专利名称：编码图块标志参数运算方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明为 一 种编码图块标志参数运算方法和装置，尤指应 用于一 内容适应性二元算术编码的视频数据译码过程中的编码 图块标志参数运算方法和装置。
背景技术：
视频压缩的原理是利用影像在时间与空间上存有相似性， 而这些相似的数据经过压缩演算法处理之后，可以将人眼无法感知的部分4由离出来，这些 一尔为牙见觉冗余(visual redundancy ) 的部分在去除之后，就可以达到视频压缩的目的。而在目前数 字视频压缩的国际标准中，H.264/AVC是相当受到重视的一种 标准，比起以往MPEG-2、 MPEG-4、 H.263的数字视频压缩 标准而言，H.264除了提供了更高的压缩效能，还可使压缩品质 进 一 步的提升，亦即在相同的压缩比率下提供更好的影像品质。 H.264/AVC的视频编码机制是以图块(block - based )为基 础单元，也就是说先将整张影像分割成许多矩形的小区域，称 之为宏图块(macroblock， MB )，再将这些宏图块进行编码。 首先，4吏用画面内予贞测(intra — prediction )与画面间予贞测(inter-prediction)技术，以去除影像之间的相似性来得到所谓的差 余影像(Residual Difference),再将差余影像施以空间转换(transform ) 与量4匕 (quantize ) 来去除 一见觉冗余 (visual redundancy )。然而H.264/AVC之所以能达到如此高的压缩效率，有 一 个 重要原因是运用了 一种称为"内容适应性二元算术编码技术 (Context Adaptive Binary Arithmetic Coding ， 以下简称CABAC)"的技术概念来进行编码与i,码动作。而在CABAC的 译码过程中，译码器会根据每一个图块(block)来计算产生一 个编码图块标志参数"coded—block—flag",而此编码图块标志参 数是代表该图块中是否有任何的非零差余影像(Non - Zero Residual Difference )，当编码图块标志参凄t为0 ,表示该图块(block)中没有任何的非零差余影像(Non - Zero Residual Difference )，而当编码图块标志参数为1时，则表示该图块(block )中具有非零差余影像(Non - Zero Residual Difference )。请参见图la,其是一 内容适应性二元算术编码技术的译码 器(CABAC decoder)的方块示意图，而上述的编码图块标志 参数是由 一 内容适应性二元算术编码技术的译码器10所译码产 生，而内容适应性二元算术编码技术的译码器10需要根据 一 内 容辨识码(context ID)来进行译码运算，而该内容辨识码 (context ID)又由两个部分所加总而成，第一部分是一基底 (base),而第二部分是一偏移值(offset),即内容辨识码=基 底+偏移值。而因基底可由查表获得，因此在得到某一个图块 的编码图块标志参数的过程中，最主要是要计算出该偏移值。 而在计算产生该图块的偏移值时，对应于紧邻该图块左侧与上 侧的左图块与上图块的两个编码图块标志参数必须先确定，方 能计算出相对应于该图块的偏移值。但因每 一 图块左侧与上侧 的图块的性质(例如画面内(intra )、画面间(inter )或尺寸) 各有不同，因此于H.264/AVC的技术规格中提供了 一套通用的 计算方式来计算出每一个图块的偏移值。以图1 b所示的宏图块示意图为例，其是为H.264规格中多个 宏图块(MB)的示意图，而每个宏图块(MB)被切割成MXN 个图块(block) Kll Kmn。而图1 c则是当M = N = 4时的宏图块示意图，每个宏图块(MB)被切割成16块编号分别为0至15 的图块(block),而每一图块中具有4X4个4象素点。而具有4X4 个像素点的每个图块，其偏移值的计算都要根据它左边与上面 的图块的编码图块标志参数"coded—block一flag"来计算。