CN106604036A - 数据编码设备和数据编码方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种数据编码设备和数据编码方法。一种数据编码设备，包括：存储器，存储计算机可读指令；一个或多个处理器，被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为：以宏模块单元接收第一视频数据，使用第一视频数据确定第一舍入偏移值，通过将第一舍入偏移值应用到第一视频数据来创建第二视频数据，使用第二视频数据确定与第一舍入偏移值不同的第二舍入偏移值，通过将第二舍入偏移值应用到第一视频数据来创建量化系数。

Description

数据编码设备和数据编码方法
本申请要求于2015年10月16日提交到韩国知识产权局的第10-2015-0144856号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的公开的通过引用全部包含于此。
技术领域
本发明构思的至少一个示例实施例涉及一种数据编码设备和数据编码方法。
背景技术
随着能够再现和存储高分辨率或高质量视频内容的硬件的开发和遍布，对用于对高分辨率或高质量的视频内容进行有效编码或解码的视频编解码器的需求已经增加。根据常规的视频编解码器，通过基于具有预定大小的宏模块的受限编码方法对视频进行编码。
视频编解码器通过使用时间或空间上彼此高度相关的视频图像的特点的预测技术来减少数据量。根据预测技术，使用图像之间的时间或空间上的距离、预测误差等记录图像信息，以使用***图像预测当前图像。
发明内容
根据本发明构思的至少一些示例实施例，一种数据编码设备包括：存储器，存储计算机可读指令；一个或多个处理器，被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为：以宏模块单元接收第一视频数据，使用第一视频数据确定第一舍入偏移值，通过将第一舍入偏移值应用到第一视频数据来创建第二视频数据，使用第二视频数据确定与第一舍入偏移值不同的第二舍入偏移值，并通过将第二舍入偏移值应用到第一视频数据来创建量化系数。
所述一个或多个处理器可被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为根据预测模式或水平值确定第一舍入偏移值。
所述一个或多个处理器可被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为使用第一数据与第二数据之间具有0的水平值的数据的数量确定第二舍入偏移值。
数据编码设备还可包括将第二视频数据进行一维排列，其中，第一数据是一维排列的第二视频数据中最后的具有非0的水平值的数据。
第二数据可以是一维排列的第二视频数据中最接近第一数据的具有非0的水平值的数据。
所述一个或多个处理器可被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为使用预先存储的查找表确定第一舍入偏移值或第二舍入偏移值。
所述一个或多个处理器还可被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为根据第一等式计算第一舍入偏移值或第二舍入偏移值。
舍入偏移计算单元可被设置在量化单元中。
第一视频数据可以是变换到频域的数据。
宏模块单元可包括4×4像素或16×16像素。
根据本发明构思的至少一些示例实施例，一种数据编码设备包括：存储器，存储计算机可读指令；一个或多个处理器，被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为：接收第一视频数据至第n视频数据，基于第一视频数据至第n视频数据确定第一量化系数至第n量化系数，n是等于或大于2的自然数，基于第一量化系数至第n量化系数确定第一舍入偏移值至第n舍入偏移值，通过将第一舍入偏移值至第n舍入偏移值应用到第一量化系数至第n量化系数来确定第一变换量化系数至第n变换量化系数，并根据第一规则将第一变换量化系数至第n变换量化系数进行一维排列。
所述一个或多个处理器可被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为使用一维排列的第一变换量化系数至第n变换量化系数来确定额外的舍入偏移值。
所述一个或多个处理器可被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为：通过使用第一变换量化系数至第n变换量化系数中最后的具有非0的水平值的第k量化系数以及最接近第k量化系数的具有非0的水平值的第k-1量化系数，来确定额外的舍入偏移值。
所述一个或多个处理器可被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为通过使用第k量化系数与第k-1量化系数之间具有0的水平值的量化系数的数量来确定额外的舍入偏移值。
所述一个或多个处理器可被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为使用预先存储在存储器中的查找表确定额外的舍入偏移值。
所述一个或多个处理器可被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为基于第一等式确定额外的舍入偏移值。
根据本发明构思的至少一些示例实施例，一种数据编码设备，包括：存储器，存储计算机可读指令；一个或多个处理器，被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为：接收残差块，将空间域中的视频数据变换成频域中的视频数据以创建变换系数，量化变换系数以创建量化系数，并针对量化系数执行熵编码以生成输出比特流，其中，量化系数包括第一量化系数和不同于第一量化系数的第二量化系数，通过将第一舍入偏移值应用到变换系数来创建第一量化系数，通过将第二舍入偏移值应用到变换系数来创建第二量化系数。
