是很明显，在不对具有基于块的解码器管道的其他视频或图像编解码器进行限制的情况下，所述设备和方法同样是适用的。
附图和详细描述只是本发明的实例，它们只用于描述本发明，而不会限制或约束本发明的范围。由此，本领域的任何人员或普通技术人员应该理解，众多的变动和其他实施例都是可能的。本发明的真实范围仅仅由附加权利要求的精神来定义。
工业适用性如上所述，本发明中用于统一视频编解码器的方法和设备能够通过提供与不同视频编解码器之间的相似性、差别以及考虑因素相对应的全新概念和结构的统一编解码器来统一MPEG-2、MPEG-4以及H.264(AVC)之类的视频编解码器。常规的编解码器专注于每个编解码器的设计便利性，而本发明则引入了解析和解码功能分组以及基于宏块的功能分组，并且通过根据功能来分组处理而借助全局控制单元来执行处理，由此将不必要或冗余的组件减至最少。
此外，本发明还能在不对基于块的视频编解码器的功能进行任何变动的情况下统一不同的编解码器。
本发明还能够通过将不同编解码器之间的公共组件分组成功能单元而有效地统一编解码器。
本发明还能够实现一种统一编解码器结构，其中该结构聚集了用于执行解析和解码功能的功能单元以及以宏块为单位来执行处理的功能单元。
此外，当在不同于MPEG-2、MPEG-4以及AVC的块单元中统一视频或图像编解码器处理时，本发明是可以在没有任何限制的情况下被应用的。
权利要求
1.一种统一编解码器设备，包括(a)解析和熵解码单元(PEU)，用于提取不同编解码器的上下文信息来产生上下文信息和控制信号；(b)基于块的解码器管道，该管道是基于每个编解码器的基于块的处理单元而被统一的，它被用于对从所述PEU输出的数据执行编码或解码；以及(c)全局控制单元(GCU)，用于控制基于块的解码器管道的编码和解码，其中该管道是在将从所述PEU中接收的控制信号和上下文信息与每一个编解码器和处理相对应之后根据所述处理单元而被分组的。
2.如权利要求1的统一编解码器设备，其中所述控制信号指示是否使用量化表，上下文信息是在使用量化表时被添加的。
3.如权利要求2的统一编解码器设备，其中所述GCU处理所述控制信号和所述上下文信息，并且递交到所述基于块的解码器管道中包含的逆量化单元。
4.一种用于统一编解码器的方法，包括步骤(a)从PEU中提取每一个不同编解码器的语法数据，并且产生上下文信息和控制信号；(b)在以每一个编解码器的基于块的处理单元为基础而被统一的基于块的解码器管道中对从所述PDU输出的数据执行编码或解码；以及(c)在将从所述PEU中接收的控制信号和上下文信息与每一个编解码器和处理相对应之后，在GCU中对根据所述处理单元而被分组的基于块的解码器管道的编码和解码处理进行控制。
5.如权利要求4的方法，其中所述控制信号指示是否使用量化表，并且上下文信息是在使用量化表时被添加的。
6.如权利要求5的方法，其中所述GCU处理所述控制信号和上下文信息，并且递交到所述基于块的解码器管道中包含的逆量化单元。
7.一种统一编解码器设备，包括(a)解析和解码功能单元(PD FU)，用于根据每一个编解码器的不同语法数据提取和分组位于被输入的比特流中的上下文信息、控制信号和数据；(b)基于宏块的功能单元(基于MB的FU)，这些单元是以每一个编解码器的基于块的处理单元为基础而被统一的，它们被用于解码从所述PD FU输出的数据；以及(c)全局控制单元(GCU)，用于在将从PD FU接收的控制信号和上下文信息与每一个编解码器和处理相对应之后对根据所述处理单元而被分组的基于MB的FU进行控制。
8.如权利要求7的统一编解码器设备，其中所述控制信号指示是否执行包括在基于MB的FU中的功能单元，并且在执行所述功能单元时需要所述上下文信息。
9.如权利要求8的统一编解码器设备，其中所述控制信号包括AC预测标志、编码块图案(CBP)、量化尺度、数据分区标记、宽度、高度、或短视频标题标记或是其组合。
10.如权利要求8的统一编解码器设备，其中所述上下文信息包括在所述控制信息指示将要执行一个功能时为执行功能所需要的信息。
11.如权利要求8的统一编解码器设备，其中所述GCU对所述控制信号和上下文信息进行处理，并且发送到所述基于MB的FU中包含每一个功能单元。
12.如权利要求7的统一编解码器设备，其中所述PD FU是作为所述GCU的一个组件被包含的。
13.一种用于统一编解码器的方法，包括步骤(a)PD FU接收比特流并且根据每一个编解码器的语法提取和分组上下文信息、控制信号和数据，(b)在以每一个编解码器的基于块的处理单元为基础而被统一的MB FU对从所述PD FU输出的数据执行解码；以及(c)在将从所述PD FU接收的控制信号和上下文信息与每一个编解码器和处理相对应之后，GCU对根据所述处理单元而被分组的基于MB的FU的解码进行控制。
14.如权利要求13的方法，其中所述控制信号指示是否执行基于MB的FU中包含的功能单元，并且在执行所述功能单元时需要所述上下文信息。
15.如权利要求13的方法，其中所述GCU处理所述控制信号和上下文信息，并且发送给所述基于MB的FU中包含的每一个功能单元。
全文摘要
本发明涉及一种视频统一编解码器设备及其方法。根据本发明的一个实施例，统一编解码器设备包括解析和解码功能单元(PD FU)，用于根据每一个编解码器的不同语法数据提取和分组位于被输入的比特流中的上下文信息、控制信号和数据，基于宏块的功能单元(基于MB的FU)，这些单元是以每一个编解码器的基于块的处理单元为基础而被统一的，它们被用于解码从所述PD FU输出的数据，以及全局控制单元(GCU)，用于在将从PD FU接收的控制信号和上下文信息与每一个编解码器和处理相对应之后对被分组的基于MB的FU进行控制。借助本发明，可以给出一种与不同视频编解码器之间的相似性、差别以及考虑因素相对应的全新概念和结构的统一编解码器。
文档编号H04N7/24GK101084677SQ200580044123
公开日2007年12月5日 申请日期2005年10月21日 优先权日2004年10月22日
发明者张义善, 李英烈, 李善英, 朴成元, 元钟禹, 赵容湖, 李忠九 申请人:数码士有限公司