DE20222025U1

DE20222025U1 - Verbesserter Blocktransformationsdecodierer für die Bild- oder Videodecodierung sowie zugehörige Vorrichtungen und Handcomputergeräte

Info

Publication number: DE20222025U1
Application number: DE2002222025
Authority: DE
Original assignee: Microsoft Corp
Current assignee: Microsoft Corp
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2012-04-02
Anticipated expiration: 2012-08-28
Also published as: EP1768418A2; CN1764277A; EP1750450B1; ES2615488T3; US20110116543A1; KR100839308B1; JP3964925B2; EP1750449B1; JP2007151131A; ES2628527T3; US8971405B2; KR100839310B1; JP4560028B2; US7881371B2; KR20060112256A; ES2628532T3; KR100839309B1; ES2628498T3; EP1750450A3; CN100463522C

Abstract

Vorrichtung, die einen Blocktransformationsvideodecodierer enthält, der umfasst: einen Dequantisierer, der eingerichtet ist zum Dequantisieren quantisierter Transformationskoeffizienten für einen gegebenen Block; und einen inversen Transformierer, der eingerichtet ist zum inversen Transformieren der dequantisierten Transformationskoeffizienten, wobei die inverse Transformation die folgenden Operationen enthält: u = A + C; v = A – C; y = (B >> 1) – D; z = (D >> 1) + B; a' = u + z; b' = v + y; c' = v – y;und d' = u – z,wobei der Ausdruck ”>> 1” eine Verschiebung nach rechts um ein Bit angibt, wobei A, B, C und D Werte einer bestimmten Zeile oder Spalte eines gegebenen, invers zu transformierenden Blocks darstellen, wobei u, v, y und z Hilfsvariablen darstellen, und wobei a', b', c' und d' invers transformierte Werte darstellen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Decodierer für Bild- oder Videosignale und insbesondere auf Blocktransformationsdecodierer und zugehörige Vorrichtungen und Handcomputergeräte mit verbesserten Eigenschaften.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die diskrete Kosinustransformation (DCT) wird allgemein bei der Blocktransformationscodierung von Bildern und Video (Abfolge von Bildern), wie etwa JPEG und MPEG verwendet. Unter anderen Gründen geschieht dies, weil die DCT Zufallssignale (wie etwa jene, die Bilddaten entsprechen) in niederfrequente Teile von größerer Wichtigkeit und hochfrequente Teile geringerer Wichtigkeit im Bezug auf die visuelle Qualität des Bildes trennt, wodurch die Kompression vereinfacht wird.
H.26L ist beispielsweise eine Bild- und/oder Videocodectechnik, die Frames unter Verwendung von 4×4 Pixelblöcken aufbaut. Im Gegensatz zu MPEG und JPEG, die 8×8 Blöcke verwenden, erzielt H.26L eine Kompression mit relativ hoher Qualität mit 4×4 Pixelblöcken unter Verwendung von Prädiktionsinformationen existierender anderer Blöcke in demselben Frame (d. h. Intra-Frame-Codierung) zusätzlich zu der Schätzung und Bewegungskompensation zwischen den Frames (d. h. Inter-Frame-Codierung). Um die Intra-Frame-Prädiktion zu bewerkstelligen, teilt ein H.26L-Codierer im allgemeinen dem entsprechenden H.26L-Decodierer mit, welcher andere, vorherige Block von Pixeln in dem im Aufbau befindlichen Frame verwendet wird, als Basis für die Vorhersage zusammen damit mit, dass er kennzeichnet, welcher von sechs möglichen Prädiktoren (Formeln) beim Bestimmen der Pixel für den neuen Block (von jenen der vorherigen Intra-Frame-Blöcke) zu verwenden ist. Die führt zu einem Prädiktionsfehler, der auch dem Decodierer bereitgestellt wird, um den neuen Block zu korrigieren. Die Prädiktionsfehler-Informationen werden mit der Blocktransformation (DCT) codiert und codiert zu dem Decodierer gesendet, um die Fehlerinformationen über eine inverse Transformation neu zu berechnen und so den vorhergesagten Block zu korrigieren.
Das Codieren und Decodieren von Bildern und Video nimmt einen beträchtlichen Umfang von Rechenleistung in Anspruch. Wie bekannt ist, verfügt ein Codierer normalerweise über weitaus mehr Verarbeitungsleistung als dies die meisten der Decodierer tun, die die Daten in Bilder umwandeln, da Decodierer normalerweise in Verbrauchergeräten eingesetzt sind. Die Decodierung von Bildern und Video kann beispielsweise in Fernsehvorschaltgeräten, PDAs (Personal Digital Assistants), PCs in Taschengröße und fortschrittlichen Mobiltelefonen stattfinden.
Wenn man die Codier- und Decodierverfahren für Bild und Video berücksichtigt, ist es somit von Bedeutung, die Decodierung einfach zu halten, auch wenn dies bedeutet, dass die Codierung berechnungsmäßig aufwendiger gestaltet werden muss. Alles, was die Decodierung vereinfachen kann, ist wünschenswert, vorausgesetzt, dass bei einer Vorgehensweise in dieser Art, die Codier- und Decodiervorgänge bestehende Kompressionsgrade, die abschließende Bildqualität und den Umfang anderer Ressourcen, die in dem Decodierer verwendet werden, nicht wesentlich hinsichtlich bestehender Technik nachteilig beeinflussen.
ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die einen Blocktransformationsvideodecodierer enthält, der einen Dequantisierer umfasst, der eingerichtet ist zum Dequantisieren quantisierter Transformationskoeffizienten für einen gegebenen Block. Der Blocktransformationsvideodecodierer umfasst ferner einen inversen Transformierer, der eingerichtet ist zum inversen Transformieren der dequantisierten Transformationskoeffizienten, wobei die inverse Transformation die folgenden Operationen enthält: u = A + C; v = A – C; y = (B >> 1) – D; z = (D >> 1) + B; a' = u + z; b' = v + y; c' = v – y; und d' = u – z.
Hierbei gibt der Ausdruck ”>> 1” eine Verschiebung nach rechts um ein Bit an, wobei A, B, C und D Werte einer bestimmten Zeile oder Spalte eines gegebenen, invers zu transformierenden Blocks darstellen, wobei u, v, y und z Hilfsvariablen darstellen, und wobei a', b', c' und d' invers transformierte Werte darstellen.
Ferner wird erfindungsgemäß ein Blocktransformationsdecodierer zur Bild- oder Videodecodierung bereitgestellt, der einen Entropiedecodierer zum Entropiedecodieren quantisierter Transformationskoeffizienten umfasst, wobei der Blocktransformationsdecodierer eingerichtet ist zum Durchführen eines Dequantisierprozesses zum Dequantisieren der quantisierten Transformationskoeffizienten, und wobei der Blocktransformationsdecodierer ferner eingerichtet ist zum Durchführen eines inversen Transformationsprozesses zum Anwenden einer inversen Transformation auf die dequantisierten Transformationskoeffizienten. Der inverse Transformationsprozess schließt die folgenden Operationen ein: u = A + C; v = A – C; y = (B >> 1) – D; z = (D >> 1) + B; a' = u + z; b' = v + y; c' = v – y; und d' = u – z, wobei ”>> 1” eine Verschiebeoperation nach rechts um ein Bit angibt, wobei A, B, C und D invers zu transformierende Werte darstellen, wobei u, v, y und z Hilfsvariablen darstellen und wobei a', b', c' und d' invers transformierte Werte darstellen.
Des Weiteren wird erfindungsgemäß ein Blocktransformationsdecodierer für Bild- oder Videodecodierung bereitgestellt, der einen Entropiedecodierer zum Entropiedecodieren quantisierter Transformationskoeffizienten umfasst sowie Mittel zum Durchführen eines Dequantisierprozesses zum Dequantisieren der quantisierten Transformationskoeffizienten und Mittel zum Durchführen eines inversen Transformationsprozesses, um eine inverse Transformation auf die dequantisierten Transformationskoeffizienten anzuwenden. Der inverse Transformationsprozess schließt die folgenden Operationen ein: u = A + C; v = A – C; y = (B >> 1) – D; z = (D >> 1) + B; a' = u + z; b' = v + y; c' = v – y; und d' = u – z, wobei ”>> 1” eine Verschiebeoperation nach rechts um ein Bit angibt, wobei A, B, C und D invers zu transformierende Werte darstellen, wobei u, v, y und z Hilfsvariablen darstellen und wobei a', b', c' und d' invers transformierte Werte darstellen.
Darüber hinaus stellt die Erfindung eine Vorrichtung bereit, die einen Blocktransformationsvideodecodierer enthält. Der Blocktransformationsvideodecodierer umfasst einen Entropiedecodierer, der eingerichtet ist zum Entropiedecodieren quantisierter Transformationskoeffizienten für einen gegebenen Block, einen Dequantisierer, der eingerichtet ist zum Dequantisieren quantisierter Transformationskoeffizienten für einen gegebenen Block, und einen zweidimensionalen inversen Transformierer, der eingerichtet ist, um die dequantisierten Transformationskoeffizienten zweidimensional invers zu transformieren, wobei die zweidimensionale inverse Transformation Ergebnisse erzielt, wie sie durch die folgenden Gleichungen angegeben sind: u = A + C; v = A – C; y = (B >> 1) – D; z = (D >> 1) + B; a' = u + z; b' = v + y; c' = v – y; und d' = u – z.
Hierbei stellen A, B, C und D Werte einer bestimmten Zeile oder Spalte eines gegebenen, invers zu transformierenden Blocks, u, v, y und z Hilfsvariablen und a', b', c' und d' entsprechende invers transformierte Werte dar.
Darüber hinaus wird erfindungsgemäß auch eine Vorrichtung bereitgestellt, die einen Blocktransformationsvideodecodierer enthält. Der Blocktransformationsvideodecodierer umfasst einen Entropiedecodierer zum Entropiedecodieren quantisierter Transformationskoeffizienten für einen gegebenen Block, einen Dequantisierer, der eingerichtet ist zum Dequantisieren quantisierter Transformationskoeffizienten für einen gegebenen Block, und einen zweidimensionalen inversen Transformierer, der eingerichtet ist, um die dequantisierten Transformationskoeffizienten basierend auf der folgenden Inverstransformationsmatrix zweidimensional invers zu transformieren:
Zusätzlich betrifft die Erfindung einen Blocktransformationsdecodierer zur Bild- oder Videodecodierung, der einen Entropiedecodierer zum Entropiedecodieren quantisierter Transformationskoeffizienten umfasst, wobei der Blocktransformationsdecodierer eingerichtet ist zur Durchführung eines Dequantisierprozesses zum Dequantisieren der quantisierten Transformationskoeffizienten, und wobei der Blocktransformationsdecodierer eingerichtet ist zum Durchführen eines inversen Transformationsprozesses zur Anwendung einer inversen Transformation auf die dequantisierten Transformationskoeffizienten, wobei der inverse Transformationsprozess Berechnungen anwendet, die auf Werten basieren, die in der folgenden Matrix dargestellt sind:
Ein weiterer erfindungsgemäßer Blocktransformationsdecodierer zur Bild- oder Videodecodierung umfaßt einen Entropiedecodierer zum Entropiedecodieren quantisierter Transformationskoeffizierten, Mittel zum Durchführen eines Dequantisierprozesses zum Dequantisieren der quantisierten Transformationskoeffizienten, und Mittel zum Durchführen eines inversen Transformationsprozesses zum Anwenden einer inversen Transformation auf die dequantisierten Transformationskoeffizienten, wobei der inverse Transformationsprozess Berechnungen anwendet, die auf Werten basieren, die in der folgenden Matrix dargestellt sind:
Ferner betrifft die Erfindung Handcomputergeräte, die erfindungsgemäße Blocktransformationsdecodierer umfassen.
Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Kurz gesagt gibt die vorliegende Erfindung ein verbessertes System und eine verbesserte Blocktransformation an, die die Berechnungskomplexität für Bilder und Video sowohl an dem Codierer als auch an dem Decodierer deutlich vereinfacht. Gleichzeitig werden Kompression, Bild- und Videoqualität sowie andere Ressourcen lediglich vernachlässigbar beeinträchtigt.
Insbesondere werden eine orthogonale Blocktransformation und eine entsprechende inverse Transformation mit neuen ganzzahligen Näherungen an die diskrete Kosinustransformation (DCT) zusammen mit anderen Berechnungsänderungen angegeben, die die Berechnungskomplexität sowohl an dem Codierer als auch an dem Decodierer deutlich vermindern. Tatsächlich wurde bei einer Anwendung an dem Codierer und dem Decodierer die Anzahl der Transformationsoperationen pro Koeffizient auf vier Additionen und eine Verschiebung in der 16-Bit-Arithmetik (von vier Additionen und drei Multiplikationen in der 32-Bit-Arithmetik, die mit der Transformation nach H.26L erforderlich ist) verringert. Die vorliegende Erfindung transformiert korrekt die Pixelinformationen (z. B. Fehlerkorrekturdaten), da die Quantisierung (Skalieren und Runden auf eine ganze Zahl) während des Codierens und die Dequantisierung während des Decodierens durch die Verwendung von einer aus drei Tabellen, die auf der Basis jeder Position des Koeffizienten gewählt werden, Parameterwerte haben, die bereits Faktoren anderer Transformationsmultiplikationen kompensieren, mit Ausnahme jener, die von der Verschiebeoperation während der Vorgänge der Transformation und der inversen Transformation ausgeführt wird.
Weiterhin kann während des Decodierens an jedem quantisierten Koeffizienten der Decodierer eine 16-Bit-Multiplikation, um diesen quantisierten Koeffizienten in einen Transformationskoeffizienten zu dequantisieren, anstelle einer 32-Bit-Multiplikation ausführen (wie sie bei H.26L verlangt wird). An vielen Geräten mit typischen Bildern und Video – insbesondere an dem Decodierer – sind somit die Verarbeitungsvorteile der vorliegenden Erfindung im Bezug auf H.26L mit lediglich vernachlässigbaren, wenn überhaupt vorhandenem, Verlust an Qualität und/oder Kompression signifikant.
Andere Vorzüge und Vorteile werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockschaltbild, das ein beispielhaftes Computersystem darstellt, in dem die vorliegende Erfindung enthalten sein kann;
2 ist ein Blockschaltbild; das Komponenten zeigt, die bei der Codierung von Pixeln von Video- oder Bilddaten in codiertes Video und der Decodierung codierten Videos in Pixelinformationen verwendet werden, enthaltend die Transformation, Quantisierung, Dequantisierung und inverse Transformation, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Darstellung einer Schmetterlingsstruktur, die die verbesserte Transformationsmatrix gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt; und
4 ist eine Darstellung einer Schmetterlingsstruktur, die die verbesserte inverse Transformationsmatrix gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
BEISPIELHAFTE ARBEITSUMGEBUNG
1 zeigt ein Beispiel einer geeigneten Arbeitsumgebung 120, in der die Erfindung insbesondere zum Decodieren von Bild- und/oder Videodaten eingesetzt werden kann. Die Arbeitsumgebung 120 ist lediglich ein Beispiel einer geeigneten Arbeitsumgebung und soll keine Einschränkung des Umfangs der Verwendung oder Funktionalität der Erfindung darstellen. Andere hinreichend bekannte Berechnungs-Systeme, -Umgebungen und/oder -Konfigurationen, die sich für die Verwendung mit der Erfindung eignen können, jedoch nicht darauf beschränkt sind, beinhalten PCs, Servercomputer, Laptop- oder Handgeräte, Multiprozessorsysteme, mikroprozessorbasierte Systeme, programmierbare Unterhaltungselektronik, Netzwerk-PCs, Minicomputer, Großrechner, verteilte Rechenumgebungen, die eines der oben beschriebenen Systeme oder Geräte enthalten, und dergleichen. Es ist beispielsweise wahrscheinlich, dass das Codieren von Bild- und/oder Videobilddaten in vielen Fällen auf einem Computer mit einer größeren Rechenleistung als bei derzeitigen PC-Handgeräten ausgeführt wird, wobei es jedoch keinen Grund gibt, dass die Codierung nicht auf der beispielhaften Vorrichtung oder die Decodierung auf einer leistungsfähigeren Maschine ausgeführt werden kann.