所述一个或多个处理器可被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为使用预先存储的查找表创建量化系数。
所述一个或多个处理器可被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为：基于第一等式计算第一舍入偏移值或第二舍入偏移值，并基于第一舍入偏移值或第二舍入偏移值创建量化系数。
所述一个或多个处理器可被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为基于预测模式或第一量化系数的水平值确定第一舍入偏移值。
所述一个或多个处理器可被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为通过使用第k量化系数与第k-1量化系数之间具有0的水平值的量化系数的数量确定第二舍入偏移值。
第k量化系数可以是最后的具有非0的水平值的第k量化系数，第k-1量化系数是最接近第k量化系数的具有非0的水平值的量化系数。
根据本发明构思的至少一些示例实施例，一种数据编码方法，包括：以宏模块单元接收第一视频数据；使用第一视频数据确定第一舍入偏移值；通过将第一舍入偏移值应用到第一视频数据来创建第二视频数据；使用第二视频数据确定第二舍入偏移值；并通过将第二舍入偏移值应用到第一视频数据来创建量化系数。
可根据预测模式或第一视频数据的水平值确定第一舍入偏移值。
数据编码方法还可包括：在创建第二视频数据的步骤与确定第二舍入偏移值的步骤之间，将包括第二视频数据的多个数据进行一维排列。
可使用第一数据与第二数据之间具有0的水平值的数据的数量来执行确定第二舍入偏移值的步骤。
第一数据可以是第二视频数据中最后的具有非0的水平值的数据。
第二数据可以是第二视频数据中最接近第一数据的最后的具有非0的水平值的数据。
可通过使用预先查找表或通过根据预定等式执行计算，来执行确定第一舍入偏移值或第二舍入偏移值的步骤。
第一视频数据可以是变换到频域的数据。
宏模块单元可包括4×4像素或16×16像素。
根据本发明构思的至少一些示例实施例，一种数据编码设备，包括：存储器，存储计算机可读指令；一个或多个处理器，被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为：接收第一视频数据，基于与第一视频数据关联的预测模式使用查找表确定第一乘法值，基于第一乘法值确定第一舍入偏移值，基于第一舍入偏移值和第一视频数据确定第一量化系数，基于第一量化系数中两个非零的系数值之间的距离确定距离值，基于距离值确定第二乘法值，基于第二乘法值确定第二舍入偏移值，基于第二舍入偏移值和第一视频数据确定第二量化系数，基于第二量化系数确定输出比特流。
基于与第一视频数据关联的预测模式使用查找表确定第一乘法值的步骤可包括：将第一视频数据从空间域变换到频域以创建变换系数，预测模式是与变换系数关联的预测模式。
基于第二量化系数确定输出比特流的步骤可包括：对第二量化系数执行熵编码，以生成输出比特流。
第一量化系数可包括多个第一系数单元，所述多个第一系数单元可包括两个非零系数单元。
确定距离值的步骤可包括：将所述多个第一系数单元进行一维排列；并针对一维排列的所述多个第一系数单元确定两个非零系数单元之间的距离。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明构思的示例实施例，本发明构思的示例实施例的以上以及其他特征和优点将变得更加清楚。附图意在描述本发明构思的示例实施例，而不应被解释为限制权利要求的意图范围。除非明确说明，否则附图将不被视为按比例绘制。
图1是根据本发明构思的至少一个示例实施例的数据编码设备的框图；
图2是示出图1的量化单元的具体模块的框图；
图3至图5是解释根据本发明构思的至少一个示例实施例的数据编码设备的操作的示图；
图6是查找表的示例示图；
图7是示意性示出根据本发明构思的至少一个示例实施例的数据编码设备的部分的框图；
图8是示出根据本发明构思的至少一个示例实施例的数据编码设备的量化单元的具体模块的框图；
图9是顺序地示出根据本发明构思的至少一个示例实施例的编码数据的方法的流程图；
图10是顺序地示出根据本发明构思的至少一些示例实施例中的另一实施例的编码数据的方法的流程图；
图11是示出根据本发明构思的至少一个示例实施例的包括数据编码设备的计算***的框图；
图12是示出用在图11的计算***中的接口的示例的框图。
具体实施方式
在这里公开本发明构思的详细示例实施例。然而，为了描述本发明构思的示例实施例的目的，这里公开的特定结构和功能的细节仅是代表性的。然而，可以以许多替代形式来实现本发明构思的示例实施例，并且示例实施例不应被解释为仅限于这里阐述的实施例。
因此，虽然本发明构思的示例实施例能够具有各种修改和替代形式，但是本发明构思的实施例通过示例的方式在附图中被示出，并将在这里被详细描述。然而，应该理解，不意在将本发明构思的示例实施例限制为所公开的具体形式，而是于此相反，本发明构思的示例实施例将覆盖落入本发明构思的示例实施例的范围内的所有修改、等同物和替代物。贯穿附图的描述，相同的标号表示相同的元件。
将理解，尽管术语第一、第二等可在这里用于描述各种元件，但是这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开来。例如，在不脱离本发明构思的示例实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，类似地，第二元件可被称为第一元件。如在这里使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任意和所有组合。
