CN101064515B - 可增进译码效能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可增进译码效能的方法，并涉及一种译码装置，包括一可变长度译码模块及一缓冲器。该可变长度译码模块译码被以可变长度编码方式进行编码的一编码数据，以得到一译码数据。该缓冲器缓冲该可变长度译码模块译码所得的该译码数据，且当对该译码数据进行后续处理的一后续模块自该缓冲器读取该译码数据后，该缓冲器随即清除该缓冲器被读取的部分以维持该缓冲器的未使用区的内容为0，其中该未使用区为该缓冲器中除了未读取的该译码数据以外的部分。本发明所述的可增进译码效能的方法，可节省可变长度译码模块68.7％～97.4％的处理时间，而大幅提升译码过程整体的效能。

Description

可增进译码效能的方法

技术领域

本发明是有关于视频或音频译码，特别是有关于可变长度译码(Variable Length Decoding，VLD)。

背景技术

可变长度编码(Variable Length Coding，VLC)是一种运用于多媒体文件编码的技术，能大幅的减少编码后的数据量，从而减少数据传输所需的频宽或储存所占据的空间。可变长度编码已运用于许多格式的视频或音频编码，例如运动图像专家组(Motion Picture Experts Group，MPEG)编码。当然，当编码的数据进行播放时，需事先以可变长度译码(Variable LengthDecoding，VLD)将数据进行译码，才可还原数据。

图1A为一运动图像专家组编码模块(MPEG Coder)100的区块图。运动图像专家组编码模块100包括移动估计(motionestimation)模块102、离散余弦变换(Discrete  CosineTransformation，DCT)模块104、量化(quantization)模块106以及可变长度编码模块108。移动估计模块102首先比较输入影像与参考影像以得到影像差异。接着，离散余弦变换模块104将影像差异转换为离散余弦变换值。当量化模块106将离散余弦变换值量化后，可变长度编码模块108接着进行可变长度编码，以得到最终的编码数据。

图1B为一运动图像专家组译码模块(MPEG Decoder)150的区块图。运动图像专家组译码模块150包括可变长度译码模块152、反量化(inverse quantization)模块154、反离散余弦变换(Inverse Discrete Cosine Transformation，IDCT)模块156以及移动补偿(motion compensation)模块158。可变长度译码模块152首先将编码数据以可变长度译码方式还原为译码数据，接着反量化模块154将译码数据反量化为离散余弦变换值。接着，反离散余弦变换模块156将离散余弦变换值还原为影像差异，最后移动补偿模块158借影像差异对影像进行补偿以得到输出端的影像。

然而，图1B的可变长度译码模块152于译码数据时必须花费大量时间于输出一连串的零值，以作为译码后的数据。据统计，可变长度译码模块152输出的译码数据中，约有70％～98％为上述的连续零值。

输出连串零值的场合至少有4种，包括在读取到区块数据终点码(End Of Block，EOB)、编码区块数据样式(Coded BlockPattern，CBP)位为0、读取到一跳过宏块数据码(SkippedMacroblock)以及在译码编码数据的运行级别对(run-level pair)等等场合。图2A显示一包含区块数据终点码EOB202的区块数据200。可变长度译码模块152译码后得到的译码数据是由一连串的区块数据(block data)所组成的包含8×8见方(64个)的数据值。当可变长度译码模块152于接收到的编码数据中读取到一区块数据终点码EOB时，如图2A中解译完值为5的像素值202后若遇到区块数据终点码(其值为二位“10”)，则可变长度译码模块152输出的译码数据的区块数据200中出现于值为5的像素值202后方的数据值皆为0，如204部分所示，其中因区块数据终点码EOB仅会在编码数据中出现但不会被译码出，因此在图2A中不会看到此终点码。

此外，译码数据的每六个区块数据组成一宏块数据(macroblock)，包括4个Y区块数据与从4个Y区块数据中取样出的1个Cb数据区块与1个Cr数据区块，其中4个Y区块数据如图2B中212所示。而可变长度译码模块152读取的编码数据中包含一编码区块数据样式位，该位可指示一宏块数据中哪几个区块数据的值全为0。因此，当可变长度译码模块152读取到编码数据的区块数据214的编码区块数据样式位为0时，则可变长度译码模块152将输出一整个区块数据的零值。另外，跳过宏块数据码则表示组成一宏块数据的六个区块数据皆全为0，如图2C中的宏块数据222的六个区块数据223～228。因此，当可变长度译码模块152读取到一跳过宏块数据码时，将需输出相当于六个区块数据的零值。

