專利名稱：可縮放編碼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可縮放編碼的方法和設(shè)備。
本發(fā)明還涉及編碼器、攝象機(jī)系統(tǒng)、譯碼方法、可縮放譯碼器、接收機(jī)、可縮放比特流和貯存媒體。
WO 99/16250揭示了嵌入的基于DCT的靜止圖象編碼算法。嵌入的比特流由編碼器產(chǎn)生。譯碼器可以在任何點(diǎn)切割比特流，并因此以較低的比特速率重新構(gòu)建圖象。由于嵌入的比特流在比特流的開始端處包含所有較低速率的嵌入，所以比特是按從最重要到不太重要的方式被排序的。通過使用嵌入碼，編碼只須在滿足如比特計(jì)數(shù)的目標(biāo)參量時(shí)停止。同樣地，給定嵌入比特流后，譯碼器可在任何點(diǎn)處停止譯碼，以及可以產(chǎn)生相應(yīng)于所有較低速率的編碼的重新構(gòu)建圖象。以這個(gè)較低的速率重新構(gòu)建的圖象的質(zhì)量是與該圖象以該速率被直接編碼相同的。
DCT是正交的，這意味著它保存能量。在變換圖象中一定幅度的誤差將在原始圖象中產(chǎn)生相同幅度的誤差。這意味著具有最大幅度的系數(shù)將被首先發(fā)送，因?yàn)樗鼈兙哂凶畲笮畔?nèi)容。這意味著，信息也可以按照它的二進(jìn)制表示進(jìn)行排列，以及最高有效比特將被首先發(fā)送。
編碼被逐個(gè)比特平面地完成。DCT系數(shù)以從每個(gè)DCT塊的左上角(相應(yīng)于DC系數(shù))開始和到其右下角結(jié)束的次序被掃描和被發(fā)送，即從最低的頻率系數(shù)到最高的頻率系數(shù)。在一個(gè)塊內(nèi)，DCT系數(shù)以對(duì)角線次序逐個(gè)比特平面地被掃描。在每次掃描對(duì)角線以后，發(fā)送一個(gè)標(biāo)志，告知在塊的其余部分中是否有新的重要的系數(shù)。
本發(fā)明的一個(gè)目的，特別是，提供更有效的編碼。為此，本發(fā)明提供用于編碼信號(hào)的方法和設(shè)備，如獨(dú)立權(quán)利要求規(guī)定的編碼器，攝象機(jī)系統(tǒng)，譯碼方法，可縮放譯碼器，接收機(jī)，可縮放比特流和貯存媒體。有利的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中被規(guī)定。
按照本發(fā)明的第一方面，包括數(shù)值塊的信號(hào)通過以下步驟被編碼，得到可縮放的比特流把每個(gè)塊表示為一系列比特平面，其中數(shù)值的最高有效比特形成最高有效比特平面和數(shù)值的各個(gè)較低有效比特形成各個(gè)較低有效比特平面；以及以減小的比特平面有效性的次序掃描和發(fā)送這些數(shù)值，其中對(duì)于每個(gè)比特平面，掃描和發(fā)送步驟在長方形掃描區(qū)域中從塊的頂角開始執(zhí)行。頂角位置取決于系數(shù)被排序的方式。通常掃描區(qū)域在塊的左上角開始。本發(fā)明基于各個(gè)塊的數(shù)據(jù)可以具有對(duì)于水平或垂直方向的偏置。如果數(shù)值是變換系數(shù)，則特別是這種情況，但對(duì)于其它數(shù)值也可能是正確的。所以，在頂角開始的長方形掃描區(qū)域產(chǎn)生對(duì)塊的數(shù)值的更有效的編碼。對(duì)于圖象，本發(fā)明使得在視頻/圖象編碼器、譯碼器和圖象/視頻數(shù)據(jù)沿著信道的發(fā)送中所必須的圖象存儲(chǔ)器最小化。掃描區(qū)域中的掃描可以以任意方式完成，只要編碼器和譯碼器在這個(gè)掃描上同步。本發(fā)明特別可應(yīng)用于低成本的、硬件視頻壓縮的領(lǐng)域。
按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的特征在于，編碼是對(duì)于每個(gè)塊單個(gè)地被執(zhí)行的。使用長方形掃描區(qū)域是適合于處理單個(gè)塊的。處理單個(gè)塊的優(yōu)點(diǎn)在于，它提供對(duì)每個(gè)接收的塊“動(dòng)態(tài)地”工作的可能性，而不需要收集和重新安排所有的信號(hào)塊。這減小實(shí)施存儲(chǔ)器的數(shù)量。因?yàn)閴K被獨(dú)立地編碼，所以它們可以被并行地處理。