将理解，当元件被称为“连接”或者“结合”到另一元件时，该元件可被直接地连接到或者结合到该另一元件，或者可存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或者“直接结合”到另一元件时，不存在中间元件。应以类似方式解释用于描述元件之间的关系的其他词语(例如，“在…之间”与“直接在…之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。
这里使用的术语仅为描述具体实施例的目的，而不意在限制本发明构思的示例实施例。除非上下文明确地另有指示，否则如在这里使用的单数形式也意图包括复数形式。还将理解，当在这里使用术语“包括”和/或“包含”时，说明存在叙述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
还应注意，在一些可替代实施方式中，所提出的功能/动作可不按附图中所指出的顺序发生。例如，根据涉及的功能/动作，连续示出的两个附图实际上可被基本同时地执行，或有时可以以相反的顺序被执行。
在这里参照本发明构思的理想实施例(和中间结构)的示意图示来描述本发明构思的示例实施例。因此，由例如制造技术和/或公差导致的图示的形状的变化将被预期。因此，本发明构思的示例实施例不应被解释为受限于这里示出的区域的具体形状，而将包括由例如制造导致的形状的偏差。
虽然可能未示出一些截面图的相应平面图和/或立体图，但是这里示出的装置结构的截面图对沿着平面图中将会示出的两个不同方向和/或沿着立体图中将会示出的三个不同方向扩展的多个装置结构提供支持。所述两个不同的方向可以互相正交，或者可以不互相正交。所述三个不同的方向可包括可与所述两个不同方向正交的第三方向。所述多个装置结构可被整合在同一电子装置中。例如，当在截面图中示出装置结构(例如，存储器单元结构或晶体管结构)时，电子装置可包括将由电子装置的平面图示出的多个装置结构(例如，存储器单元结构或晶体管结构)。所述多个装置结构可被布置在阵列中和/或二维图案中。
用在本公开中的术语‘处理器’可表示例如具有被物理构造为执行期望的操作的电路***的硬件实现的数据处理装置，期望的操作包括例如被表示为包括在程序中的代码和/或指令的操作。上面提到的硬件实现的数据处理装置的示例包括(但不限于)微处理器、中央处理器(CPU)、处理器核，多核处理器、多处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。执行程序代码的处理器是编程的处理器，并因此是专用计算机。
根据本发明构思的至少一个示例实施例，数据编码设备(例如，数据编码设备100和/或包括用于编码数据的设备130的数据编码设备)可包括一个或多个电路或电路***(例如，硬件)或通过一个或多个电路或电路***来实现，所述一个或多个电路或电路***被专门构造为执行和/或控制这里被描述为由数据编码设备(或其元件)执行的操作中的一些操作或全部操作。根据本发明构思的至少一个示例实施例，数据编码设备(例如，数据编码设备100和/或包括用于编码数据的设备130的数据编码设备)可包括存储器和执行计算机可读代码(例如，软件)的一个或多个处理器或通过存储器和执行计算机可读代码的一个或多个处理器来实现，计算机可读代码被存储在存储器中并包括用于使一个或多个处理器执行和/或控制这里被描述为由数据编码设备(或其元件)执行的操作中的一些操作或全部操作的指令。根据本发明构思的至少一个示例实施例，数据编码设备(例如，数据编码设备100和/或包括用于编码数据的设备130的数据编码设备)可通过例如上面提到的硬件和执行计算机可读代码的处理器的组合来实现。软件(也可被称为软件模块)可驻留于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可拆卸硬盘、CD-ROM或本领域已知的任意其他形式的存储介质中。存储介质可连接到一个或多个处理器，并且一个或多个处理器可从存储介质读取信息并可将信息写入到存储介质。可选地，根据本发明构思的至少一些示例实施例，存储介质可与一个或多个处理器集成在一起。根据本发明构思的至少一些示例实施例，所述一个或多个处理器和存储介质可形成专用集成电路(ASIC)的全部或一部分。这样的ASIC可驻留于例如用户终端中。
以下，将参照图1至图6对根据本发明构思的至少一个示例实施例的数据编码设备进行详细描述。
虽然根据本发明构思的至少一个示例实施例的数据编码设备可基于H.264编解码器运行，但是本发明构思的至少一些示例实施例不限于此。与其他视频编解码器(例如，MPEG-2、MPEG-4、H.261和H.263)不同，H.264编解码器应用了可变块大小运动估计、1/4像素运动矢量分辨率和多参考图像运动估计，并因此与其他编解码器相比，H.264编解码器具有提高的压缩性能。
具体地，根据本发明构思的至少一个示例实施例的数据编码设备可通过执行帧内预测和帧间预测来以宏模块单元确定编码模式。根据标准(诸如，MPEG、H.261、H.262、H.263和H.264)的视频编解码器对图像单元中的视频数据进行编码。这里，图像可对应于逐行扫描格式的帧，也可对应于隔行扫描形式的字段(field)。编码的图像被再次解码，然后被存储在解码图像缓冲区(DPB)以在编码之后输入的图像时用作用于运动估计的参考图像。
可将一个图像分割成具有4×4或16×16的像素大小并彼此不重叠的宏模块单元，然后可对图像进行编码。根据图像的当前类型执行针对每个顺序输入的宏模块的帧内预测和帧间预测，从而确定最佳的或(可选地)期望的编码模型。