图2D显示一区块数据232被以可变长度编码方式编码为一连串运行级别对(run-level)的过程。一个运行级别对包含两个值，分别为零数值(run)及***值(level)。例如，区块数据232包含一串行数据“1005000008”，于***值1后，首先接续2个零数值，接着为***值5，再接续5个零数值，最后出现***值8。该串行数据经编码后成为1，(2，5)，及(5，8)，其中(2，5)及(5，8)为运行级别对。因此，当可变长度译码模块152译码编码数据的运行级别对时将依据各运行级别对的零数值输出许多零值。

在这些连续输出零值的状况会拖延译码的时间，而造成运动图像专家组译码模块150整体译码效能的低落。因此，若能改进上述缺点以增进可变长度译码的效率，将可大幅增进视频及音频译码的效能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种可增进译码效能的方法，以解决已知技术存在的问题。该方法应用于一可变长度译码模块译码被以可变长度编码方式进行编码的一编码数据以得到一译码数据，而一后续模块对该译码数据进行进一步处理。首先，耦接一缓冲器于该可变长度译码模块与该后续模块之间，以缓冲该可变长度译码模块译码所得的该译码数据。接着，当该后续模块自该缓冲器读取该译码数据后，随即清除该缓冲器被读取的部分，以维持该缓冲器的未使用区的内容为一预设值，其中该未使用区为该缓冲器中未读取的该译码数据以外的部分。最后，若该可变长度译码模块于该编码数据中判读到一零输出指令码，则该可变长度译码模块不将该译码数据内含的零值写入该缓冲器中，并根据该零输出指令码的型态输出数据。

本发明更提供一种译码装置。该译码装置包括一可变长度译码模块，一后续模块以及一缓冲器。该可变长度译码模块译码被以可变长度编码(variable length coding)方式进行编码的一编码数据以得到一译码数据。该缓冲器耦接至该可变长度译码模块与该后续模块，用以缓冲该可变长度译码模块译码所得的该译码数据，且当对该译码数据进行后续处理的该后续模块自该缓冲器读取该译码数据后，该缓冲器随即清除被读取的部分以维持该缓冲器的未使用区的内容为一预设值，其中该未使用区为该缓冲器中未读取的该译码数据以外的部分。

本发明所述的可增进译码效能的方法，可节省可变长度译码模块68.7％～97.4％的处理时间，而大幅提升译码过程整体的效能。

附图说明

图1A为一运动图像专家组编码模块的区块图；

图1B为一运动图像专家组译码模块的区块图；

图2A显示一包含区块数据终点码的区块数据；

图2B显示编码区块数据样式位为0的区块数据的示意图；

图2C显示跳过宏块数据码对应的六个区块数据的示意图；

图2D显示一区块数据被以可变长度编码方式编码为一连串运行级别对的过程；

图3A为依据本发明的译码装置的区块图；

图3B为依据本发明的缓冲器进行写入与读取的流程图；

图4A为依据本发明的缓冲器进行自动清除的示意图；

图4B依据本发明的缓冲器进行自动清除的信号时序图；

图4C显示读取信号被延迟以构成清除信号的细部电路；

图4D显示读取地址被延迟以构成清除地址的细部电路；

图5A为依据本发明的译码装置的部分电路图；

图5B显示区块数据终点信号的时序图；

图5C为零区块数据信号的时序图；

图5D为对应于跳过宏块数据码的零区块数据信号的时序图；

图6为依据本发明的可变长度译码模块译码运行级别对为译码数据的示意图；

图7为依据本发明的可增进译码效能的方法的流程图。

具体实施方式

为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举数较佳实施例，并配合所附图示，作详细说明如下。

图3A为依据本发明的译码装置300的区块图。译码装置300包括一可变长度译码模块302及一缓冲器304。可变长度译码模块302译码被以可变长度编码(variable length coding)方式进行编码的一编码数据，以得到一译码数据。缓冲器304用以缓冲可变长度译码模块302译码所得的译码数据。一反量化模块306自缓冲器304读取可变长度译码模块302输出的译码数据，以进行后续处理。每当反量化模块306自缓冲器304读取译码数据后，缓冲器304随即会清除其内被读取的部分，将被读取的区域清除为一预设值，而该预设值在一较佳状态下为零值。如此则缓冲器304未储存译码数据的区域皆可以维持内容为该预设值的清除状态，以供后续可变长度译码模块302写入译码数据之用。