但是，如果利用规格明定的通用计算方式来进行计算时， 计算每 一 个图块的偏移值都是进行同样繁复的判断与运算步 骤，如此将耗费硬件资源且过于耗时。发明内容本发明为一种编码图块标志参数运算方法，应用于一内容 适应性二元算术编码的视频数据的译码过程中，该方法包括下 列步骤接收一数字影像，该数字影像包括多个宏图块；取出 一宏图块，该宏图块包括MXN个图块Kll ~ Kmn;提供一緩冲 器，该緩冲器分别对应所述图块Kll ~ Kmn而设有专用的储存 空间；对该宏图块中 一 第 一 边缘沿 一 第 一 方向排列的M个图块 Kll ~ Kml进行一第一运算，进而得到相对应的M个第一参数 All ~ Aml并写入该緩冲器中的相对应储存空间；对该宏图块 中 一第二边缘沿该第二方向排列的N个图块Kll ~ Kln进行一 第二运算，进而得到相对应的N个第二参数Bll ~ Bln并写入该 緩冲器中的相对应储存空间；将All、 Bll进行一第三运算而得 出相对应图块K11的 一 编码图块标志参数P11;将该编码图块标 志参数P11作为第一参数A12与第二参数B21并写入该緩沖器中 相对应A12与B21的储存空间；以及将A21、 B21进行该第三运算而得出相对应图块K21的 一 编码图块标志参数P21并写入该 緩冲器中相对应A22与B3 1的储存空间。本发明所述的编码图块标志参数运算方法，其是应用于规 格为H.264的数字影像译码过程中。 本发明所述的编码图块标志参数运算方法，其中更包括下列步骤将A12、 B12进行该第三运算而得出相对应图块K12的 一编码图块标志参数P12并写入该緩冲器中相对应A13与B22的 储存空间；以及将A22、 B22进行该第三运算而得出相对应图块 K22的 一 编码图块标志参数P22并写入该緩冲器中相对应A23与 B32的储存空间。本发明所述的编码图块标志参数运算方法，其中该緩沖器 中具有两个緩冲器阵列(Array),每个阵列可存放M X N个位的 数据。本发明所述的编码图块标志参数运算方法，其中该第二运 算包括下列步骤如果上侧宏图块不存在，第二参数Bll Bln 皆为0;如果上侧宏图块是画面间宏图块，目前的宏图块是画面 内宏图块，使用数据分割方式来传送此宏图块，而且如果限制 画面内预测标志为l， Bll Bln皆为0;以及如果上侧宏图块是 属于画面内脉码调制格式(I一PCM), Bll Bln皆为l。本发明所述的编码图块标志参数运算方法，其中当宏图块 未使用宏图块适应性帧/图场编码格式时，该第 一运算的步骤与 该第二运算的步骤相同。本发明所述的编码图块标志参数运算方法，其中该第三运 算包括下列步骤图块x的偏移值=nA[x] + 2XnB[x];图块x的 内容辨识码=基底+图块x的偏移值；以及将图块x的内容辨识 码内容输入一适应性二元算术编码技术的i奪码器而i奪码产生对 应该图块x的 一 编码图块标志参数。本发明另提供一种编码图块标志参数运算装置，应用于一 内容适应性二元算术编码的视频数据的译码过程中，该装置包 括 一图块处理装置，其是用以接收一数字影像，该数字影像 包括多个宏图块，所述宏图块中的某一宏图块包括MXN个图块
Kll Kmn; —緩沖器，其分别对应所述图块K11 ~ Kmn而设有 专用的储存空间； 一运算装置，信号连结于该图块处理装置与 该緩冲器，可对该宏图块中一第一边缘沿一第一方向排列的M 个图块Kll ~ Kml进行一第一运算，进而得到相对应的M个第一 参数All ~ Aml并写入该緩冲器中的相对应储存空间，并可对 该宏图块中 一 第二边缘沿该第二方向排列的N个图块Kl 1 ~ Kln进行一第二运算，进而得到相对应的N个第二参数Bll ~ Bln并写入该緩沖器中的相对应储存空间；然后将All、 Bll进 行 一 第三运算而得出相对应图块K11的 一 编码图块标志参数 P11,再将该编码图块标志参数P11作为第 一 参数A12与第二参 数B21并写入该緩冲器中相对应A12与B21的储存空间，最后将 A21、 B21进行该第三运算而得出相对应图块K21的一编码图块 标志参数P 21并写入该緩沖器中相对应A 2 2与B 3 1的储存空间。