根据本发明构思的至少一个示例实施例，当当前图像是帧内图像(intrapicture)时，仅执行针对包括在当前图像中的每个宏模块的帧内预测，并当当前图像是帧间图像(inter picture)时，执行针对包括在当前图像中的每个宏模块的帧内预测和帧间预测。以下，帧内图像可用I图像表示，帧间图像可用作包括预测图像(P图像)和双向预测图像(B图像)的含义。
图1是根据本发明构思的至少一个示例实施例的数据编码设备的框图。图2是示出图1的量化单元的具体模块的框图。图3至图5是解释根据本发明构思的至少一个示例实施例的数据编码设备的操作的示图。图6是查找表的示例示图。
参照图1，根据本发明构思的至少一个示例实施例的数据编码设备100接收以宏模块单元输入的视频数据(VD)。数据编码设备100执行帧内预测和帧间预测来以宏模块单元确定编码模式，并根据编码模式以宏模块单元对视频数据(VD)进行编码。
数据编码设备100包括预测单元200、模式确定单元(MD)300、减法器101、变换单元(T)102、量化单元(Q)103、熵编码单元(EC)104、逆量化单元(Q-1)106、逆变换单元(T-1)107、加法器108、解块(deblocking)滤波器(DF)109，上述预测单元200、模式确定单元(MD)300、减法器101、变换单元(T)102、量化单元(Q)103、熵编码单元(EC)104、逆量化单元(Q-1)106、逆变换单元(T-1)107、加法器108、解块滤波器(DF)109中的每个可被实施为电路或电路***、执行计算机可读代码的一个或多个处理器、或者电路或电路***与执行计算机可读代码的一个或多个处理器的组合。数据编码设备100还包括编码图像缓冲器(EPB)105和存储器(MEM)110。
下面参照图2和图8对量化单元103的示例结构进行更详细地讨论。
预测单元200包括针对以宏模块单元输入的视频数据(VD)执行帧内预测的帧内预测单元210，和针对以宏模块单元输入的视频数据(VD)执行帧间预测的帧间预测单元220。预测单元200根据由图像类型分配信号确定的图像的类型(诸如，I图像(即，帧内编码图像)、P图像(即，预测编码图像)和B图像(即，双向预测编码图像))来执行帧内预测和/或帧间预测。当图像类型分配信号(PTA)指示当前编码图像是I图像时，帧间预测单元220被禁用，只有帧内预测单元210被启用，以便执行帧内预测。当图像类型分配信号(PTA)指示当前编码图像是P图像或B图像时，帧内预测单元210和帧间预测单元220二者均被启用，以便分别执行帧内预测和帧间预测。
帧内预测单元210在不参考其他图像的情况下在当前图像中执行用于确定编码模式的帧内预测。帧间预测单元220在P图像的情况下通过参照之前的图像来执行用于确定编码模式的帧间预测，在B图像的情况下通过参考之后的图像来执行用于编码模式的帧间预测。
根据H.264标准，宏模块的可用编码模式被划分为帧间模式和帧内模式。帧间模式包括五种运动补偿模式：SKIP、16×16、8×16、16×8和8×8，并且8×8运动补偿模式包括针对每个子块的三种子模式：8×4、4×8和4×4。帧内模式包括四个16×16帧内预测模式和9个4×4帧内预测模式。
为了将一个宏模块编码成可用编码模式之一，预测单元200可执行如下的率失真优化(RDO)。
帧内预测单元210从前面提到的帧内模式确定用于最小化或(可选地)减小由下面的等式1表示的率失真代价(Jmode)的帧内模式。
[等式1]
Jmode＝DISTmd+Kmd×Rmd
这里，Kmd表示用于模式确定的拉格朗日系数，Rmd表示对候选帧内模式进行编码所需的比特的数量。DISTmd表示重建的宏模块与输入的宏模块之间的像素差的失真。SAD(绝对差的和)、SATD(绝对变换差的和)或SSD(平方差的和)可被用作失真函数。同样地，根据本发明构思的至少一些示例实施例，帧内预测单元210针对每种帧内模式计算Jmode，并将计算的多个Jmode中的最小Jmode(或者，可选地，来自计算的多个Jmode中的低于参考值的Jmode)确定为最小帧内率失真代价(MCST1)。
帧间预测单元220针对除上面提到的SKIP之外的每种帧间模式计算最优运动矢量。最优运动矢量可表示基于帧间率失真代价确定的矢量。例如，根据本发明构思的至少一些示例实施例，最优运动矢量表示候选运动矢量中具有由下面的等式2表示的最小的帧间率失真代价(Jmotion)的运动矢量。[等式2]
Jmotion＝DISTmt+Kmt×Rmt
这里，Kmt表示用于运动估计的拉格朗日系数，Rmt表示用于使用候选模式、候选参考图像和候选运动矢量对数据进行编码所需的比特的数量。DISTmt表示运动补偿的宏模块与输入的宏模块之间的像素差的失真。SAD(绝对差的和)、SATD(绝对变换差的和)或SSD(平方差的和)可被用作失真函数。
通常根据搜索窗口的大小来确定使用何种候选运动矢量。当数据编码设备100使用多个参考图像时，针对最优的或(可选地)期望的运动估计的上述操作针对各个参考图像被反复执行。同样地，帧间预测单元220针对每个候选参考图像、每个候选运动矢量和每种候选帧间模式，计算Jmotion。例如，根据本发明构思的至少一些示例实施例，可能存在多个候选参考图像、多个候选运动矢量和多种候选帧间模式，帧间预测单元220可通过针对来自多个候选参考图像、多个候选运动矢量和多种候选帧间模式中的候选参考图像、候选运动矢量和候选帧间模式的每种组合计算Jmotion来计算多个Jmotion。此外，帧间预测单元220可将计算的多个Jmotion中的最小Jmotion(或者，可选地，来自计算的多个Jmotion中低于参考值的Jmotion)确定为最小帧间率失真代价(MCST2)。