Die Erfindung kann in dem allgemeinen Zusammenhang mit von einem Computer ausführbaren Anweisungen, wie etwa Programmmodulen beschrieben werden, die von wenigstens einem Computer oder anderen Geräten ausgeführt werden. Im allgemeinen enthalten Programmmodule Routinen, Programme, Objekte, Komponenten, Datenstrukturen und dergleichen, die besondere Aufgaben ausführen oder spezielle abstrakte Datentypen einsetzen. Normalerweise kann die Funktionalität der Programmmodule je nach Wunsch in unterschiedlichen Ausführungsformen kombiniert oder verteilt werden. Die Berechnungsvorrichtung 120 enthält normalerweise wenigstens eine bestimmte Form computerlesbarer Medien. Computerlesbare Medien können beliebige verfügbare Medien sein, auf die von der Berechnungsvorrichtung 120 zugegriffen werden kann. Als Beispiel und nicht als Einschränkung können computerlesbare Medien Computerspeichermedien und Kommunikationsmedien umfassen. Computerspeichermedien enthalten flüchtige und nicht flüchtige, entnehmbare und nicht entnehmbare Medien, die in einem beliebigen Verfahren oder einer beliebigen Technik zum Speichern von Informationen, wie etwa computerlesbaren Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodulen oder anderen Daten, eingesetzt werden. Computerspeichermedien umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, einen RAM, ROM, EEPROM, einen Flash-Speicher oder andere Speichertechnik, eine CD-ROM, eine DVD (Digital Versatile Disk) oder anderen optischen Speicher, Magnetkassetten, ein Magnetband, einen magnetischen Plattenspeicher oder andere Magnetspeichervorrichtungen, oder ein beliebiges anderes Medium, das verwendet werden kann, um die gewünschten Informationen zu speichern und auf das von der Berechnungsvorrichtung 120 zugegriffen werden kann. Kommunikationsmedien verkörpern normalerweise computerlesbare Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodule oder andere Daten in einem modulierten Signal, wie etwa einer Trägerwelle oder einem anderen Transportmechanismus, und enthalten beliebige Informationszustellungsmedien. Der Begriff ”moduliertes Datensignal” bezeichnet ein Signal, bei dem wenigstens eine seiner Eigenschaften derart eingestellt oder geändert werden, dass Informationen in dem Signal codiert werden. Als Beispiel und nicht als Einschränkung umfassen Kommunikationsmedien drahtgebundene Medien, wie etwa ein drahtgebundenes Netzwerk oder eine Kabeldirektverbindung, und drahtlose Medien, wie etwa akustische, hochfrequente, infrarote und andere drahtlose Medien. Kombinationen beliebiger der oben genannten Einrichtungen sollten ebenfalls im Geltungsbereich computerlesbarer Medien enthalten sein.
1 zeigt Funktionskomponenten eines derartigen Computer-Handgerätes 120, enthaltend einen Prozessor 122, einen Speicher 124, eine Anzeigeeinrichtung 126, und eine Tastatur 128 (die eine physikalische oder virtuelle Tastatur sein kann). Der Speicher 124 enthält im allgemeinen sowohl einen flüchtigen Speicher (z. B. einen RAM), als auch einen nicht flüchtigen Speicher (wie etwa einen ROM, PCMCIA-Karten und dergleichen). Ein Betriebssystem 130 befindet sich in dem Speicher 124 und wird auf dem Prozessor 122 ausgeführt, wie etwa das Windows^® CE Betriebssystem von der Microsoft^® Corporation oder ein anderes Betriebssystem.
Wenigstens ein Applikationsprogramm 132 ist in den Speicher 124 geladen und läuft auf dem Betriebssystem 130. Beispiele von Applikationen enthalten E-Mail-Programme, Terminplanprogramme, PIM-Programme (PIM – Verwaltung persönlicher Informationen), Textverarbeitungsprogramme, Tabellekalkulationsprogramme, Internetbrowserprogramme und dergleichen. Der Handgeräte-PC 120 kann zudem ein Hinweisverwaltungsprogramm 134 enthalten, das in den Speicher 124 geladen ist und auf dem Prozessor 122 ausgeführt wird. Das Hinweisverwaltungsprogramm 134 verwaltet Hinweisanfragen etwa von den Applikationsprogrammen 132.
Der Handgeräte-PC 120 hat eine Stromversorgung 136, die als wenigstens eine Batterie ausgeführt ist. Die Stromversorgung 136 kann zudem eine externe Stromquelle enthalten, die die eingebauten Batterien umgeht oder wieder auflädt, wie etwa einen Wechselstromadapter oder einen mit Strom versorgten Andockkäfig.
Der beispielhafte Handgeräte-PC 120, der in 1 dargestellt ist, ist mit drei unterschiedlichen Typen externer Hinweismechanismen ausgestattet: mit wenigstens einer Leuchtdiode (LED) 140 und einem Tongenerator 144. Diese Vorrichtungen können mit der Stromversorgung 136 direkt gekoppelt sein, so dass sie bei Aktivierung für eine Dauer eingeschaltet bleiben, die von einem Hinweismechanismus diktiert wird, selbst wenn sich der Handgeräte-PC-Prozessor 122 und andere Komponenten abschalten könnten, um Batteriestrom zu sparen. Die LED 140 bleibt vorzugsweise unbestimmt eingeschaltet, bis der Benutzer eine Aktion ausführt. Es wird darauf hingewiesen, das derzeitige Versionen des Tongenerators 144 für Batterien heutiger Handgeräte-PCs zu viel Strom verbrauchen, weshalb er so eingerichtet ist, dass er sich, wenn dies der übrige Teil des Systems tut, oder nach einer bestimmten zeitlich begrenzten Zeit, nach der Aktivierung abschaltet.
CODIEREN UND DECODIEREN
Es sei als Hintergrundinformation angegeben, dass die diskrete Kosinustransformation (DCT) einen Länge-N-Vektor x in einen neuen Vektor X von Transformationskoeffizienten durch eine Lineartransformation X = Hx umwandelt, wobei das Element in der k-ten Zeile und der n-ten Spalte von H definiert ist durch:
für k = 0, 1, ..., N – 1, und n = 0, 1, ..., N – 1, mit c₀ = √2 und c_k = 1 für k > 1. Diese Matrix ist orthogonal, aso dass ihre Inversion gleich ihrer Transposition ist, das heißt: x = H^–1X = H^TX.