本发明所述的编码图块标志参数运算装置，其是应用于规 格为H.264的数字影像译码过程中。本发明所述的编码图块标志参数运算装置，其中运算装置 更可将A12、 B12进行该第三运算而得出相对应图块K12的一编 码图块标志参数P 12并写入该緩冲器中相对应Al3与B22的储存 空间；以及将A22、 B22进行该第三运算而得出相对应图块K22 的 一 编码图块标志参数P22并写入该緩冲器中相对应A23与B32 的储存空间。本发明所述的编码图块标志参数运算装置，其中该緩冲器 中具有两个緩冲器阵列(Array )，每个阵列可存放M x N个位的数据。本发明所述的编码图块标志参数运算装置，其中该运算装 置所进行的该第二运算包括下列步骤如果上侧宏图块不存在， 第二参数Bll ~ Bln皆为0;如果上侧宏图块是画面间宏图块， 目前的宏图块是画面内宏图块，使用数据分割方式来传送此宏图块，而且如果限制画面内预测标志为1, Bll Bln皆为0;以 及如果上侧宏图块是属于画面内脉码调制才各式(I—PCM),Bll ~ Bln皆为1。本发明所述的编码图块标志参数运算装置，其中当宏图块 未使用宏图块适应性帧/图场编码格式时，该运算装置所进行的 该第 一运算的步骤与该第二运算的步骤相同。本发明所述的编码图块标志参数运算装置，其中该运算装 置所进行的该第三运算包括下列步骤图块x的偏移值=nA[x] 十2XnB[x];图块x的内容辨识码=基底+图块x的偏移值；以及 将图块x的内容辨识码内容输入一适应性二元算术编码技术的 译码器而译码产生对应该图块x的 一 编码图块标志参数。本发明所述的编码图块标志参数运算方法和装置，可省去 常用手段中不必要的运算过程，进而加快了运算速度及降低硬 件资源的负担。
本发明得通过下列图式及说明，以得一更深入的了解 图la ,其是内容适应性二元算术编码技术的译码器 (CAB AC decoder )的功能方块示意图。图lb，其是为H.264规格中多个宏图块(MB)的示意图。 图lc,其是4X4的画面内宏图块(intra-MB)示意图。 图2，其是关于编码图块标志参数运算装置的本发明实施例装置功能方块示意图。图3 ,其是本发明实施例方法可应用其上的4 X 4画面内宏图块(intra - MB )示意图。
具体实施方式
请参见图2与图3的内容，其是关于编码图块标志参数运算 装置的本发明实施例装置功能方块示意图以及MXN为4X4的 画面内宏图块(intra - MB )示意图。以下<更以此两图为例来进 行本发明实施例方法的说明。而上述常用手段说明中已叙述过，在H.264的译码过程中， 译码器于计算出代表图块(block)的偏移值时，必须先确定紧 邻该图块左侧与上侧的左图块与上图块的两个编码图块标志参 数，方能计算出相对应于该图块的偏移值，进而再利用图la所 示的译码器来得到该图块的编码图块标志参数。但由图中却看 出，编号3、 6、 7、 9、 12、 13、 11、 14、 15的图块其实并不需 太多周围的信息来进行预测模式参数的判断，而根据此一观察， 本发明发展出来如下所述的装置与方法来改善常用手段的缺 失。首先，提供如图2中所示的编码图块标志参数运算装置的功 能方块示意图，其主要包括一图块处理装置201、 一緩冲器202 以及一运算装置203,其中该图块处理装置201用以接收一数字 影像，该数字影像包括多个宏图块，并且所述宏图块中的某一 宏图块包括MXN个图块Kll ~ Kmn。而该緩冲器202分别对应所 述图块Kll ~ Kmn而设有专用的储存空间。而在本例中，緩冲 器202可由两个緩沖器阵列(Array)组成，每个阵列各有16个 单元，每个单元可存放l个位的数据。因此，总共需要32个位， 以下这两个緩冲器阵列分别叫做nA [ 16 ]与nB [ 16 ]。至于信号连结于该图块处理装置201与该缓冲器202的运算 装置203,则用以进行下列运算从多个宏图块中取出一宏图块， 该宏图块包括MXN个图块Kll ~ Kmn,而对应至图3的例子则为 4X4个图块0 15,然后对该宏图块中一第一边缘沿一第一方向
