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CN1110905C - 使用两个可变长度编码表的可变长度编码器 - Google Patents

使用两个可变长度编码表的可变长度编码器 Download PDF

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Abstract

一种用于编码数字视频信号块的数字视频信号编码器首先将该数字视频信号块转换成一组具有一低及高频区的量化的变换系数并扫描该组量化的变换系数以产生第一及第二子组扫描的系数。该第一及第二子组扫描的系数被分别转换成第一及第二组的一个或多个RLC码。该数字视频信号编码器对该第一及第二组的各RLC码执行编码以生成第一及第二组的一个或多个可变长度码字。

Description

使用两个可变长度编码表的可变长度编码器
技术领域
本发明涉及一种在图象信号编码装置中使用的可变长度编码器，且更具体地，涉及一种采用两个不同的可变长度编码(VLC)表的可变长度编码器。
背景技术
传输数字化视频信号能提供比传输模拟信号质量高得多的视频图象。当包含一序列图象“帧”的一个图象信号以数字形式表示时，会生成大量用于传输的数据，尤其是在高清晰度电视系统的情况中。然而，由于传统的传输信道的可利用的频带宽度是有限的，为了通过有限的信道带宽传输大量的数字数据，不可避免地要压缩或减少传输的数据量。在各种视频压缩技术中，将时间和空间压缩技术与统计编码技术组合在一起的所谓混合编码技术已知是最有效的。
在传统的混合编码技术中，数字视频信号块是通过采用两维变换技术，及变换系数的量化而被压缩的。数字视频信号块可以是帧间块或帧内块，其中帧间块代表现有技术中众所周知的运动补偿DPCM(差分脉冲码调制)信号块与帧内块表示数字视频信号的当前帧的象素数据块。
减少或去除帧间块或帧内块中的图象数据间的空间冗余的两维变换技术，例如DCT，将数字图象数据块，例如一8×8象素块，转换成一组变换系数数据。通过对这些变换系数数据进行量化、折线扫描、行程长度编码(RLC)及可变长度编码(VLC)的处理，待被传输的数据量可被有效地压缩。
具体地，可变长度编码技术采用一可变长度编码表，其中该可变长度编码表中的一可变长度码字被指定给一源数据码，例如由行程编码生成的一固定长度行程一电平码字。在可变长度编码技术中，由于较短的可变长度码字被指定给统计上较频繁出现的源数字码，可变长度码字的平均长度变得比源数字码的平均长度要短，从而使其可能实现数据压缩。
然而，因为这样传统的可变长度编码技术典型地仅采用一基于源数字码的全部统计而构成的可变长度编码表，未考虑到源数字码的出现根据其所属的频区而变化的事实，总的编码效率可被降低。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种通过根据视频信号的局部统计，有选择地采用两个不同的可变长度编码表而能有效地降低位速率的可变长度编码器。
根据本发明，提供有一种编码数字视频信号块的数字视频信号编码器，包括：
用于将数字视频信号块转换成一组具有一低和一高频区的量化的变换系数的装置；
扫描装置，用于扫描该组量化的变换系数以产生第一及第二子组扫描的系数，该第一子组扫描的系数对应于低频区及该第二子组扫描的系数对应于高频区；
第一行程长度编码(RLC)装置，用于将第一子组扫描的系数转换成第一组的一个或多个行程长度编码的码；
第一可变长度编码(VLC)装置，用于编码第一组的各行程长度编码的码，从而生成第一组的一个或多个可变长度码字；及
第二行程长度编码的装置，用于将第二子组扫描的系数转换成第二组的一个或多个行程长度编码的码；及
第二可变长度编码装置，用于编码第二组的各行程长度编码的码，从而生成第二组的一个或多个可变长度码字。
附图说明
通过对以下结合附图的优选实施例的描述，本发明的上述及其它目的和特征将变得更明显，附图中：
图1给出了本发明的采用一可变长度编码器的图象信号编码系统的方框图；
图2A示出一示例性的量化的DCT系数块；及
图2B例示了一普通的折线扫描序列。
具体实施方式
参照图1，它表示一根据本发明的具有一可变长度编码器的改进的图象信号编码装置10的方框图，其中该可变长度编码器采用具有不同的可变长度编码表的可变长度编码(VLC)单元。
编码装置10包括一DCT(离散余弦变换)及量化单元110、一折线扫描单元120、一开关控制单元130、一开关140、一行程长度编码(RLC)电路150及一具有两VLC单元163和165的可变长度编码器160。
自一信号源(未示出)，例如一电视摄像机，提供一输入数字视频信号。该输入数字视频信号在逐块的基础上被提供给DCT及量化单元110。该块的大小通常在8×8及32×32之间的范围内。该输入数字视频信号块可以是如上所述的帧间块或帧内块。
在DCT及量化单元110上，通过使用例如DCT的传统的变换技术，各输入数字视频信号块被转换成例如DCT系数的块，其中，如本技术领域中众所周知的，非零或有效的DCT系数主要出现在包括一DC系数的低频区而零或无效的DCT系数集中在高频区。
然后通过在DCT及量化单元110上使用任何已知的量化方法，块中的DCT系数被量化成量化的DCT系数块。如本技术领域中众所周知的，集中在高频区中的无效DCT系数通过量化被转换成零值量化的DCT系数。参照图2A，例示有量化的DCT系数块，其中非零值量化的DCT系数主要位于在块的左上角的低频区，而大多数零值系数位于高频区。DCT及量化单元110输出该量化的DCT系数块经线L1给折线扫描单元120。一帧内/帧间方式选择信号也经线L2提供给折线扫描单元120。该帧内/帧间方式选择信号代表该量化的DCT系数块是否对应于一帧内块或一帧间块。
折线扫描单元120沿着一预定的，例如图2B中所示的自低频量化的DCT系数向高频量化的DCT系数的顺序的折线扫描路径扫描该量化的DCT系数块，其中该扫描顺序是由在量化的DCT系数的相应位置的数字表示的。具体地，响应于帧内方式选择信号，折线扫描单元120自位于如图2B所示的由数字“1”表示的位置的第一DC系数开始执行折线扫描。如本技术领域中众所周知的，如果量化的DCT系数块对应于一帧内块，位于块的左上角的DC系数通过使用例如差分脉码调制技术被分别编码。
另一方面，响应于帧间方式选择方式，折线扫描单元120自位于块的左上角的DC系数执行折线扫描。被扫描的量化的DCT系数然后被耦合至开关控制单元130并通过开关140耦合至行程长度编码电路150，其中该行程长度编码电路150有两行程长度编码单元153和155。开关控制单元130对来自折线扫描单元120的扫描的量化的DCT系数的数目进行计数，并如果计数的数字等于或小于代表量化的DCT系数块中的低频区的一端的预定的数字N，例如10，将第一控制信号S1提供给开关140，N为大于1但小于64的正整数。当计数数字大于该预定数字时，开关控制单元130生成一第二控制信号S2给开关140。
响应于第一及第二控制信号S1及S2，开关140提供扫描的量化的DCT系数给各第一及第二行程长度编码单元153和155。换句话说，块的低频区内第一N个扫描的量化的DCT系数被提供给第一行程长度编码单元153，而高频区内其余的系数被传送给第二行程长度编码单元155。
接着，各第一及第二行程长度编码单元153和155顺序地将输入至其的扫描的量化的DCT系数转换成行程长度一电平对。各行程长度一电平对代表一行程长度和一对应的电平，其中该行程长度代表在一非零值之前的一连续零串中的零的数目，而该电平表示跟随在该连续零串之后的非零值的大小。
在表1和2中，示有示例性的几组由第一及第二行程长度编码单元153及155分别自图2A中所示的量化的DCT系数块生成的行程长度-电平对。
               表1
      行程长度       电平
      1              2
      0              4
      0              -3
      3              -5
         端部低频区
              表2
      行程长度       电平
      14             45
      35             25
          端部高频区
来自第一及第二行程长度编码单元153及155的该组行程长度—电平对被分别提供给第一及第二可变长度编码单元163及165。
根据本发明，第一可变长度编码单元163通过使用一传统的可变长度编码表将来自第一行程长度编码单元153的低频区的行程长度—电平对转换成可变长度码字，其中如果行程长度—电平对有一相同的电平，较短的可变长度码字被指定给具有较短的行程长度的行程长度—电平对。另一方面，在本发明的第二可变长度编码单元165，对应于块的高频区的行程长度—电平对通过使用一不同的可变长度编码表被转换成可变长度码字，其中如果行程长度—电平对具有相同的电平，一较短的可变长度码字被分配给一具有较长的行程长度的行程长度—电平对。这就反映了高频区的统计量，其中较长的行程长度比较短的行程长度出现得更频繁。
然后，来自可变长度编码器160的可变长度码字被提供给一发射机(未示出)以用于其发送。
虽然已参照特定的实施例对本发明进行了描述，但对于熟悉本专业的技术人员而言，在不脱离由所附权利要求书限定的本发明的范围的前提下，作出各种变化和改型是显而易见的。