Ein Nachteil der DCT besteht darin, dass die Einträge H(k, n) irrationale Zahlen sind und somit gannzahlige Eingangsdaten x(n) auf irrationale Transformationskoeffizienten X(k) abgebildet werden. Wenn die direkten und die inversen Transformationen kaskadenartig berechnet werden, stimmen infolgedessen bei digitalen Computern die Ausgangsdaten nicht exakt mit den Eingangsdaten überein. Wenn mit anderen Worten berechnet wird, wie X = Hx, und u = gerundet (H^TX), dann gilt für sämtliche n nicht u(n) = x(n). Durch Einsetzen geeigneter Skalierfaktoren α und γ, wie etwa X = γHx und u = gerundet (αH^TX), ist u(n) = Gx(n), wobei G eine ganze Zahl ist, für beinahe sämtliche n, wenn α und γ ausreichend groß gewählt sind, wobei dies ein exaktes Ergebnis nicht garantiert.
Bei einem bewegungskompensierten Videocodierer werden beispielsweise die Daten vergangener decodierter Frames als Referenzinformationen für Prädiktionsinformationen verwendet, die benutzt werden, um den momentanen Frame zu erzeugen. Daher erzeugt der Codierer als Teil der Codierung seine eigenen decodierten Frames, wobei der Codierer die inversen Transformationen berechnen muss. Wird die Formel u = gerundet (αH^TX) verwendet, dann führen unterschiedliche Fließkommaformate und Rundungsstrategien in unterschiedlichen Prozessoren zu unterschiedlichen Ergebnissen. Infolgedessen gibt es eine Verschiebung zwischen den decodierten Daten an dem Codierer gegenüber jenen, die von Decodierern (die andere Prozessoren haben) decodiert werden, wobei sich das Bild je Frame zunehmend verschlechtert, da der Codierer seine Prädiktions-/Bewegungsinformationen auf Frames von Blöcken stützt, die in zunehmendem Maße von den Frames von Blöcken abweichen, die der Decodierer erzeugt.
Einer Lösung des Datenverschiebungsproblems nähert sich die Matrix H mittels einer Matrix, die lediglich ganze Zahlen enthält, wodurch Rundungsfehler beseitigt werden. Wenn die Zeilen von H orthogonal sind und denselben Betrag (Summe der Quadrate) haben, dann folgt daraus, dass u exakt in ganzzahliger Arithmetik für sämtliche ganze Zahlen x berechnet werden kann. Wenn mit anderen Worten die direkte Transformation durch X = Hx und die inverse Transformation durch u = H^TX berechnet wird, dann resultiert daraus u = Gx, wobei G eine ganze Zahl gleich dem quadrierten Betrag einer beliebigen der Zeilen in H ist.
Ein Weg, ganzzahlige Näherungen für die DCT zu erzeugen, besteht in der Verwendung folgender Formel: Q(k, n) = gerundet(αH(k, n)) wobei α ein Skalierparameter ist.
Bei dem Videokompressionsstandard nach H.26L wird das Bild aus Blöcken mit 4×4 Pixeln aufgebaut, wobei N = 4 in der DCT-Formel bei H.26L ist. Dies führt zu der DCT-Matrix gleich:
wobei c ≙ √2cos(π/8) und s ≙ √2sin(π/8) ist.
Die Transformationsmatrix in der aktuellen Version von H.26L erhält man durch Setzen von α 26, wodurch sich die Werte wie folgt berechnen:
Mit einem Skalierparameterwert von 26 sind die Zeilen und Spalten von Q₀ orthogonal zueinander (d. h. das Skalarprodukt von zwei beliebigen Spalten ist Null), und sämtliche Zeilen und Spalten haben einen Betrag gleich 676. Für Werte bei denen α < 50 ist, liefern tatsächlich lediglich α = 2 oder α = 26 orthogonale Matrizen mit Zeilen gleicher Beträge. Die Lösung mit α = 2 führt jedoch nicht zu einer guten Kompression, und größere Werte von α sind wegen des Anstiegs der Berechnungskomplexität (z. B. Wortlänge), die erforderlich ist, um die Ergebnisse der direkten Transformation X = Q₀x zu berechnen, nicht attraktiv. Somit wurde bislang α = 26 bei H.26L gewählt.
Die inverse Transformation ist durch x' = Q₀X derart definiert, dass sie ebenfalls mit ganzzahliger Arithmetik berechnet werden kann. Aus der oben genannten Definition folgt x' = 676x, d. h. die rekonstruierten Daten x' sind gleich den ursprünglichen Daten x, verstärkt mit einem ganzzahligen Gewinn von 676 (der der Betrag einer beliebigen Zeile in Q₀ ist).
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Blocktransformationsmatrix angegeben, die ganzzahlige Näherungen verwendet, die orthogonal sind, aber dennoch unterschiedliche Wert aufweisen, die die Berechnungskomplexität beim Codieren und Decodieren signifikant verringern. Insbesondere wird mit Verwendung von α = 2,5 die folgende Matrix erzeugt:
Es wird darauf hingewiesen, dass die Zeilen von Q₀ orthogonal zueinander sind und, wenngleich ihre Beträge unterschiedlich sind (die Zeilen 0 und 2 haben Beträge gleich 4, während die Zeilen 1 und 3 Beträge gleich 10 haben), dies, wie es unten beschrieben wird, bei der Quantisierung und Dequantisierung in einer Weise gehandhabt wird, die die Berechnungskomplexität nicht wesentlich erhöht.