模式确定单元300将最小帧内率失真代价(MCST1)与最小帧间率失真代价(MCST2)进行比较，并确定与它们中的更小值对应的编码模式。模式确定单元300可提供与确定的编码模式、与确定的编码模式对应的参考块(reference block)和运动矢量等有关的信息。
减法器101从输入的宏模块减去从模式确定单元300提供的参考块，因而创建残差块(residual block)。
变换单元102对通过减法器101创建的残差块执行空间变换。离散余弦变换(DCT)、小波变换等可被用作空间变换。作为变换单元102空间变换的结果，变换系数被计算。在这种情况下，当DCT被用作空间变换时，DCT系数被计算，而当小波变换被用作空间变换时，小波系数被计算。
量化单元103量化从变换单元102计算的变换系数。术语“量化”表示用于通过将变换系数分割成预定的或(可选地)期望的区间来将由任意值表达的变换系数变换成离散值的操作。根据本发明构思的至少一些示例实施例，由量化单元103执行的量化的类型可以是标量量化、矢量量化，或者可使用类似的量化类型。如由下面的等式3所表示，通过将变换系数(TC)除以量化步长(Qstep)、与舍入偏移(rounding offset)值相加、然后将获得的值向下舍入为整数的多个过程来执行标量量化。
[等式3]
QC＝TC/Qstep+rounding offset
根据本发明构思的至少一些示例实施例，当小波变换被用作空间变换时，嵌入式量化被(例如，被量化单元103)用作量化。嵌入式量化是改变变换系数的阈值的同时优先对具有超过变换系数的阈值的值的分量进行优先编码的方法，嵌入式量化可包括使用空间冗余执行高效量化。可(例如，由量化单元103)使用的嵌入式量化的示例包括(但不限于)嵌入式零树小波算法(EZW)，多级树集合***(SPIHT，分层树集合分割)、嵌入式零块编码(EZBC)，或者可使用其他类似的示例。熵编码之前的这样的编码处理表示损耗编码处理(loss encoding process)。
根据本发明构思的至少一个示例实施例的数据编码设备100的特点可在于量化单元103。量化单元103可使用变换系数(TC)确定第一舍入偏移值(RO1)，通过(例如，使用等式3)将第一舍入偏移值(RO1)应用到变换系数(TC)来创建第一量化系数(QC1)，使用第一量化系数(QC1)确定第二舍入偏移值(RO2)，并通过(例如，使用等式3)将第二舍入偏移值(RO2)应用到变换系数(TC)来创建第二量化系数(QC2)。关于量化单元103的操作，稍后将描述其细节。
熵编码单元104对由量化单元103量化的第二量化系数(QC2)以及关于帧内预测模式、参考帧数量和运动矢量等的信息进行无损编码，并创建输出比特流(BS)。算术编码(诸如，上下文自适应二进制算术编码(CABAC))和可变长度编码(诸如，上下文自适应可变长度编码(CAVLC))可被熵编码单元104用作无损编码方法。输出比特流(BS)可在缓冲后输出到数据编码设备100的外部。
逆量化单元106、逆变换单元107和加法器108被用于通过解码有损编码的数据(例如，还没有被熵编码单元104无损编码的数据)来恢复重建的图像。逆量化单元106将由量化单元103量化的第二量化系数(QC2)逆量化。这个逆量化处理是量化的逆处理。逆变换单元107逆空间地改变逆量化的结果，并将这个结果提供到加法器108。
加法器108将从逆变换单元107提供的信号与从模式确定单元300提供的参考块相加，以恢复输入的宏模块。由加法器108恢复的宏模块被提供到解块滤波器109，而与恢复的宏模块邻近的块的图像被提供到帧内预测单元210。解块滤波器109针对每个宏模块的边界执行解块滤波。解块滤波的数据被存储在存储器110中，并被用作参考图像。
参考图2，量化单元103可包括量化系数确定单元(QCD)103a、舍入偏移确定单元(ROD)103b和量化系数排列单元(QCO)103c，上述量化系数确定单元103a、舍入偏移确定单元103b和量化系数排列单元103c中的每个可被实施为电路或电路***、执行计算机可读代码的一个或多个处理器、或者电路或电路***与执行计算机可读代码的一个或多个处理器的组合。
量化系数确定单元103a接收变换系数(TC)并确定第一量化系数(QC1)。变换系数(TC)可包括宏模块单元的第一图像数据至第n图像数据(n是2或更大的整数)。这里，宏模块单元可包括(但不限于)4×4或16×16像素。可使用上面的等式3确定第一量化系数(QC1)。
舍入偏移确定单元103b接收变换系数(TC)并确定第一舍入偏移值(RO1)。由舍入偏移确定单元103确定的第一舍入偏移值(RO1)被提供到量化系数确定单元103a，以用于在量化系数确定单元103a中确定第一量化系数(QC1)。
在舍入偏移确定单元103b中，可使用下面的等式4至等式7确定舍入偏移值。
[等式4]
a2Q2 step+λR(n)＞(1-a)2Q2 step+λR(n+1)
[等式5]
[等式6]
[等式7]
舍入偏移值
这里，可根据k值确定舍入偏移值。在这种情况下，可使用预先存储的查找表确定k值。参照图6，对于帧内预测模式和帧间预测模式，可通过量化系数的数据水平值是否为0来确定k1至k4。当k1至k4值被确定时，确定的k1至k4值被应用到上面的等式7，以便确定第一舍入偏移值(RO1)。
量化系数确定单元103a可通过将第一舍入偏移值(RO1)应用到变换系数(TC)来确定第一量化系数(QC1)。此外，量化系数确定单元103a可通过将第二舍入偏移值(RO2)应用到变换系数(TC)来确定第二量化系数(QC2)。将参照图3至图5对确定第二量化系数(QC2)的方法进行描述。这里，使用具有4×4的像素大小的宏模块描述确定第二量化系数(QC2)的方法，但是对本领域技术人员显而易见的是可使用具有其他像素大小的宏模块。
图3示出包括变换系数(TC)的第一视频数据(VD1)，而图4示出包括第一量化系数(QC1)的第二视频数据(VD2)。如在图3和图4中所示，变换系数(TC)和量化系数(QC)均可包括几个系数单元。
