图象数据的自适应可变长度编码和译码方法技术

一种自适应可变长度编码方法，利用它对量化的正交变换系数以锯齿形模式进行扫描，修改为［行程，电平］数据，然后在图象数据的编码系统中被可变长度编码，所述方法包括步骤： 根据所述［行程，电平］数据的统计特性，设置多个具有不同模式的正规区域和换码区域的可变长度编码表； 根据当前处理的块的内部／中间方式信息、锯齿形扫描位置和量化步长选择所述多个可变长度编码表中的一个；以及 根据所述选择的可变长度编码表对正交变换系数进行可变长度编码。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字图象数据的自适应可变长度编码和译码方法，更具体地涉及通过根据图象数据的统计特性自适应地执行可变长度编码和译码来改进传输数据的压缩效率的自适应可变长度编码和译码方法。最近，在传输和接收视频和音频信号的装置中，已经广泛采用了将视频和音频信号编码为数字信号然后传输或者存储在存储器中以及对数字信号译码然后再生的方法。然而，在将视频信号编码为数字数据的情形下，数据量大。因此，为了通过去除数字视频信号中所含的冗余数据来降低总数据量，应执行离散余弦变换(DCT)编码、差分脉冲编码调制(DPCM)、向量量化或可变长度编码(VLC)。附图说明图1是图象数据的一般编码系统的示意框图。该装置包括用于对N×N块执行DCT功能以及用于量化DCT系数的装置11和12，用于对量化数据进行可变长度编码以及用于进一步压缩数据量的装置13和14，以及与对量化数据进行反向量化和DCT操作然后执行运动补偿相关的装置15、16、17、18、19、A1、A2、SW1和SW2，该装置对内部方式或中间方式的图象数据进行编码。图2是图象数据的一般译码系统的示意框图。该装置对由图1所示的编码系统编码的图象数据进行译码和再生。现在简述图1和图2分别示出的编码系统和译码系统的操作。在图1中，通过输入端口10输入的视频信号在DCT11中变为以N×N块为单位的频域内的信号，尽管块的大小一般是N1×N2，但是为方便起见，假设N1＝N2＝N。变换系数的能力(energy)简单地集中在低频域。每块的数据变换由离散余弦变换、沃尔什—哈达马德变换、离散傅立叶变换或离散正弦变换方法执行。在此，变换系数由DCT操作获得。量化器12通过预定量化过程将DCT系数变为恒定电平的代表值。可变长度编码器13利用代表值的统计特性对它们进行可变长度编码，从而进一步压缩该数据。同时，量化步长QSS(它根据缓冲器14的状态—满—而变化，在缓冲器14中存储可变长度编码的数据)控制量化器12，从而调节传输位速率。量化步长QSS也被传输到接收侧，以便用于译码系统。另外，一般在相继屏幕之间有许多近似的部分。因此，在具有运动的屏幕的情形下，通过对该运动估值获得一个运动向量MV，利用运动向量MV对数据进行补偿。于是，在相邻位置的屏幕之间的差分信号变得非常小，从而允许对传输数据进一步压缩。为了执行这种运动补偿，图1所示的反向量化器(Q-1)15对从量化器12输出的量化数据进行反向量化。之后，反向量化的数据在反向DCT装置(DCT-1)16中进行反向DCT处理，成为空间域的视频信号。从反向DCT装置16输出的视频信号存储在帧部件的帧存储器17中。运动估值器18在帧存储器17中所存储的帧数据中搜索具有与输入端口10的N×N块最近似的模式的块，并对块之间的运动估值以获得一个运动向量MV。该运动向量MV传输到接收侧，以便用于译码系统，并同时传输到运动补偿器19。运动补偿器19从运动估值器18接收运动向量MV，并从帧存储器17先前输出的帧数据中读出与运动向量MV相应的N×N块，然后将所读出的N×N块提供到与输入端口10相连的减法器A1。然后，减法器A1获得提供到输入端口10的N×N块与具有从运动补偿器19提供的近似模式的N×N块之间的差值。减法器A1的输出数据被编码，然后传输到接收侧，如上所述。这就是说，最初，对于一屏(帧内)的视频信号完全编码，然后传输。