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，掃描和發(fā)送步驟包括起始地把所有數(shù)值標(biāo)志為非重要的；以及對(duì)于每個(gè)比特平面執(zhí)行以下的步驟，直至滿足停止準(zhǔn)則為止-發(fā)送對(duì)于在當(dāng)前比特平面中的每個(gè)重要值的一個(gè)比特；-發(fā)送一個(gè)指示，表示在當(dāng)前比特平面中任意的非重要值是否成為新的重要值；以及-選擇和發(fā)送對(duì)于在當(dāng)前比特平面中的新的重要值的長方形掃描區(qū)域的尺寸，后面跟著一個(gè)對(duì)于在掃描區(qū)域內(nèi)每個(gè)以前不重要的數(shù)值是否成為新的重要數(shù)值的指示，以及對(duì)于每個(gè)新的重要系數(shù)的一個(gè)正負(fù)號(hào)比特。
在不背離本發(fā)明的范圍的情況下在本實(shí)施例中步驟的次序可被改變。新的重要值被標(biāo)記，以使得對(duì)于下一個(gè)比特平面，它們被認(rèn)為是重要的。只要在先前的比特平面中沒有數(shù)值變成為新的重要數(shù)值，就沒有重要數(shù)值存在。對(duì)于這種比特平面不發(fā)送對(duì)于重要值的比特。這是例如最高有效比特平面的情形。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，該設(shè)備被使用于混合編碼器中，混合編碼器還包括截?cái)嗥?，用于截?cái)嗫煽s放的比特流，得到以某個(gè)比特速率的輸出信號(hào)。
在有利的實(shí)施例中，該設(shè)備被使用于編碼器中，以便把可縮放比特流放到存儲(chǔ)器中，用于存儲(chǔ)先前的幀。這使得必要的存儲(chǔ)器最小化，從而使得把混合編碼器與存儲(chǔ)器做在單個(gè)芯片上更容易實(shí)行。混合編碼器是通過例如二維數(shù)據(jù)變換和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償而空間地和時(shí)間地編碼的編碼器。
從后面描述的實(shí)施例將明白本發(fā)明的上述的和其它的方面，以及將參照這些實(shí)施例來闡述它們。
在附圖中

圖1顯示按照本發(fā)明、具有長方形掃描區(qū)域的示例性比特平面；圖2顯示按照本發(fā)明的編碼技術(shù)的可視化；圖3顯示按照本發(fā)明的示例性實(shí)施例；圖4顯示按照本發(fā)明、可縮放圖象編碼方法的例子；圖5和6顯示應(yīng)用于攝象機(jī)系統(tǒng)的按照本發(fā)明的混合編碼器，其中混合編碼器使用可縮放編碼器以便把可縮放比特流放到存儲(chǔ)器中；圖7顯示攝象機(jī)系統(tǒng)，包括按照本發(fā)明的、另一個(gè)混合編碼器，它使用可縮放編碼器，把可縮放比特流放到混合編碼器的輸出端；以及圖8顯示用于譯碼由圖7的混合編碼器產(chǎn)生的可縮放比特流的譯碼器。
這些圖只顯示對(duì)于了解本發(fā)明必須的那些單元。
為了產(chǎn)生可被截?cái)嗟谋忍亓?，最重要信息?yīng)當(dāng)首先被發(fā)送，后面跟隨以后的精細(xì)化信息。在離散余弦變換(DCT)編碼方案(這是對(duì)于本發(fā)明優(yōu)選的方案)的情形下，圖象被劃分成例如8×8象素的長方塊。每個(gè)塊被分開地用二維DCT變換。結(jié)果的DCT系數(shù)被量化，和以漸進(jìn)的方式被發(fā)送和存儲(chǔ)，以使得最重要的信息首先被發(fā)送。這是通過接連的量化而完成的，其中編碼殘余逐步被減小。在變換后，圖象的大多數(shù)能量集中在低頻率的系數(shù)中，其余部分的系數(shù)具有非常小的數(shù)值。這意味著，在最高有效比特平面上有許多零。
比特平面(BP)是包括具有一定重要性的傳輸系數(shù)的比特的平面。圖1上顯示了這樣的比特平面的一個(gè)例子。這個(gè)比特平面BP包括對(duì)于具有一定重要性的每個(gè)變換系數(shù)(8×8)的一個(gè)比特。包括所有變換系數(shù)的最高有效比特的比特平面被稱為最高有效比特平面(BPMSB)。而且，較低有效比特構(gòu)成各自的較低有效比特平面。圖1還顯示具有尺寸(RMAX＝3和CMAX＝4)的長方形掃描區(qū)域，其中RMAX是最大行數(shù)和CMAX是最大列數(shù)。應(yīng)當(dāng)指出，位置(0，0)代表DC系數(shù)的一個(gè)比特。