例如，图3的变换系数(TC)可包括系数单元a1至系数单元a4、系数单元b1至系数单元b4、系数单元c1至系数单元c4以及系数单元d1至系数单元d4，图4的第一量化系数(QC1)可包括系数单元a11至系数单元a41、系数单元b11至系数单元b41、系数单元c11至系数单元c41以及系数单元d11至系数单元d41。
量化系数排列单元103c接收第一量化系数(QC1)以根据预定的或(可选地)期望的规则来将第一量化系数(QC1)的系数单元进行一维排列。在数据编码设备100中，例如，可以以之字形扫描的形式将第一量化系数(QC1)的系数单元进行一维排列。如在图5中示出，可以以图4中示出的顺序将第一量化系数(QC1)的系数单元进行一维排列。在这种情况下，假定系数单元b41是最后的水平值是非0的量化系数单元，系数单元b31是水平值非0的所有量化系数单元中最接近系数单元b41的量化系数单元。此外，假定b31与b41之间所有的量化系数单元的水平值都是0。
在这种情况下，通过将b41应用到下面的等式8和上面的等式7可再次确定第二舍入偏移值(RO2)。
[等式8]
k＝3+d/2
这里，d是系数单元b31与系数单元b41之间的距离，在图4中示出d＝4。可通过接收在舍入偏移确定单元103b中一维排列的第一量化系数(QC1)来执行对第二舍入偏移值(RO2)的确定。
量化系数确定单元103a可通过从舍入偏移确定单元103b接收第二舍入偏移值(RO2)并将这个第二舍入偏移值(RO2)应用到变换系数(TC)，来创建并输出第二量化系数(QC2)。
如果重复这些过程，变换到高频区域中的频域的数据的水平值可被变换为0，已经被降低比特的数量的输出比特流(BS)可被创建。即，数据的容量在图像压缩后被降低，以便降低发送到解码设备的数据量。
图7是示意性示出根据本发明构思的至少一个示例实施例的数据编码设备的一部分的框图。
参照图7，用于编码数据的设备130包括变换单元120、输入单元121和量化单元122，变换单元120、输入单元121和量化单元122中的每个可被实施为电路或电路***、执行计算机可读代码的一个或多个处理器、或者电路或电路***和执行计算机可读代码的一个或多个处理器的组合。
变换单元120接收宏模块数据(MBD)，并将空间区域的图像数据变换成频域的图像数据。在这种情况下，宏模块数据(MBD)可以是通过从原始图像减去预测图像而获得的残差块。
变换单元120执行残差块的空间变换，以创建第一变换系数(TC1)。离散余弦变换和小波变换等可被用作空间变换。
输入单元121用于接收宏模块单元的第一变换系数(TC1)，并将这个第一变换系数(TC1)发送到量化单元122。输入单元121可包括针对量化单元122单独形成的物理电路。
量化单元122接收第一变换系数(TC1)，并将这个第一变换系数(TC1)量化，以创建第一量化系数(QC1)并输出第一量化系数(QC1)。第一量化系数(QC1)被提供到将被用于执行上面提到的确定舍入偏移值的处理和上面提到的确定量化系数的处理的另一电路(例如，另一量化单元或舍入偏移确定单元)。
图8是示出根据本发明构思的至少一个示例实施例的数据编码设备的量化单元的具体模块的框图。
参照图8，量化单元160包括量化系数确定单元161、舍入偏移确定单元162和量化系数排列单元163，量化系数确定单元161、舍入偏移确定单元162和量化系数排列单元163中的每个可被实施为电路或电路***、执行计算机可读代码的一个或多个处理器或者电路或电路***与执行计算机可读代码的一个或多个处理器的组合。量化单元160还包括内部存储器164。量化单元160可以是图1的量化单元103的操作和/或结构的额外示例。
可以与上面提到的量化系数确定单元103a、舍入偏移确定单元103b和量化系数排列单元103c实质相同的方式来操作量化系数确定单元161、舍入偏移确定单元162和量化系数排列单元163。
内部存储器164可存储查找表，而查找表可存储预定的或(可选地)期望的舍入偏移值。即，可预先存储对应于上面提到的k值的舍入偏移值。如果可由k值确定的情况的数量有限，则可通过使用预先存储的查找表计算舍入偏移值来提高数据编码速度。
图9是顺序地示出根据本发明构思的至少一个示例实施例的编码数据的方法的流程图。
参照图9，在根据本发明构思的至少一个示例实施例的编码数据的方法中，首先，以宏模块单元输入第一视频数据(VD1)(S100)。这里，第一视频数据(VD1)可以是变换到频域的数据。即，第一视频数据(VD1)可以是通过变换单元102频率变换的变换系数(TC)。宏模块单元可以是(但不限于)4×4像素或16×16像素。
之后，使用第一视频数据(VD1)确定第一舍入偏移值(RO1)(S110)。可根据预测模式或第一视频数据(VD1)的水平值来执行第一舍入偏移值(RO1)的确定。例如，当帧间预测模式和帧内预测模式时，可通过量化系数的数据水平值是否为0来确定第一舍入偏移值(RO1)。可通过使用预先存储的查找表或通过根据例如等式5至等式7计算第一舍入偏移值(RO1)，来确定第一舍入偏移值(RO1)。
之后，通过将第一舍入偏移值(RO1)应用到第一视频数据(VD1)来创建第二视频数据(VD2)(S120)。可使用上面的等式3将第一舍入偏移值(RO1)应用到第一视频数据(VD1)。
之后，使用第二视频数据(VD2)确定第二舍入偏移值(RO2)(S130)。可使用上面的等式7和等式8执行第二舍入偏移值(RO2)的确定。可通过使用预先存储的查找表或通过根据例如等式5至等式7计算第二舍入偏移值(RO2)，来确定第二舍入偏移值(RO2)。
随后，通过(例如，使用等式3)将第二舍入偏移值(RO2)应用到第一视频数据(VD1)来创建量化系数(QC)(S140)。