排列的M个图块Kll ~ Kml进行一第一运算，进而得到相对应的 M个第一参数All ~ Aml并写入该緩冲器中的相对应储存空间。 而上述的第一运算可为H.264的技术规格中所提供的通用计算 方式，故在此不予赘述。而对比至图3的实例，第一方向如图中的第一箭头21,而M 个图块Kll Kml则是如图中的图块0、 2、 8、 10,至于M个第 一参数All ~ Aml则分别是图块0、 2、 8、 IO左侧图块的编码图 块标志参数，然后写入nA[O]， nA[2]， nA[8]与nA[l O]之中。然后，运算装置203再对该宏图块中一第二边缘沿该第二方 向排列的N个图块Kll Kln进行一第二运算，进而得到相对应 的N个第二参数Bll ~ Bln并写入该緩冲器中的相对应储存空 间。而对比至图3的实例，第二方向如图中的第二箭头22，而N 个图块Kll ~ Kln则是如图中的图块0、 1、 4、 5,至于N个第二 参数Bll ~ Bln则分别是图块O、 1、 4、 5上侧图块的编码图块标 志参数，然后再把所述编码图块标志参数写入nB[O]、 nB[l]、 nB[4]、 nB[5]之中。而该第二运算的步骤如下所述1. 如果宏图块B不存在，nB[O] = nB[l] = nB[4] = nB[5] = 0;2. 如果宏图块B是画面间宏图块(Inter MB),目前的宏图 块是画面内宏图块(Intra MB ),使用数据分割(Data Partition ) 方式来传送此宏图块，而且若限制画面内预测标志(constrained—intra—pred—flag )为1的"i舌，nB[O] = nB[l] = nB[4] =nB[5] = 0;3. 如果宏图块B是属于画面内脉码调制I—PCM[E1] ( Intra-frame pulse code modulation )格式的话,nB[O] = nB[l] = nB[4] =nB[5] = 1;4. 如果宏图块B是使用8X8图块的话，且对应于宏图块B 的6位的编码图块才羊式参凄史(coded block pattern, CBP )的位2为l的话，nB[O]与nB[l]均设为宏图块B中第二块8 X 8图块的编 码图块标志参数，否则设为0;如果宏图块B的编码图块样式参 数字3为l的话，nB[2]与nB[3]均设为宏图块B中第三块8X8图块 的编码图块标志参数，否则设为0; 5.如果以上均不成立，则(1) 如果宏图块B的编码图块样式参凄t字2为l的话，nB[O] =宏图块B中的第10块4X4图块的编码图块标志参数，nB[l]= 宏图块B中的第11块4X4图块的编码图块标志参数。(2) 如果宏图块B的编码图块样式参数字3为l的话，nB[2〗 =宏图块B中的第14块4X4图块的编码图块标志参数，nB[3]= 宏图块B中的第15块4X4图块的编码图块标志参数。否则，nB[2] =nB[3] = 0。上述第二运算的步骤比规格中通用方法"第一运算"的步骤 较为简化，因为在宏图块适应性帧/图场(macroblock - adaptive frame/field, MBAFF)编码格式中，H.264可允许左侧宏图块的 规格较为多变，为能因应各种变化，因此第一运算便使用规格 中的通用方法。但假使本发明的译码器仅需达到基线(baseline ) 的要求而未完全使用宏图块适应性帧/图场编码格式时，第 一 运 算的步骤可简化成与第二运算相同，如此一来，更可达到快速 运算的效果。而经过上述的第一运算与第二运算后，已得到All、 Bll 并存放于nA[O]与nB[O]之中，所以运算装置203可对nA[O]与 nB[O]中所存放的All、 Bll进行一第三运算而得出图块O的一编 码图块标志参数Pll。而该第三运算包括下列步骤图块O的偏移值- nA[O] + 2XnB
;图块O的内容辨识码=基底+图块0的偏移值；将图块O的内容辨识码内容输入如图la所示的内容适应性