对于后续屏(帧间)的视频信号，只对由于运动造成的差分信号进行编码然后传输。同时，其运动在运动补偿器19中得以补偿的数据在加法器A2中与从反向DCT装置16输出的视频信号相加，之后存储在帧存储器17中。刷新开关SW1和SW2在一定间隔(在此，是一组画面的周期或一个GOP周期)由控制装置(未示出)断开，使得在帧内方式的情形下将输入的视频信号编码为PCM方式然后传输，以及使得在帧间方式的情形下只对差分信号编码然后传输，从而在恒定周期(一个GOP)刷新累积编码误差。同样，刷新开关SW3在恒定时间周期(一个GOP)内允许从接收侧去除信道上的传输误差。以这种方式，被编码的图象数据VC被传输到接收侧，然后输入到图2所示的译码系统。被编码的图象数据VC在可变长度译码器21中通过与编码过程相反的过程被译码。从可变长度译码器21输出的数据在反向量化器22中反向量化。此时，反向量化器22根据从编码系统提供的量化步长QSS调节输出DCT系数的大小。反向DCT装置23对从反向量化器22提供的频域内的DCT系数进行反向DCT处理，变为空间域内的图象数据。另外，从图1所示的编码系统传输的运动向量MV被提供到译码系统的运动补偿器24。运动补偿器24从帧存储器25中所存储的先前帧数据中读出与运动向量MV相应的N×N块，补偿该运动，然后将补偿后的N×N块提供到加法器A3。然后，加法器A3将反向DCT处理的DPCM数据加到从运动补偿器24提供的N×N块数据上，然后输出到一个显示器。图3A、3B和3C示意性地示出对图象数据进行编码的过程。利用DCT等方法对图3A所示的N×N块的抽样数据进行DCT处理，得到频域的DCT系数，如图3B所示。对该DCT系数进行量化并以锯齿形模式扫描，然后以行程长度和电平长度的形式编码，如图3C所示。当从低频域到高频域执行扫描以扫描N×N块时，如图3C所示，将“行程”和“电平”设为一对，表示为，然后对其编码。这里，“行程”代表在N×N块的量化系数中间不为“0”的系数之间“0”的出现次数，“电平”与不为“0”的系数的绝对值相应。例如，在8×8块的情形下，行程分布在“0”至“63”之间，电平根据从量化器输出的数据值变化。这就是说，如果量化输出值指的是从“-255”至“+255”之间的整数，则电平具有从“1”至“+255”之间的值。此时，正号或负号由附加的正负号位表示。以这种方式，当将对设为一个符号时，如果行程或电平大，则该符号的概率在统计上非常小。因此，如图4所示，根据该符号的概率将块分为正规区域和换码区域。对于符号的概率相对高的正规区域，在编码中采用霍夫曼编码。对于符号概率低的换码区域，在编码中使用固定预定长度的数据。这里，根据霍夫曼编码，符号的概率越高，代码越短，反之亦然。另外，换码序列ESQ(其中换码区域的数据被编码)由一个换码代码ESC、行程、电平和正负号数据S组成，每个ESQ具有预定数目的位，由下述等式(1)表示ESQ＝ESC＋RUN＋L＋S (1)例如，如上所述，如果在8×8块中量化值是从“-255”到“+255”，则换码序列具有总共21位的恒定数据长度，因为换码代码数据ESC是6位，行程数据RUN是6位，电平数据L是8位，正负号数据S是1位。以这种方式，根据常规可变长度编码方法，因为各种附加信息也与被编码的数据一起传输，而且根据数据的统计特性由一个可变长度编码表设定的换码序列集具有恒定固定长度，所以在对传输数据编码时对数据量的压缩有限。因此，本专利技术的一个目的在于提供一种自适应可变长度编码方法，该方法在利用块类型(即中间/内部方式)以锯齿形模式扫描的同时，通过根据当前扫描位置和量化步长，在多个可变长度编码表中选择一个最佳的可变长度编码表来改善数据的压缩效率。本专利技术的另一个目的在于提供一种对利用上述自适应可变长度编码方法编码的数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵在汶，郑济昌，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：