图10是顺序地示出根据本发明构思的至少一些示例实施例中的另一实施例的编码数据的方法的流程图。
参照图10，在根据本发明构思的至少一些示例实施例中的另一实施例的编码数据的方法中，以宏模块单元输入第一视频数据(VD1)(S100)，使用第一视频数据(VD1)(例如，使用等式5至等式7)确定第一舍入偏移值(RO1)(S110)，并通过(例如，使用等式3)将第一舍入偏移值(RO1)应用到第一视频数据(VD1)来创建第二视频数据(VD2)(S120)。
之后，将包括在第二视频数据(VD2)中的多个数据进行一维排列(S125)。可以以上面提到的之字形方式执行多个数据的排列。
之后，使用一维排列的第二视频数据(VD2)(例如，使用等式5至等式7)确定第二舍入偏移值(RO2)(S130)。之后，通过(例如，使用等式3)将第二舍入偏移值(RO2)应用到第一视频数据(VD1)来创建量化系数(QC)(S140)。
图11是示出根据本发明构思的至少一个示例实施例的包括数据编码设备的计算***的框图。
参照图11，计算***1000包括处理器1010、内存装置1020、存储器装置1030、输入/输出装置1040、电源1050和成像装置900。同时，计算***1000还可包括用于与显卡、声卡、存储卡或其他电器通信的端口。
处理器1010可执行特定的计算或任务。处理器1010可包括视频编解码器1011。视频编解码器1011可包括已经参照图1至图8描述的数据编码设备(例如，数据编码设备100)。视频编解码器1011还可包括用于解码由数据编码设备编码的压缩数据的数据解码设备。数据编码设备和数据解码设备可彼此集成。在一些实施例中，处理器1010可以是微处理器或中央处理器(CPU)。处理器1010可通过地址总线、控制总线和数据总线与内存装置1020、存储器装置1030、成像装置900和输入/输出装置1040进行通信。
在一些实施例中，处理器1010也可连接到扩展总线，诸如，***设备互连(PCI)总线。内存装置1020可存储计算***1000的操作所需的数据。内存装置1020的示例可包括DRAM、移动DRAM、SRAM、PRAM、FRAM、RRAM和MRAM。
存储器装置1030可包括固态硬盘、硬盘驱动器和CD-ROM。输入/输出装置1040可包括输入工具(诸如，键盘、小键盘和鼠标)和输出工具(诸如，打印机和显示器)。
电源1050可提供计算***1000的操作所需的电压。
成像装置900通过上面的总线和执行通信的其他通信链路连接到处理器1010。成像装置900和处理器1010可一起集成到一个芯片中，并也可分别集成到不同的芯片中。
计算***可以各种形式的封装来实现。例如，计算***1000的至少一些组件可使用多种封装(诸如，POP(层叠封装)、球栅阵列(BGA)、芯片级封装(CSP)、塑料引线芯片载体(PLCC)、塑料双列直插式封装(PDIP)、裸片格栅、裸片级晶片形式、板上芯片(COB)、陶瓷双列直插式封装(CERDIP)、塑料方形扁平封装(PMQFP)、薄型方形扁平封装(TQFP)、小外形封装(SOIC)、紧缩型小外形封装(SSOP)、薄型小外形封装(TSOP)、***级封装(SIP)、多芯片封装(MCP)、晶圆级封装(WFP)、晶圆级处理堆栈封装(WSP))来实现。
同时，计算***1000将被解释为执行根据本发明构思的至少一个示例实施例的数据编码方法的任意计算***。计算***1000的示例可包括数码相机、移动电话、个人数字助理(PDA)和智能电话。
图12是示出用在图11的计算***中的接口的示例的框图。
参照图12，计算***1100可被实现为能使用并支持MIPI接口的数据处理设备，并可包括应用处理器1110、图像传感器1140和显示器1150。
应用处理器1110的CSI(相机串行接口)主机1112可通过相机串行接口执行与图像传感器1140的CSI装置1141的串行通信。
在一些实施例中，CSI主机1112可包括解串器(DES)，而CSI装置1141可包括串行化器(SER)。应用处理器的DSI(显示串行接口)主机1111可通过显示串行接口执行与显示器1150的DSI装置1151的串行通信。
在一些实施例中，DSI主机1111可包括串行化器(SER)，DSI装置1151可包括解串器(DES)。计算***1100还可包括能与应用处理器1110通信的射频(RF)芯片1160。计算***1100的PHY 1113和RF芯片1160的PHY 1161可根据MIPI(移动产业处理器接口)数字射频(DigRF)来发送和接收数据。应用处理器1110还可包括根据MIPI数字射频控制数据的发送和接收的主数字射频(DigRF MASTER)1114。
同时，计算***1100可包括全球定位***(GPS)1120、存储器1170、麦克风1180、动态随机存取存储器(DRAM)1185和扬声器1190。计算***1100可使用超宽带(UWB)1210、无线局域网(WLAN)1220和微波存取全球互通(WIMAX)1230执行通信。然而，图12中示出的计算***1100的配置和接口是示例，本发明构思的至少一些示例实施例不限于此。
本领域技术人员将理解，可以以***、方法和包括存储在计算机可读介质中的计算机可读程序代码的其他产品的形式实现数据编码设备。计算机可读记录介质可以是设置在指令执行***、装备或装置中或连接到指令执行***、装备或装置的用于存储或包括程序的任意类型的介质。
已经如此描述了本发明构思的示例实施例，将明显的是：示例实施例可以以多种方式被改变。这样的改变不被视为脱离本发明构思的示例实施例的意图的精神和范围，对本领域技术人员来说明显的所有这样的修改意在包括在上面的权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种数据编码设备，包括：
存储器，存储计算机可读指令；