圖2給出按照本發(fā)明的編碼方法的圖形可視化，該方法將在下面說明。在本實(shí)施例中，DC系數(shù)在比特流的開始處整個(gè)地被發(fā)送。其它的DCT系數(shù)被從最高有效比特平面BPMSB開始逐個(gè)比特平面地編碼以及被發(fā)送(不計(jì)算正負(fù)號(hào)平面)。雖然這是對(duì)于例如混合編碼器的優(yōu)選實(shí)施例，但也有可能以與其它DCT系數(shù)相同的方式編碼該DC系數(shù)，即，逐個(gè)比特平面地編碼。盡管要編碼每個(gè)比特平面，但仍在重要的和非重要的系數(shù)之間進(jìn)行區(qū)分。重要系數(shù)(SC)是已發(fā)送其一個(gè)或多個(gè)比特(在較高有效比特平面上)的系數(shù)。非重要系數(shù)是還沒有發(fā)送其比特的系數(shù)。如果該系數(shù)在以前的比特平面上的所有比特都是零，就是這種情形。只要一個(gè)系數(shù)具有零，它就被看作為非重要的。
重要的和非重要的系數(shù)具有不同的概率分布。重要系數(shù)的當(dāng)前比特平面中的比特是零或是一的概率大約相等。所以，嘗試更有效地發(fā)送它，沒有多少好處。然而，非重要系數(shù)中的比特非?？赡苁橇?。而且，因?yàn)镈CT(和典型的圖象)的性質(zhì)，重要的和非重要的系數(shù)趨于聚集成組。這使得我們能夠通過劃分區(qū)域技術(shù)有效地發(fā)送許多“非重要的零”。
起始地，所有的系數(shù)都被標(biāo)記為非重要的。然后，從最高有效比特平面BPMSB起，開始編碼。關(guān)于在當(dāng)前比特平面上是否找到任何非重要比特變成為重要比特(即，當(dāng)以前的非重要系數(shù)具有一個(gè)非零比特時(shí))的一個(gè)指示(例如，如圖2所示的一個(gè)比特0或1)被發(fā)送。如果已發(fā)現(xiàn)這些所謂的新的重要系數(shù)(NSC)，則它們的位置借助于圖1所示的長方形掃描區(qū)域被發(fā)送。在新的重要系數(shù)定位以后，它們的正負(fù)號(hào)比特被發(fā)送。下面給出發(fā)送NSC的位置的方法。對(duì)于新的重要系數(shù)的比特不必被發(fā)送，因?yàn)樗鼈兛偸?。否則，系數(shù)會(huì)保持為非重要的。上述的過程對(duì)于每個(gè)比特平面(BPMSS…BPLSB)重復(fù)進(jìn)行，直至滿足某個(gè)停止準(zhǔn)則為止，例如，某個(gè)比特速率或質(zhì)量，或只是因?yàn)樗械谋忍仄矫?BPMSB…BPLSB)已被放到比特流中。
對(duì)于一定的比特平面，在關(guān)于當(dāng)前比特平面中是否存在新的重要系數(shù)的指示被發(fā)送以前，重要系數(shù)的比特(零和非零)被自動(dòng)發(fā)送。因?yàn)樗邢禂?shù)在過程開始時(shí)被標(biāo)記為非重要的，所以對(duì)于最高有效比特平面BPMSB不存在重要系數(shù)，以及只有對(duì)于新的重要系數(shù)的比特被發(fā)送。這些新的重要系數(shù)然后被標(biāo)記為重要的。這意味著當(dāng)下一個(gè)比特平面被處理時(shí)，這些系數(shù)是重要的，以及它們的比特被自動(dòng)發(fā)送。如果沒有發(fā)現(xiàn)新的重要系數(shù)，則發(fā)送一個(gè)指示(例如，零比特)，以及編碼進(jìn)行到下一個(gè)比特平面。
如上所述，為了編碼新的重要系數(shù)的位置，使用長方形掃描區(qū)域。掃描區(qū)域表示其中已發(fā)現(xiàn)新的重要系數(shù)的區(qū)域。掃描區(qū)域的尺寸由新的重要系數(shù)的最外面位置確定。參照?qǐng)D1，RMAX表示最大行數(shù)(這里是3)，以及CMAX表示最大列數(shù)(這里是4)，其中新的重要系數(shù)已被找到。因?yàn)閽呙鑵^(qū)域只表示其中已找到新的重要系數(shù)的最大區(qū)域，所以精確的位置仍舊需要被發(fā)送。這是通過發(fā)送對(duì)于在掃描區(qū)域內(nèi)每個(gè)新的重要系數(shù)的單個(gè)比特來表示該系數(shù)是否成為重要的，而完成的。由于它對(duì)于已是重要的那些系數(shù)不需要發(fā)送一個(gè)比特(在DC系數(shù)已被分開地發(fā)送的情況下對(duì)于該系數(shù)也不需要)，所以這種位置編碼是非有效的。