Claims (5)

1、一种用于编码一数字视频信号的数字视频信号编码器，其中，该数字视频信号被分为多个处理块，其包括：
用于将该数字视频信号的一个处理块转换成一组具有一低及一高频区的量化的变换系数的装置；
扫描装置，用于沿从低频量化的转换系数向高频量化的转换系数处理的一预定的扫描顺序扫描该组量化的变换系数，以基于一预定的频率边界产生第一及第二子组扫描系数，该第一子组扫描系数对应于低频区，而该第二子组扫描系数对应于高频区；
第一行程长度编码装置，用于将该第一子组扫描系数转换成第一组的一个或多个行程长度编码；
第一可变长度编码装置，用于对第一组的各行程长度编码进行编码，从而生成第一组的一个或多个可变长度码字；
第二行程长度编码装置，用于将该第二子组的扫描系数转换成第二组的一个或多个行程长度编码的码；及
第二可变长度编码装置，用于对该第二组的各行程长度编码进行编码，从而生成第二组的一个或多个可变长度码字。
2、根据权利要求1的数字视频信号编码器，其中所述的第一可变长度编码装置的特征在于：一较短的可变长度码字被指定在低频区中统计上出现更频繁的行程长度编码。
3、根据权利要求1的数字视频信号编码器，其中所述的第二可变长度编码装置的特征在于：一较短的可变长度码字被指定在低频区中在统计量上出现更频繁的行程长度编码。
4、根据权利要求1的数字视频信号编码器，其中，该扫描装置包括：
一折线扫描装置，用于沿从低频率量化转换系数向高频率量化转换系数处理的一预定的扫描顺序扫描该组量化的转换系数，以顺序地产生该扫描的系数；
控制装置，用于计数该扫描系数的个数，以当计数值等于或小于该预定的频率边界对应的预定值时，产生第一控制信号，当计数值大于该预定值时，产生第二控制信号；和
响应于该第一控制信号，用于产生该第一扫描系数子集的装置，和响应于该第二控制信号，用于产生该第二扫描系数子集的装置。
5、根据权利要求4的数字视频信号编码器，其中，该预定值为10。
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