缓冲器304包含第一存储器307与第二存储器308。第一存储器307与第二存储器308的容量皆可刚好足以储存译码数据的一区块数据量，亦即64个离散余弦变换值。若一离散余弦变换值包含12位，则第一存储器307与第二存储器308的容量为64×12位。可变长度译码模块302会将译码得到的译码数据的多个区块数据依序交替写入第一存储器307与第二存储器308。图3B为依据本发明的缓冲器304写入与读取的流程图350。首先，可变长度译码模块302于步骤352中对编码数据进行译码以得到一起始区块数据，并将其写入第一存储器307。接着，可变长度译码模块302于步骤354中对编码数据进行译码以得到下一区块数据，并将其写入第二存储器308。与此同时，反量化模块306于步骤354中自第一存储器307读取其中储存的区块数据。接着，可变长度译码模块302于步骤356中对编码数据进行译码以得到再下一译码区块数据，并将其写入第一存储器307，与此同时反量化模块306并自第二存储器308读取译码区块数据。步骤354与356将持续进行，每当第二存储器被写入时第一存储器则同步被读取，且当第一存储器写入时第二存储器亦同步被读取，直到所有编码数据于步骤358中均经译码完毕为止。

图4A为依据本发明的缓冲器400进行自动清除的示意图。缓冲器400包括第一存储器402与第二存储器404。如图3B的步骤354所示，当可变长度译码模块写入第二存储器404时，反量化模块则同时自第一存储器402读取上一区块数据。每当反量化模块自第一存储器402读取上一区块数据的一个位置，则缓冲器400会随即自动清除第一存储器402中该区块数据被读取走的该位置为如上述的预设值。同理，当反量化模块自第二存储器404读取区块数据的一个位置，则缓冲器400亦会随即自动清除第二存储器404中该区块数据被读取走的该位置为预设值。当然，为了达到同时对一存储器进行读取与写入，第一存储器402与第二存储器404皆需为双端口(two-port)存储器。

参考图4B，其为依据本发明的缓冲器400进行自动清除的信号时序图。以图4A的情况为例，反量化模块输出一读取信号以启动第一存储器402的读取动作，并输出一读取地址以指定所欲读取的数据。读取信号与读取地址则分别被延迟以构成一清除信号以启动第一存储器402的写入零动作，以及一清除地址以指定所欲读取的位，分别回送至第一存储器402，以执行自动清除。

图4C显示读取信号被延迟以构成清除信号的细部电路，而图4D显示读取地址被延迟以构成清除地址的细部电路。来自反量化模块的读取信号与读取地址分别经过延迟模块426与466，以形成清除信号与清除地址，再回送至第一存储器或第二存储器。亦即，每当反量化模块以图4C的读取信号选取第一存储器或第二存储器，并借图4D的读取地址指定第一存储器或第二存储器的读取地址，被读取信号所选择的第一存储器或第二存储器便会输出位于读取地址的数据。当数据被读取后便应被清除，以重复利用存储器的空间。此时，图4C的被延迟的读取信号形成清除信号以选取第一存储器或第二存储器的写入端，并借图4D的被延迟的读取地址指定第一存储器或第二存储器的写入地址，将零值写入第一存储器或第二存储器的原先的读取地址处，以清空被读取的数据。虽然于图4C中是以零值写入第一存储器及第二存储器，但不一定非用零值，亦可用其他的“预设值”写入第一存储器或第二存储器的原先的读取地址处，以表示存储器的该处内容已被清除，而可供译码模块写入后续数据。

为解决背景技术的可变长度译码模块需不断输出零值的缺点，本发明结合缓冲器上述自动清除的功能，以分别省下可变长度译码模块填入零值的处理时间。图5A为依据本发明的译码装置500的示意图，该译码装置500包括可变长度译码模块502与缓冲器504。当可变长度译码模块502于输入的编码数据中读取并经译码得到一区块数据终点码(End Of Block，EOB)时，由于缓冲器中的区块数据储存区已事先被清除而皆呈零值，则可变长度译码模块502可直接略过同一区块数据的剩余数据部分，而不需不断以零值写入缓冲器504。当读取到区块数据终点码时，可变长度译码模块502会发出一区块数据终点信号以通知缓冲器504。图5B显示区块数据终点信号的时序图。