二元算术编码技术的译码器10而译码产生对应该图块O的一编 码图块标志参数。而图块O的编码图块标志参数便可当作是图块l的nA[l]与 图块2的nB[2],如此一来，图块l的nA[l]与nB[l]与图块2的nA[2] 与n B [ 2 ]皆已得到，所以可以再运用上述的第三运算来分别算出 对应该图块1与图块2的编码图块标志参数。而图块1的编码图块 标志参数又可当作是图块4的n A [ 4 ]与图块3的n B [ 3 ],至于图块2 的编码图块标志参数又可当作是图块3的nA[3]与图块8的 nB[8]。因此一来，图块3的nA[3]与nB[3]、图块8的nA[8]与nB[8]、 图块4的nA[W与nB[4]亦已得到，所以可以再运用上述的第三运 算来分别算出对应该图块3、图块8与图块4的编码图块标志参数。依此类推，剩余图块的编码图块标志参数皆可仅透过第三 运算便可算出。综上所述，本发明可省去常用手段中不必要的运算过程， 进而加快了运算速度及降低硬件资源的负担，故本发明确实改 善了背景技术中常用技术手段的缺失，进而完成本发明的最主 要的目的。以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发 明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神 和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明 的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。附图中符号的简单说明如下-.内容适应性二元算术编码技术的:^,码器10图块处理装置201緩冲器202运算装置203
第一箭头:21第二箭头:22第三箭头23第四箭头:24第五箭头:25第六箭头:2权利要求
1.一种编码图块标志参数运算方法，应用于一内容适应性二元算术编码的视频数据的译码过程中，其特征在于，该方法包括下列步骤接收一数字影像，该数字影像包括多个宏图块；取出一宏图块，该宏图块包括M×N个图块K11～Kmn；提供一缓冲器，该缓冲器分别对应所述图块K11～Kmn而设有专用的储存空间；对该宏图块中一第一边缘沿一第一方向排列的M个图块K11～Km1进行一第一运算，进而得到相对应的M个第一参数A11～Am1并写入该缓冲器中的相对应储存空间；对该宏图块中一第二边缘沿该第二方向排列的N个图块K11～K1n进行一第二运算，进而得到相对应的N个第二参数B11～B1n并写入该缓冲器中的相对应储存空间；将A11、B11进行一第三运算而得出相对应图块K11的一编码图块标志参数P11；将该编码图块标志参数P11作为第一参数A12与第二参数B21并写入该缓冲器中相对应A12与B21的储存空间；以及将A21、B21进行该第三运算而得出相对应图块K21的一编码图块标志参数P21并写入该缓冲器中相对应A22与B31的储存空间。
2. 根据权利要求l所述的编码图块标志参数运算方法，其 特征在于，其是应用于规格为H.264的数字影像译码过程中。
3. 根据权利要求l所述的编码图块标志参数运算方法，其 特征在于，更包括下列步骤将A12、 B12进行该第三运算而得出相对应图块K12的一编 码图块标志参数P12并写入该緩冲器中相对应A13与B22的储存 空间；以及 将A22、 B22进行该第三运算而得出相对应图块K22的一编 码图块标志参数P22并写入该緩冲器中相对应A23与B32的储存空间。
4. 根据权利要求l所述的编码图块标志参数运算方法，其 特征在于，该缓冲器中具有两个緩冲器阵列，每个阵列可存放 MXN个位的lt据。
5. 根据权利要求l所述的编码图块标志参数运算方法，其 特征在于，该第二运算包括下列步骤如果上侧宏图块不存在，第二参数Bll Bln皆为0;如果上侧宏图块是画面间宏图块，目前的宏图块是画面内 宏图块，使用数据分割方式来传送此宏图块，而且如果限制画 面内预测标志为l, Bll Bln皆为0;以及如果上侧宏图块是属于画面内脉码调制才各式，Bll ~ Bin 皆为1 。
6. 根据权利要求l所述的编码图块标志参数运算方法，其 特征在于，当宏图块未使用宏图块适应性帧/图场编码格式时， 该第 一 运算的步骤与该第二运算的步骤相同。