編碼是基于觀察具有較大的幅度的系數(shù)趨于接近較低的水平或垂直頻率。所以，在現(xiàn)有技術(shù)中，使用Z字形或?qū)蔷€掃描次序。這些掃描次序是信號(hào)無關(guān)的，以及假定數(shù)據(jù)被集中在變換塊的左上方三角區(qū)域。雖然這個(gè)假定平均來說是正確的，但本發(fā)明是基于這樣的觀點(diǎn)各個(gè)DCT塊常常具有對(duì)于水平或垂直方向的偏離。所以，如上所述的依賴于信號(hào)的長方形掃描區(qū)域(也是在左上角，即在較低的頻率處開始)產(chǎn)生對(duì)系數(shù)的更有效的編碼。這個(gè)區(qū)域的掃描可以以任意方式完成，只要編碼器和相應(yīng)的譯碼器在這個(gè)掃描上同步。可能的掃描次序，例如是對(duì)角線，Z字形的，垂直的或水平的。
長方形掃描區(qū)域不單可以是各個(gè)塊間不同的，也可以是在同一個(gè)塊內(nèi)各個(gè)比特平面間不同的。當(dāng)對(duì)于某個(gè)比特平面在一個(gè)塊內(nèi)沒有找到新的重要系數(shù)，則不規(guī)定掃描區(qū)域。在這種情況下，只發(fā)送一個(gè)比特，表示不存在新的重要系數(shù)。
應(yīng)當(dāng)指出，在上述的實(shí)施例中，當(dāng)前比特平面的重要系數(shù)在比特流中被插入在對(duì)于同一個(gè)比特平面的分區(qū)信息和新的重要系數(shù)之前。在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，這個(gè)次序可被改變。重要系數(shù)在比特流中，例如，可被插入在有關(guān)新的重要系數(shù)的信息之后。
如果代表新的重要系數(shù)的比特流的一部分被熵編碼，例如被算術(shù)編碼，則會(huì)以附加復(fù)雜性為代價(jià)而達(dá)到編碼性能的提高。分區(qū)信息，例如，可以被Huffman編碼。
圖3顯示按照本發(fā)明的示例性實(shí)施例，包括DCT變換器1，可縮放編碼器2和截?cái)嗥鱐3?？煽s放編碼器2包括比特平面開關(guān)檢測(cè)器(BPS)20，掃描單元(RMAX/CMAX)21，重要系數(shù)的索引器(ISC)22和輸出復(fù)接器23。描述數(shù)字化圖象的輸入信號(hào)在DCT1中被DCT變換，得出信號(hào)S。在可縮放編碼器2中，DC系數(shù)被放置在輸出復(fù)接器23中。在DC系數(shù)被放置在復(fù)接器23后，在ISC22中被索引的重要系數(shù)SC的比特被轉(zhuǎn)發(fā)，用于在BPS 20中檢測(cè)的當(dāng)前比特平面。在掃描單元21中，對(duì)于從最高有效比特平面BPMSB到最低有效比特平面BPLSB的任何新的重要系數(shù)，選擇長方形掃描區(qū)域。如果存在新的重要系數(shù)，則RMAX和CMAX的數(shù)值被確定和被放置在復(fù)接器23中，后面跟隨對(duì)于新的重要系數(shù)NSC的比特。如已討論的，這些比特包括NSC的位置和正負(fù)號(hào)比特。這個(gè)處理過程對(duì)于在BPS 20中檢測(cè)的、每下一個(gè)比特平面重復(fù)進(jìn)行。產(chǎn)生的可縮放比特流0然后可通過在截?cái)嗥?中只在想要的位置處截?cái)啾忍亓?，而被截?cái)嗟较胍谋忍厮俾省?br> 由(DCT)塊組成的整個(gè)圖象可以通過分開地編碼所有的DCT塊和以掃描方式把它們連在一起，而被編碼。圖4上顯示了編碼整個(gè)圖象的另一種方法。圖象以可縮放的方式被發(fā)送，不是通過把分開的DCT塊(DCT_1到DCT_N)連在一起(以及如果想要的話，進(jìn)行截?cái)?，而是通過循環(huán)掃描編碼的DCT塊和只發(fā)送各個(gè)塊DCT_i(i＝1到N)的編碼的變換系數(shù)(P1，P2，…)的一部分，例如一個(gè)或幾個(gè)比特。下一掃描過程然后得到DCT塊編碼的變換系數(shù)的下一個(gè)部分。在選定部分中的比特?cái)?shù)可以對(duì)于每個(gè)塊或?qū)τ诿總€(gè)掃描過程不同，例如這取決于編碼的變換系數(shù)部分的重要性，如圖4對(duì)于部分P3所顯示的。也可能選擇某些比特，它們代表某個(gè)重要性的數(shù)據(jù)或某個(gè)系數(shù)，由對(duì)于不同的塊的不同的比特量表示。如果某個(gè)DCT塊不具有在掃描過程中需要具有的某個(gè)重要性的編碼的部分，則可跳過特定的DCT塊。這是在圖4上顯示的，其中塊DCT_2在第三次掃描(P3)中被跳過，因?yàn)镈CT_2不再包含任何編碼的變換系數(shù)，即代碼已用完。有可能在某個(gè)掃描過程中跳過一個(gè)塊，因?yàn)橹匾詢H低于所要求的，如DCT_4的第四掃描過程中顯示的。還有可能在下一個(gè)掃描過程中選擇這個(gè)塊DCT_4的編碼的變換系數(shù)的下一個(gè)部分。這樣，得到一種整個(gè)圖象的可縮放編碼，而不是當(dāng)所有的DCT塊被單獨(dú)地編碼和以掃描方式連在一起時(shí)所得到的塊狀的可縮放編碼。