Wendet man sich 2 der Zeichnungen zu, so sind dort ein Blocktransformationscodierer 200 und ein Blocktransformationsdecodierer 222 dargestellt, die über einen bestimmten Typ eines Mediums und/oder Zwischenvorrichtungen 220 verbunden werden können. Wie es verständlich ist, muss ein Codierer 200 seine Ausgabe für den Decodierer 222 nicht direkt verfügbar machen, weshalb die Linie, die mit 220 in 2 gekennzeichnet ist, nahezu jeden beliebigen Typ von Medium oder Vorrichtung repräsentieren kann, wie etwa ein Netzwerkkabel, ein drahtloses Sendemedium, eine Telefonleitung, eine Speichervorrichtung, einen Router und/oder nahezu jede Kombination aus diesen.
Im allgemeinen arbeitet der Codierer 200 so, dass er jeden Block von N×N Eingangspixeldaten (die beispielsweise Fehlerkorrekturinformationen repräsentieren) über trennbare, zweidimensionale Transformationen 204 transformiert. Insbesondere werden erste Zeilen von Pixeldaten innerhalb des Blocks durch einen Zeilentransformationsprozess 206 transformiert und anschließend die Ergebnisse der Zeilentransformation (die in 2 nicht gesondert dargestellt sind) durch einen Spaltentransformationsprozess 208 in die resultierenden Transformationskoeffizienten 210 transformiert. Mit anderen Worten führt die zweidimensionale DCT im wesentlichen eine eindimensionale DCT an jeder Zeile eines Blocks von Pixeln aus, gefolgt von einer eindimensionalen DCT an jeder Spalte des Blocks von Pixeln, der durch die eindimensionalen DCTs an den Zeilen erzeugt worden ist. Die Zeilen- und Spaltentransformationen können in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden, wobei man dasselbe Ergebnis erhält.
Bei H.26L führt die festgelegte Transformationsmatrix zu den folgenden Formeln für die Berechnung des Transformationskoeffizienten: A = 13a + 13b + 13c + 13d B = 17a + 7b – 7c – 17d C = 13a – 13b – 13c + 13d D = 7a – 17b –+ 17c – 7d wobei [abcd] zunächst eine Zeile von Pixelwerten repräsentiert und anschließend, nach der Zeilentransformation, eine Spalte jener zeilentransformierten Werte in einem 4×4-Block darstellt. In der Praxis können diese Formeln jedoch vereinfacht werden, und die DCT-Matrix hat eine rekursive Struktur, die die Anzahl erforderlicher Multiplikations- und Additionsoperationen verringert. Trotzdem erfordert die obige Matrix wenigstens vier Additionen und drei Multiplikationen, um die Transformationskoeffizienten für jedes Pixel zu berechnen. Da darüber hinaus jedem Pixel ein Neun-Bit-Wert zugewiesen sein könnte, erfordert bei der Multiplikation durch die Zeilen- und Spaltenfaktoren (der Gewinn ist gleich dem Betrag von 676) die Berechnung eine 32-Bit-Arithmetik, bei der eine einzige Berechnung so viel Zeit in Anspruch nimmt wie zahlreiche 16-Bit-Berechnungen. Wenngleich diese Beterachtungen in der Regel während der Codierung bei diesen durch H.26L festgelegten Matrixwerte von nicht so großer Bedeutung sind, treten diese zusätzlichen Operationen und die 32-Bit-Arithmetik ebenfalls während des Decodierens auf, bei der der Aufwand beträchtlich ist.
Im Gegensatz zu der durch H.26L festgelegten Matrix, lautet bei Verwendung derselben allgemeinen Formeldarstellung, wie sie oben erläutert wurde, die Blocktransformationsmatrix der folgenden Erfindung wie folgt:
was zu den folgenden Formeln zur Berechnung der Transformationskoeffizienten führt: A = a + b + c + d B = 2a + b – c – 2d C = a – b – c + d D = a - 2b + 2c – d
Ein Teil des Grundes, weshalb diese Formel/Matrix besser arbeitet, besteht darin, dass anstelle der Ausführung einzelner Multiplikationen in der Transformationsstufe, die Multiplikatoren im wesentlichen in der Quantisierphase gehandhabt werden, indem einfach die Werte geändert werden, die bei der Skalierung Verwendung finden. Infolgedessen erfolgt die einzige Multiplikation mit diesen Formeln durch eine Potenz von zwei, was in Prozessoren über eine einfache Linksverschiebeoperation und nicht durch eine tatsächliche Multiplikation erreicht wird. Mit u, v, y und z als Hilfsvariable, wobei ”<< 1” eine Verschiebung nach links um ein Bit ist (äquivalent zu einer Multiplikation mit zwei, jedoch berechnungsmäßig schneller), vereinfachen sich die obigen Formeln auf die folgenden Formeln: u = a + d; v = b + c; y = b – c; z = a – d; A = u + v; C = u – v; B = y + (z << 1); D = z – (y << 1);
Über die Schmetterlingsstruktur, die in 3 dargestellt ist (wobei eine Linie zwischen zwei Punkten eine Summe kennzeichnet und die Zahlen auf den Linien (die –1, 2 und –2) einen Multiplikationsfaktor kennzeichnen)) verlangt das Ermitteln dieser Transformationskoeffizienten tatsächlich lediglich vier Additionen und eine Verschiebung für jedes gegebene Pixel, wodurch eine äußerst wesentliche Verbesserung der Leitungsfähigkeit gegenüber Faktoren gegeben ist, die gemäß H.26L festgelegt sind. Infolge der geringeren Koeffizientenwerte können darüber hinaus sämtliche Transformationsoperationen in einer 16-Bit-Arithmetik (mit 9-Bit-Pixeldaten) ausgeführt werden. Insbesondere ist bei der Transformationsmatrix Q_D, die oben definiert ist, nach einer zweidimensionalen 2-D-Transformation die maximale Signalverstärkung 36, wobei die Ausgabekoeffizienten nach der zweidimensionalen Transformation 6 Bits mehr umfassen als die Eingabe. Somit haben bei einer 9-Bit-Eingabe die Ausgabekoeffizienten einen Dynamikbereich von 15 Bits, was bedeutet, dass die zweidimensionale direkte Transformation mit einer 16-Bit-Arithmetik berechnen werden kann. Darüber hinaus wiederholt sich, wie im folgenden erläutert, die Leistungszunahme, die aus weitaus weniger Operationen. resultiert, die jeweils lediglich eine 16-Bit-Arithmetik erfordern, im wesentlichen während Decodieroperationen mit der inversen Transformation, was zu einem deutlichen Anstieg der Codierleistung führt.