7. 根据权利要求l所述的编码图块标志参数运算方法，其 特征在于，该第三运算包括下列步骤图块x的偏移j直=nA[x] + 2XnB[x];图块x的内容辨识码=基底+图块x的偏移值；以及将图块x的内容辨识码内容输入一 内容适应性二元算术编码技术的译码器而译码产生对应该图块x的一编码图块标志参数。
8. —种编码图块标志参数运算装置，应用于一内容适应性 二元算术编码的视频数据的译码过程中，其特征在于，该装置 包括一图块处理装置，其是用以接收一数字影像，该数字影像包括多个宏图块，所述宏图块中的一宏图块包括MXN个图块 Kll ~ Kmn;一緩沖器，其分别对应所述图块Kll ~ Kmn而设有专用的 储存空间；一运算装置，信号连结于该图块处理装置与该缓沖器，能 够对该宏图块中 一 第 一 边缘沿 一 第 一 方向排列的M个图块 Kll ~ Kml进行一第一运算，进而得到相对应的M个第 一参数 All ~ Aml并写入该缓冲器中的相对应储存空间，并能够对该 宏图块中 一 第二边缘沿该第二方向排列的N个图块Kl 1 ~ Kln 进行一第二运算，进而得到相对应的N个第二参数Bll ~ Bln并 写入该緩冲器中的相对应储存空间；然后将All、 Bll进行一第 三运算而得出相对应图块Kll的一编码图块标志参数Pll，再将 该编码图块标志参数P11作为第 一参数A12与第二参数B21并写 入该緩沖器中相对应A12与B21的储存空间，最后将A21、 B21 进行该第三运算而得出相对应图块K21的 一 编码图块标志参数 P 21并写入该緩沖器中相对应A 2 2与B 3 1的储存空间。
9. 根据权利要求8所述的编码图块标志参数运算装置，其 特征在于，其是应用于规格为H.264的数字影像译码过程中。
10. 根据权利要求8所述的编码图块标志参数运算装置，其 特征在于，该运算装置还能够将A12、 B12进行该第三运算而得 出相对应图块K12的 一编码图块标志参数P12并写入该緩沖器 中相对应A13与B22的储存空间；以及将A22、 B22进行该第三 运算而得出相对应图块K22的一编码图块标志参数P22并写入 该緩沖器中相对应A23与B32的储存空间。
11. 根据权利要求8所述的编码图块标志参数运算装置，其 特征在于，该緩冲器中具有两个緩沖器阵列，每个阵列可存放MXN个位的lt据。
12. 根据权利要求8所述的编码图块标志参数运算装置，其 特征在于，该运算装置所进行的该第二运算包括下列步骤如果上侧宏图块不存在，第二参数Bll ~ Bln皆为0;如果上侧宏图块是画面间宏图块，目前的宏图块是画面内 宏图块，使用数据分割方式来传送此宏图块，而且如果限制画 面内预测标志为l, Bll Bln皆为0;以及如果上侧宏图块是属于画面内脉码调制格式，Bll ~ Bin 皆为1 。
13. 根据权利要求8所述的编码图块标志参数运算装置，其 特征在于，当宏图块未使用宏图块适应性帧/图场编码格式时， 该运算装置所进行的该第 一 运算的步骤与该第二运算的步骤相同。
14. 根据权利要求8所述的编码图块标志参数运算装置，其 特征在于，该运算装置所进行的该第三运算包括下列步骤图块x的偏移j直=nA[x] + 2XnB[x];图块x的内容辨识码=基底+图块x的偏移值；以及将图块x的内容辨识码内容输入一 内容适应性二元算术编码技术的译码器而译码产生对应该图块x的 一 编码图块标志参数。
全文摘要
一种编码图块标志参数运算方法和装置，应用于内容适应性二元算术编码的视频数据译码过程，该装置包括图块处理装置、缓冲器、运算装置，该方法包括步骤图块处理装置接收数字影像，数字影像包括多个宏图块；取出宏图块，宏图块包括M×N个图块K11～Kmn；提供缓冲器，缓冲器分别对应所述图块K11～Kmn设有专用的储存空间；对宏图块中第一边缘沿第一方向排列的M个图块K11～Km1进行第一运算，得到相对应的第一参数A11～Am1并写入缓冲器中相对应储存空间；对宏图块中第二边缘沿第二方向排列的图块K11～K1n进行第二运算，得到相对应的第二参数B11～B1n并写入该缓冲器中相对应储存空间。
文档编号H04N7/26GK101127910SQ20071016311
公开日2008年2月20日 申请日期2007年10月8日 优先权日2007年10月8日
发明者庄荣城 申请人:威盛电子股份有限公司