混合視頻壓縮方案，諸如MPEG2和H.263使用圖象存儲(chǔ)器用于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償編碼。在VLSI實(shí)施方案中，因?yàn)閳D象的大的尺寸，它通常被存儲(chǔ)在外部RAM中。為了減小總的系統(tǒng)花費(fèi)，在貯存以前的圖象的壓縮因子建議為4到5，這使得圖象存儲(chǔ)器能夠嵌入到編碼器IC本身中。在DCT域編碼器中，輸入信號(hào)直接進(jìn)行編碼環(huán)路外面的DCT(見圖5和6)。這意味著，需要在DCT域中執(zhí)行運(yùn)動(dòng)估值和補(bǔ)償。本地譯碼只執(zhí)行去量化(IQ)和逆MC(IMC)。為了利用在量化(Q)后的大量零系數(shù)(在IQ后仍舊存在)，在貯存以前使用按照本發(fā)明的可縮放編碼器(LLC)(類似于圖3所示的可縮放編碼器2)?？煽s放編碼方法固有地是無損的，但如果必要的話，可以從比特流被量化。用于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膩碜源鎯?chǔ)器(MEM)的提取由可縮放譯碼器(LLD)執(zhí)行。應(yīng)當(dāng)指出，幾乎所有的編碼器部分現(xiàn)在位于DCT域，而對(duì)于傳統(tǒng)的非DCT域編碼器，只有有限的部分位于DCT域。
為了控制和保證實(shí)際的貯存，可縮放壓縮如上述的那樣被使用。
圖5顯示包括按照本發(fā)明的第一DCT域混合編碼器的攝象機(jī)系統(tǒng)。混合編碼器在這種情況下是所謂的“PIPI”編碼器，表示它編碼交替的I(內(nèi)部的)和P(之間的)幀。攝象機(jī)系統(tǒng)包括攝象機(jī)4和混合編碼器5。由攝象機(jī)4產(chǎn)生的信號(hào)首先在DCT 50中被DCT變換。此后，變換的信號(hào)在ME 51中被進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估值，以及在MC 52中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)在Q 53中被量化。量化的信號(hào)被Z字形掃描器(ZZ)58，游程長度編碼器(RLE)59和可變長度編碼器(VLE)60進(jìn)一步處理，得到例如MPEG編碼信號(hào)。量化的信號(hào)在LLC 54中進(jìn)一步被可縮放編碼，此后，被放在存儲(chǔ)器55。存儲(chǔ)器55的所需要的尺寸可以由編碼器5本身的緩存/速率控制機(jī)制來保證。這是因?yàn)閷?shí)際上只有內(nèi)部幀I的系數(shù)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器55中。對(duì)于其中編碼器花費(fèi)和編輯能力比起壓縮比更重要的應(yīng)用(諸如貯存應(yīng)用)，這是合適的編碼器。環(huán)路存儲(chǔ)器55剛好被放置在量化器53的后面(通過LLC54)，它幾乎完全利用父編碼器的作用。為了得到可被使用于運(yùn)動(dòng)估值器51的重新構(gòu)建的幀，編碼器還包括可縮放譯碼器LLD 56和逆量化器IQ 57；二者被耦合到存儲(chǔ)器55?？煽s放譯碼器LLD 56執(zhí)行可縮放編碼器LLC 54的逆操作。