Sobald die Transformationskoeffizienten 210 berechnet sind, wird der Block von Koeffizienten 210 quantisiert, indem die Werte skaliert und auf ihre nächstgelegenen ganzen Zahlen gerundet werden. Dies ist in 2 durch den Quantisiervorgang 212 dargestellt, der aus Quantisierwerten von Quantisierparametern 214 auswählt, um die Transformationskoeffizienten 210 in die quantisierten Koeffizienten 216 zu skalieren. Da es, wie es oben erläutert wurde, nicht einen Betrag, sondern in der verbesserten Matrix drei Beträge gibt, enthalten drei Quantisiertabellen Q0, Q1 und Q2 diese Werte, abhängig davon, an welcher Stelle sich der zu quantisierende transformierte Koeffizient in dem Block befindet.
Die Quantisierformel zum Skalieren und Runden lautet wie folgt und sollte mit einer 32-Bit-Präzision berechnet werden: L = [K × A(QP, r) + fX] >> 20 wobei L der quantisierte Koeffizient, K der transformierte Koeffizient und A(QP, r) der Skalierfaktor ist, der durch den Quantisierparameter QP und r indiziert ist, wobei r kennzeichnet, welche Tabelle (Q0, Q1 oder Q2) zu verwenden ist, fX im Bereich [0–0,5] × 2²⁰ liegt (fX hat dasselbe Vorzeichen wie K) und >> 20 eine Verschiebung um 20 Stellen (zu teilen durch 1.08.576) bedeutet, um die Zahl herabzuskalieren. Der Quantisiervorgang leitet somit Fehler ein. Es wird darauf hingewiesen, dass, obwohl eine 32-Bit-Arithmetik für die Quantisierung verwendet wird, dies nur erforderlich ist, wenn codiert wird, was von geringerer Signifikanz ist, wenn die Decodierung ausgeführt wird (bei der die Dequantisierung lediglich eine Präzision von 16 Bit benötigt, wie es im folgenden beschrieben wird).
Der Index r wählt somit, welche der drei Quantisiertabellen Q0, Q1 oder Q2 zu verwenden ist, um sich an die drei unterschiedlichen Beträge anzupassen, basierend auf dem Koeffizienten K in dem Block:
r = 0 (verwende Q0), sofern der Koeffizient von einer der Positionen {(0, 0), (0, 1), (1, 0), (1, 1) stammt};
r = 1 (verwende Q1), sofern der Koeffizient von einer der Positionen {(0, 2), (0, 3), (1, 2), (1, 3), (2, 0), (2, 1), (3, 0), (3, 1)} stammt;
r = 2 (verwendet Q2), sofern der Koeffizient von einer der Positionen {(2, 2), (2, 3), (3, 2), (3, 3)} stammt.
Nach der Rechtsverschiebung im 20 Bits, passt jedes quantisierte Ergebnis in eine ganze Zahl von 16 Bit.
Bei einer beispielhaften Anwendung hängt der Quantisierfaktor A(QP, r) von dem Quantisierparameter QP und der Koeffizientenpositionsgruppe r gemäß den folgenden Tabellen ab:
A(QP = 0..31, r = 0) = {104858, 93418, 83226, 74146, 66056, 58849, 52429, 46709, 41613, 37073, 33028, 29425, 26214, 23354, 20806, 18536, 16514, 14712, 13107, 11677, 10403, 9268, 8257, 7356, 6554, 5839, 5202, 4634, 4129, 3678, 3277, 2919};
A(QP = 0..31, r = 1) = {66318, 59082, 52636, 46894, 41778, 37220, 33159, 29541, 26318, 23447, 20889, 18610, 16579, 14771, 13159, 11723, 10444, 9305, 8290, 7385, 6580, 5862, 5222, 4652, 4145, 3693, 3290, 2931, 2611, 2326, 2072, 1846};
A(QP = 0..31, r = 2) = {41943, 37367, 33290, 29658, 26422, 23540, 20972, 18684, 16645, 14829, 13211, 11770, 10486, 9342, 8323, 7415, 6606, 5885, 5243, 4671, 4161, 3707, 3303, 2942, 2621, 2335, 2081, 1854, 1651, 1471, 1311, 1168}.
Die einzelnen obigen Werte waren dazu bestimmt, die Aufbauvorgaben bei H.26L zu erfüllen, dass sich die Quantisierschrittgrößen für jede Erhöhung von sechs in dem Tabellenindex verdoppeln sollen. Für andere Video- oder Standbild-Codierapplikationen können andere Quantisiertabellen im Hinblick auf die gewünschten Verbesserungen der Wiedergabetreue aufgebaut werden. Es wird darauf hingewiesen, dass für die Speicherung der Quantisiertabellen in dem Codierer, ein bestimmter zusätzlicher Tabellenplatz erforderlich ist, um drei Tabellen anstelle von einer zu speichern, wobei dieser Umfang von zusätzlichem Platz lediglich 64 Bytes beträgt und somit vernachlässigbar ist.