一个或多个处理器，被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为：
以宏模块单元接收第一视频数据，
使用第一视频数据确定第一舍入偏移值，
通过将第一舍入偏移值应用到第一视频数据来创建第二视频数据，
使用第二视频数据确定与第一舍入偏移值不同的第二舍入偏移值，
通过将第二舍入偏移值应用到第一视频数据来创建量化系数。
2.如权利要求1所述的数据编码设备，其中，
所述一个或多个处理器被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为根据预测模式或水平值确定第一舍入偏移值。
3.如权利要求2所述的数据编码设备，其中，
所述一个或多个处理器被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为使用第一数据与第二数据之间具有0的水平值的数据的数量确定第二舍入偏移值。
4.如权利要求3所述的数据编码设备，
其中，所述一个或多个处理器被配置为将第二视频数据一维地排列，
其中，第一数据是一维排列的第二视频数据中最后的具有非0的水平值的最终数据。
5.如权利要求4所述的数据编码设备，其中，
第二数据是一维排列的第二视频数据中最接近第一数据的具有非0的水平值的数据。
6.如权利要求1所述的数据编码设备，其中，
所述一个或多个处理器被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为使用预先存储的查找表确定第一舍入偏移值或第二舍入偏移值。
7.如权利要求1所述的数据编码设备，其中，
所述一个或多个处理器还被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为根据第一等式计算第一舍入偏移值或第二舍入偏移值。
8.如权利要求1所述的数据编码设备，其中，
第一视频数据是变换到频域的数据。
9.如权利要求1所述的数据编码设备，其中，
宏模块单元包括4×4像素或16×16像素。
10.一种数据编码设备，包括：
存储器，存储计算机可读指令；
一个或多个处理器，被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为：
接收第一视频数据至第n视频数据，
基于第一视频数据至第n视频数据确定第一量化系数至第n量化系数，n是等于或大于2的自然数，
基于第一量化系数至第n量化系数确定第一舍入偏移值至第n舍入偏移值，
通过将第一舍入偏移值至第n舍入偏移值应用到第一量化系数至第n量化系数来确定第一变换量化系数至第n变换量化系数，
根据第一规则将第一变换量化系数至第n变换量化系数进行一维排列。
11.如权利要求10所述的数据编码设备，其中，
所述一个或多个处理器被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为使用一维排列的第一变换量化系数至第n变换量化系数确定额外的舍入偏移值。
12.如权利要求11所述的数据编码设备，其中，
所述一个或多个处理器被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为：通过使用一维排列的第一变换量化系数至第n变换量化系数中最后的具有非0的水平值的第k量化系数以及最接近第k量化系数的具有非0的水平值的第k-1量化系数，来确定额外的舍入偏移值。
13.如权利要求12所述的数据编码设备，其中，
所述一个或多个处理器被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为：通过使用第k量化系数与第k-1量化系数之间的具有0的水平值的量化系数的数量，来确定额外的舍入偏移值。
14.如权利要求13所述的数据编码设备，其中，
所述一个或多个处理器被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为通过使用预先存储在存储器中的查找表来确定额外的舍入偏移值。
15.如权利要求13所述的数据编码设备，其中，
所述一个或多个处理器被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为基于第一等式确定额外的舍入偏移值。
16.一种数据编码设备，包括：
存储器，存储计算机可读指令；
一个或多个处理器，被配置为执行计算机可读指令，使得所述一个或多个处理器被配置为：
接收第一视频数据，
基于与第一视频数据关联的预测模式使用查找表确定第一乘法值，
基于第一乘法值确定第一舍入偏移值，
基于第一舍入偏移值和第一视频数据确定第一量化系数，
基于第一量化系数中两个非零的系数单元之间的距离确定距离值，
基于距离值确定第二乘法值，
基于第二乘法值确定第二舍入偏移值，
基于第二舍入偏移值和第一视频数据确定第二量化系数，
基于第二量化系数确定输出比特流。
17.如权利要求16所述的数据编码设备，其中，基于与第一视频数据关联的预测模式使用查找表确定第一乘法值的步骤包括：
将第一视频数据从空间域变换到频域以创建变换系数，
预测模式是与变换系数关联的预测模式。
18.如权利要求16所述的数据编码设备，其中，
基于第二量化系数确定输出比特流的步骤包括：
对第二量化系数执行熵编码，以生成输出比特流。
19.如权利要求16所述的数据编码设备，其中，第一量化系数包括多个第一系数单元，所述多个第一系数单元包括两个非零系数单元。
20.如权利要求16所述的数据编码设备，其中，确定距离值的步骤包括：
将所述多个第一系数单元进行一维排列；
针对一维排列的所述多个第一系数单元确定两个非零系数单元之间的距离。
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