在對(duì)于較低的比特速率所需要的較高的壓縮比下，必須使用接連的P幀。圖6上顯示包括多個(gè)P幀編碼器7的攝象機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。類似于圖5，編碼器7包括DCT 70，ME 71，MC 72，Q 73，ZZ 80，RLE81和VLE 82。Q 73通過IQ 74被耦合到逆運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器(IMC)75，得到重新構(gòu)建的信號(hào)。在幀間編碼的幀P之間，未規(guī)定數(shù)目的非零系數(shù)現(xiàn)在可滑動(dòng)通過IMC機(jī)構(gòu)75直接送到環(huán)路存儲(chǔ)器78，旁路了Q 73。活動(dòng)地控制貯存要求的方法是量化進(jìn)入環(huán)路存貯器78的信號(hào)。只要圖象質(zhì)量持續(xù)(顯著地)比起編碼器的目標(biāo)輸出質(zhì)量高，則某些量化量是允許的，以及接連的P幀的數(shù)目被限制。這個(gè)量化是按照可縮放的編碼原理、通過只除去每個(gè)DCT塊的某個(gè)百分?jǐn)?shù)的比特流而被執(zhí)行的。分開的緩存器控制機(jī)構(gòu)可以給出圖象內(nèi)容的概貌，以及動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)這個(gè)百分?jǐn)?shù)。對(duì)于在LLD 79中執(zhí)行的譯碼階段，不需要該量化信息。附加量化是由截?cái)嗥鱐 77對(duì)LLC 76產(chǎn)生的可縮放比特流執(zhí)行的。如果非零系數(shù)的數(shù)目高于可被接受的數(shù)目，則通過切換到塊內(nèi)，來采用回退機(jī)制。圖5和6所示的實(shí)施例產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的MPEG或類似的編碼比特流。這個(gè)比特流可被標(biāo)準(zhǔn)譯碼器譯碼。
雖然在上述的實(shí)施例中，在編碼器內(nèi)使用可縮放的編碼，即把可縮放比特流放到環(huán)路存儲(chǔ)器中，但可縮放編碼也可被使用來把可縮放比特流發(fā)送到遠(yuǎn)端譯碼器。接收機(jī)然后需要用于譯碼可縮放比特流的裝置。圖7顯示包括攝象機(jī)4和混合編碼器9的攝象機(jī)系統(tǒng)?；旌暇幋a器9包括運(yùn)動(dòng)估值器(ME)90，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器(MC)91，DCT變換器92，可縮放編碼器(LLC)93(見圖3)，熵編碼器(EC)94(可任選的)和截?cái)嗥?T)95。編碼器還包括熵譯碼器(ED)96(可任選的)，可縮放譯碼器(LLD)97，逆DCT變換器(IDCT)98，逆運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器(IMC)99和存儲(chǔ)器(MEM)100。代替用標(biāo)準(zhǔn)的Z字形掃描、游程長度編碼和可變長度編碼，可縮放編碼器LLC 93被使用來把可縮放比特流放在混合編碼器9的輸出端?？煽s放比特流在EC 94中被熵編碼，例如算術(shù)或Huffman編碼。按照?qǐng)D7的實(shí)施例包括在輸出路徑上的截?cái)嗥?T)95，它截?cái)嗫煽s放比特流，得到按想要的比特速率的輸出比特流BS。這個(gè)實(shí)施例提供方便的、低復(fù)雜性的比特速率控制，它比起使用反饋環(huán)路調(diào)整量化器的實(shí)施例更快速和更好地調(diào)整比特速率。圖7所示的實(shí)施例與圖5和6所示的實(shí)施例的組合是可行的。如果不要求運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，則可以使用主要包含DCT 92，可縮放編碼器LLC 93和截?cái)嗥鱐 95的實(shí)施例(類似于圖3)。
因?yàn)閳D7的實(shí)施例的輸出不是標(biāo)準(zhǔn)的MPEG-2輸出，所以需要非MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)譯碼器以譯碼比特流BS。圖8上顯示包括可縮放譯碼器11的接收機(jī)?？煽s放比特流BS在譯碼器11中被接收，具體地是在熵譯碼器111中。比特流BS的源可以是貯存媒體10，但也可以是在某種媒體上的傳輸。在熵譯碼后，比特流BS在LLD 112中被可縮放譯碼。譯碼器的另一些單元是逆DCT變換器(IDCT)113，逆運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器(IMC)114和存儲(chǔ)器(MEM)115，它們類似于編碼器9中它們的對(duì)應(yīng)部分。受到截?cái)嘤绊懙南禂?shù)的比特可被譯碼器11設(shè)置為零、預(yù)期的數(shù)值、或隨機(jī)值。譯碼的比特流可以在顯示器D 12上被顯示。取決于編碼器的復(fù)雜性，可以省略ED 111或IMC 114以及MEM 115。