此外，当可变长度译码模块502读取到编码数据的编码区块数据样式(Coded Block Pattern，CBP)位为0时，则可变长度译码模块502会向缓冲器504发出一零区块数据信号。图5C为零区块数据信号的时序图。当缓冲器504收到零区块数据信号后，则会于反量化模块读取对应的译码区块数据时，直接输出一整个区块数据的0予反量化模块。例如，若一区块数据包含64个数据值，则缓冲器504会输出连续64组零值，以作为对应的译码数据。如此则可变长度译码模块502可节省63(即64-1)个发出零区块数据信号的时脉周期，以进行其他的译码工作。

另外，可变长度译码模块502亦可能于收到的编码数据中读取到一跳过宏块数据码(Skipped Macroblock)。如图2C所示，跳过宏块数据码表示6个区块数据的数据值皆为零值。因此，可变长度译码模块502会连续向缓冲器504发出六个零区块数据信号，零区块数据信号的发送次数可借一计数模块510计算。图5D为对应于跳过宏块数据码的零区块数据信号的时序图。当缓冲器504连续收到六个零区块数据信号后，则会于反量化模块读取对应的六个译码区块数据时，直接输出六个区块数据的0予反量化模块，以作为对应的译码数据。如此则可变长度译码模块502可节省378(即64×6-6)个发出零区块数据信号的时脉周期，以进行其他的译码工作。

图6为依据本发明的可变长度译码模块译码运行级别对为译码数据的示意图。当可变长度译码模块译码编码数据的运行级别对(run-level pair)时，由于一运行级别对包括一零数值(run)及一***值(level)，可变长度译码模块原本需不断输出相当于运行级别对的多个零值。但由于缓冲器会预先自行清除其内容为零，因此可变长度译码模块不需将零值重新写入缓冲器中，只需于写入运行级别对的***值时，将缓冲器的写入地址跳过相当于运行级别对的零数值(run)的储存区域后，再直接将该运行级别对的***值(level)写入缓冲器即可。亦即，运行级别对***值的写入地址为(目前写入地址+运行级别对的零数值个数+1)。例如，图6中对应于时脉2与5的运行级别对的零数值分别为3与2，其***值分别为12与7，因此写入***值12与7的地址分别为5(即1+3+1)与10(即7+2+1)。因此，可变长度译码模块可以节省相当于运行级别对的零数值个数的时脉周期。

图7为依据本发明的可增进译码效能的方法700的流程图。首先于步骤702中耦接一缓冲器于一可变长度译码模块之后，以储存该可变长度译码模块译码一编码数据所得的译码数据。接着，当一后续模块(例如反量化模块)自该缓冲器读取数据后，随即于步骤704中清除该缓冲器被读取的译码数据，以维持该缓冲器的未使用区的内容为零，如图4A～图4D所示。接着，继续于步骤706中储存该可变长度译码模块译码输出的该译码数据至该缓冲器的该未使用区。接下来，则视可变长度译码模块于编码数据中判读到何种型态的零输出指令码而定，该零输出指令码可为区块数据终点码、编码区块数据样式位为0、跳过宏块数据码及运行级别对等情况。若可变长度译码模块于编码数据中判读到上述各式的零输出指令码，则可变长度译码模块无需将译码数据内含的零值写入缓冲器中。以下步骤分别叙述各式的零输出指令码的处理方式。

若该可变长度译码模块于编码数据中读取到一区块数据终点码，则可变长度译码模块于写入该缓冲器时，于步骤708中直接略过目前写入区块数据的剩余数据部分，如图5B所示。接着，若该可变长度译码模块读取到编码数据的一编码区块数据样式位为0时，则该缓冲器于步骤710中直接输出一整个区块数据的零值予该后续模块，如图5C所示。接着，若该可变长度译码模块于编码数据中读取到一跳过宏块数据码，则该缓冲器于步骤712中直接输出六个区块数据的零值予该后续模块，如图5D所示。最后，当该可变长度译码模块对编码数据的运行级别对进行译码时，于步骤714中直接将该运行级别对的***值写入该译码缓冲器中跳过相当于该零数值个数的地址，如图6所示。上述步骤可重复执行，直至所有编码数据均经译码完毕为止。

关于图7的流程说明，亦可为一平行式处理，即步骤708、710、712、714是视零输出指令码的形态为何而选择性执行而毋需依序判断执行。

本发明提供一种可增进译码效能的方法。借一可自动清除其内容的缓冲器，以节省可变长度译码模块重复输出零值的时间。根据统计，在一般的可变长度译码模块输出的译码数据值中，仅仅上述区块数据终点码、编码区块数据样式位为0、跳过宏块数据码以及跳过输出运行级别对的零数值等4种连续输出零值的情况所输出的零值便占据68.7％～97.4％的比重。因此，本发明可节省可变长度译码模块68.7％～97.4％的处理时间，而大幅提升译码过程整体的效能。