總之，本發(fā)明提出用于編碼信號(hào)得出可縮放比特流的方法和設(shè)備。信號(hào)包括數(shù)值塊。每個(gè)塊由一系列比特平面代表，以及數(shù)值以降低的比特平面有效性的次序被掃描和被發(fā)送。對(duì)于每個(gè)比特平面，掃描和發(fā)送是在長方形掃描區(qū)域中從塊的頂角(通常是左上角)開始進(jìn)行的。優(yōu)選地，掃描和發(fā)送對(duì)于每個(gè)塊單獨(dú)地進(jìn)行。產(chǎn)生的比特流通過只在想要的位置處截?cái)啾忍亓?，而被量化成想要的比特速率。起始地，所有的?shù)值被標(biāo)記為非重要的。對(duì)于每個(gè)比特平面，為每個(gè)重要的數(shù)值即，在先前的比特平面中成為新的重要的數(shù)值發(fā)送一個(gè)比特。除了重要的數(shù)值以外，發(fā)送一個(gè)關(guān)于在當(dāng)前比特平面中任何非重要的數(shù)值是否變成為新的重要數(shù)值的指示。長方形掃描區(qū)域的尺寸對(duì)于在當(dāng)前比特平面中新的重要數(shù)值被選擇和被發(fā)送。這后面跟隨一個(gè)對(duì)于在掃描區(qū)域內(nèi)每個(gè)先前非重要的數(shù)值是否變成為新的重要數(shù)值的指示，以及對(duì)于每個(gè)新的重要數(shù)值的一個(gè)正負(fù)號(hào)比特。此后，處理下一個(gè)比特平面。這些數(shù)值可以是變換系數(shù)。
應(yīng)當(dāng)指出，上述的實(shí)施例是顯示而不是限制本發(fā)明，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠在不背離附屬權(quán)利要求的范圍情況下設(shè)計(jì)許多替換實(shí)施例。圖象可被分成子圖象，其中本發(fā)明應(yīng)用于子圖象而不是圖象。在權(quán)利要求中，被放置在括號(hào)之間的任何參考符號(hào)不應(yīng)被認(rèn)為是限制權(quán)利要求的。單詞“包括”并不排除在權(quán)利要求中所列出以外的、其它單元或步驟的存在。本發(fā)明可以借助于包括幾個(gè)不同的單元的硬件，和借助于適當(dāng)?shù)鼐幊痰挠?jì)算機(jī)，而被實(shí)施。在列舉幾個(gè)裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的幾個(gè)可以由同一個(gè)硬件項(xiàng)目來實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種編碼(2)包括數(shù)值塊的信號(hào)(S)以便得到可縮放比特流(O，BS)的方法，該方法包括以下步驟把每個(gè)塊表示(20)為一系列比特平面(BP)，其中數(shù)值的最高有效比特形成最高有效比特平面(BPMSB)和數(shù)值的各個(gè)較低有效比特形成較低有效比特平面；以及以降低的比特平面(BP)有效性的次序掃描和發(fā)送(21，23)這些數(shù)值；其中對(duì)于每個(gè)比特平面，掃描和發(fā)送(21，23)步驟在長方形掃描區(qū)域(RMAX，CMAX)中從塊的頂角開始執(zhí)行。
2.如權(quán)利要求1要求的方法，其中數(shù)值是變換系數(shù)。
3.如權(quán)利要求1要求的方法，其中編碼(2)對(duì)于每個(gè)塊單獨(dú)地執(zhí)行，以便得出對(duì)于各自的各個(gè)塊的各自可縮放比特流。
4.如權(quán)利要求1要求的方法，其中掃描和發(fā)送步驟(21，23)包括起始地把所有數(shù)值標(biāo)志(22)為非重要的；以及對(duì)于每個(gè)比特平面(BPMSB，…，BPLSB)執(zhí)行以下的步驟，直至滿足停止準(zhǔn)則為止-發(fā)送(22，23)在當(dāng)前比特平面(BP)中的每個(gè)重要值(SC)的一個(gè)比特；-發(fā)送(21，23)一個(gè)指示，表示在當(dāng)前比特平面中任意的非重要值是否成為新的重要數(shù)值；以及-選擇和發(fā)送(21，23)對(duì)于在當(dāng)前比特平面中的新的重要值的長方形掃描區(qū)域的尺寸(RMAX/CMAX)，后面跟著一個(gè)對(duì)于在掃描區(qū)域內(nèi)每個(gè)以前不重要的數(shù)值是否成為新的重要數(shù)值(NSC)的指示，以及對(duì)于每個(gè)新的重要數(shù)值(NSC)的一個(gè)正負(fù)號(hào)比特。
5.如權(quán)利要求4要求的方法，其中代表新的重要數(shù)值(NSC)的部分比特流被熵編碼。
6.如權(quán)利要求3要求的方法，其中可縮放比特流是通過循環(huán)地和順序地掃描各自的各個(gè)塊的各個(gè)可縮放比特流(DCT_1…DCT_N)的選定部分(P1，P2，…)而得到的。
7.一種用于編碼(2)包括數(shù)值塊的信號(hào)(S)以便得到可縮放比特流(O，BS)的設(shè)備(2)，該設(shè)備包括用于把每個(gè)塊表示(20)為一系列比特平面(BP)的裝置，其中數(shù)值的最高有效比特形成最高有效比特平面(BPMSB)和數(shù)值的各個(gè)較低有效比特形成較低有效比特平面；以及用于以降低的比特平面(BP)重要性的次序掃描和發(fā)送(21，23)這些數(shù)值的裝置；其中對(duì)于每個(gè)比特平面，用于掃描和發(fā)送(21，23)的裝置被安排成在長方形掃描區(qū)域(RMAX，CMAX)中從塊的左上角開始執(zhí)行掃描和發(fā)送。
8.一種編碼器(9)，它包括如權(quán)利要求7要求的設(shè)備(93)；以及截?cái)嗥?95)，用于以某個(gè)比特速率截?cái)嗫煽s放的比特流(O，BS)。
9.一種編碼器(5，7)，它包括如權(quán)利要求7要求的設(shè)備(54，76)；以及存儲(chǔ)器(55，78)，用于存儲(chǔ)先前的幀；該設(shè)備(54，76)被安排來把可縮放的比特流放在存儲(chǔ)器(55，78)中。
10.一種攝象機(jī)系統(tǒng)，包括攝象機(jī)(4)；以及如權(quán)利要求8或9要求的編碼器(5，7，9)。
11.一種譯碼(11)的方法，包括以下步驟接收(111)組成數(shù)值的可縮放比特流(O，BS)，對(duì)于每個(gè)塊的數(shù)值塊是以降低的比特平面有效性的次序提供的，以及對(duì)于每個(gè)比特平面是在長方形掃描區(qū)域中從塊的左上角開始被掃描；從可縮放的比特流(O，BS)重新產(chǎn)生(112)數(shù)值塊；以及譯碼(113_115)該數(shù)值塊。
12.一種可縮放譯碼器(11)，包括用于接收(111)組成數(shù)值的可縮放比特流(O，BS)的裝置，對(duì)于每個(gè)塊的數(shù)值塊是以降低的比特平面有效性的次序提供的，以及對(duì)于每個(gè)比特平面是在長方形掃描區(qū)域中從塊的左上角開始被掃描；用于從可縮放的比特流(O，BS)重新產(chǎn)生(112)數(shù)值塊的裝置；以及用于譯碼(113_115)該數(shù)值塊的裝置。
13.一種接收機(jī)，包括如權(quán)利要求12要求的可縮放譯碼器(11)；以及用于輸出譯碼的數(shù)值的裝置(12)。
14.一種組成數(shù)值塊的可縮放的比特流(BS)，對(duì)于每個(gè)塊的數(shù)值是以降低的比特平面有效性的次序提供的，以及對(duì)于每個(gè)比特平面是在長方形掃描區(qū)域中從塊的左上角開始被掃描。
15.一種貯存媒體(10)，其特征在于，如權(quán)利要求14要求的可縮放比特流(BS)被記錄在貯存媒體(10)中。
全文摘要
本發(fā)明提出用于編碼信號(hào)(S)得出可縮放比特流(0)的方法和設(shè)備。信號(hào)(S)包括數(shù)值塊。每個(gè)塊由一系列比特平面代表(20),以及數(shù)值以降低的比特平面有效性的次序被掃描和被發(fā)送(21,23)。對(duì)于每個(gè)比特平面,掃描和發(fā)送(21,23)是在長方形掃描區(qū)域(R
文檔編號(hào)H04N5/225GK1336078SQ00802432
公開日2002年2月13日 申請(qǐng)日期2000年8月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月27日
發(fā)明者R·P·克萊霍爾斯特, R·J·范德弗羅伊滕 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司