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：

100：运动图像专家组编码模块

102：移动估计模块

104：离散余弦变换模块

106：量化模块

108：可变长度编码模块

150：运动图像专家组译码模块

152、302、502：可变长度译码模块

154、306：反量化模块

156：反离散余弦变换模块

158：移动补偿模块

200、214、223-228、232：区块数据

212、222：宏块数据300、500：译码装置

304、400、420、504：缓冲器

307、308、402、404、422、424、462、464：存储器

426、466：延迟模块

441-446、482-486、508：多工器

510：计数模块

Claims (10)

1.一种可增进译码效能的方法，应用于一可变长度译码模块译码被以可变长度编码方式进行编码的一编码数据以得到一译码数据，而一后续模块对该译码数据进行进一步处理，其特征在于，该方法包括：

耦接一缓冲器于该可变长度译码模块与该后续模块之间，以缓冲该可变长度译码模块译码所得的该译码数据；

当该后续模块自该缓冲器读取该译码数据后，随即清除该缓冲器被读取的部分，以维持该缓冲器的未使用区的内容为一预设值，其中该未使用区为该缓冲器中未读取的该译码数据以外的部分；以及

若该可变长度译码模块于该编码数据中判读到一零输出指令码，则该可变长度译码模块不将该译码数据内含的零值写入该缓冲器中，并根据该零输出指令码的型态输出数据。

2.根据权利要求1所述的可增进译码效能的方法，其特征在于，该缓冲器被读取的部分的清除包括：

延迟该后续模块自该缓冲器读取该译码数据所用的读取信号，以得到一清除信号；

延迟该后续模块自该缓冲器读取该译码数据所用的读取地址，以得到一清除地址；以及

依据该清除信号自动将该预设值写入该缓冲器，并以该清除地址作为该缓冲器写入该预设值的写入地址。

3.根据权利要求1所述的可增进译码效能的方法，其特征在于，该缓冲器包括第一存储器与第二存储器，该第一存储器与第二存储器的容量皆刚好足以储存该译码数据的一区块数据量。

4.根据权利要求3所述的可增进译码效能的方法，其特征在于，该译码数据的缓冲包括：

以该可变长度译码模块将译码得到的该译码数据的多个区块数据依序交替写入该第一存储器与该第二存储器；

当该第二存储器被该可变长度译码模块写入的同时，以该后续模块自该第一存储器读取该译码数据的区块数据；以及

当该第一存储器被该可变长度译码模块写入的同时，以该后续模块自该第二存储器读取该译码数据的区块数据。

5.根据权利要求1所述的可增进译码效能的方法，其特征在于，当该零输出指令码指示该可变长度译码模块译码的该编码数据是一运行级别对时，该可变长度译码模块不会将该运行级别对的零数值译码以输入至该缓冲区，而该缓冲器的写入地址会跳过相当于该运行级别对的零数值的储存区域后，直接将该运行级别对的***值写入该缓冲器的该写入地址。

6.根据权利要求1所述的可增进译码效能的方法，其特征在于，当该零输出指令码是一区块数据终点码时，该可变长度译码模块于写入该缓冲器时略过目前写入区块数据的剩余数据部分，而该缓冲器会直接以该预设值取代该目前写入区块数据的剩余数据部分以输出至该后续模块。

7.根据权利要求1所述的可增进译码效能的方法，其特征在于，当该零输出指令码是一编码区块数据样式位且该编码区块数据样式位内含一零位时，该可变长度译码模块于写入该缓冲器时略过该零位所指示的一整个区块数据，而该缓冲器直接输出该整个区块数据的该预设值予该后续模块，以作为对应的该译码数据。

8.根据权利要求1所述的可增进译码效能的方法，其特征在于，当该零输出指令码是一跳过宏块数据码时，该可变长度译码模块于写入该缓冲器时会略过该跳过宏块数据码所指示的一宏块数据，而该缓冲器直接输出该宏块数据的该预设值予该后续模决，以作为对应的该译码数据。

9.根据权利要求8所述的可增进译码效能的方法，其特征在于，该宏块数据包含六个区块数据。

10.根据权利要求1所述的可增进译码效能的方法，其特征在于，该后续模块为一反量化模块，该预设值为一零值。

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