Wendet man sich wieder 2 zu, werden nach dem Quantisiervorgang die quantisierten Koeffizienten 216 einem Entropiecodierer 218 zugeführt, der im allgemeinen die Anzahl von Bits, die zum Codieren des Blocks erforderlich sind, weiter verringert. Entropiecodierer (und -decodierer) sind bekannt und werden somit hier nicht beschrieben, da die vorliegende Erfindung vor und im wesentlichen unabhängig von der Entropiecodierung und nach sowie im wesentlichen unabhängig von der Entropiedecodierung operiert.
Wendet man sich einer Betrachtung des Decodierens in dem Blocktransformationsdecodierer 222 zu, werden zu einem bestimmten Zeitpunkt, unabhängig davon, wie sie zugestellt wurden, die entropiecodierten Ausgabebits als Eingabebits einem Entropiedecodierer 224 zugeführt. Im allgemeinen sind derartige Entropiedecodierer bekannt, und somit ist es unter anderen möglichen Operationen ausreichend zu bemerken, dass der Entropiecodierer 224 die quantisierten Koeffizienten 226 für einen gegebenen Block reproduziert. Es wird darauf hingewiesen, dass die Codierung und die Decodierung nicht verlustbehaftet sind, d. h. die quantisierten Koeffizienten 216, die dem Entropiecodierer 218 zugeführt werden, werden mit den quantisierten Koeffizienten 226 identisch sein, die von dem Entropiedecodierer 224 erzeugt werden.
Im allgemeinen spiegelt der Blocktransformationsdecodierer 222 die Tätigkeit des Blocktransformationscodierers 200, wenngleich, wie es unten beschrieben wird und der vorliegenden Erfindung entspricht, eine abgeänderte inverse Transformationsmatrix vorgesehen ist, die es ermöglicht, eine 16-Bit-Arithmetik im Verlauf des Decodiervorgangs zu verwenden, wodurch die Berechungskomplexität des Decodierers stark vereinfacht wird.
Sobald die quantisierten Koeffizienten 226 aus dem Entropiedecodierer 224 abgerufen sind, wird jeder quantisierte Koeffizient L in einen rekonstruierten (dequantisierten) Wert K' durch einen Dequantisiervorgang 228 umgewandelt, der folgende Formel anwendet: K' = L × B(QP, r) wobei der Skalierfaktor B von dem QP-Index abhängt, der beim Codieren verwendet wird, und r die Dequantisierparameter 230 durch Wählen eines Parameters aus einer der Tabellen D0, D1 oder D2 bestimmt (um sich an die drei Beträge anzupassen). Es wird darauf hingewiesen, dass r aus der Position des Koeffizienten abgeleitet werden kann, der in dem Block dequantisiert wird, wie es oben im Bezug auf die Quantisierung beschrieben wurde, wenngleich es möglich ist, den r-Wert von dem Codierer zu senden, wodurch die Berechungskomplexität in dem Decodierer möglicherweise verringert, jedoch erfordern würde, wenigstens zwei weitere Bits je Koeffizient zu senden, um r zu identifizieren.
Auf diese Weise hängt der Skalierfaktor B(QP, r) von dem Quantisierparameterindex für QP, der beim Codieren verwendet wird, und der Koeffizientenpositionsgruppe r ab. Bei einer beispielhaften Anwendung ist diese Abhängigkeit gemäß der folgenden Tabellen festgelegt:
B(QP = 0..31, r = 0) = {80, 90, 101, 113, 127, 143, 160, 180, 202, 226, 254, 285, 320, 359, 403, 453, 508, 570, 640, 718, 806, 905, 1016, 1140, 1280, 1437, 1613, 1810, 2032, 2281, 2560, 2874};
B(QP = 0..31, r = 1) = {101, 114, 127, 143, 161, 180, 202, 227, 255, 286, 321, 361, 405, 454, 510, 572, 643, 721, 810, 909, 1020, 1145, 1285, 1443, 1619, 1817, 2040, 2290, 2570, 2885, 3239, 3635};
B(QP = 0..31, r = 2) = {128, 144, 161, 181, 203, 228, 256, 287, 323, 362, 406, 456, 512, 575, 645, 724, 813, 912, 1024, 1149, 1290, 1448, 1625, 1825, 2048, 2299, 2580, 2896, 3252, 3650, 4095, 4596}.
Wie bei den Codiertabellen, wurden die einzelnen Werte oben dazu bestimmt, die Aufbauvorgaben gemäß H.26L zu erfüllen, dass sich die Quantisierschrittgrößen für jede Erhöhung von sechs in dem Tabellenindex verdoppeln sollen. Für andere Video- oder Standbild-Codierapplikationen können andere Quantisiertabellen im Hinblick auf die gewünschten Verbesserungen der Wiedergabetreue aufgebaut werden.
Es ist zu erkennen, dass die Dequantisierformel die Koeffizienten zurück auf größere Werte skaliert, wenngleich jeder dieser Skalierwerte niedrig genug ist um sicherzustellen, dass lediglich eine 16-Bit-Arithmetik in dem Decodier erforderlich ist. Es wird darauf hingewiesen, dass, da jeder Eintrag in einer Tabelle mathematische Bezüge (basierend auf dem Betrag) zu entsprechenden QP-indizierten Tabelleneinträgen in den anderen beiden Tabellen hat, alternativ die Möglichkeit besteht, lediglich eine Tabelle mit QP-Werten mit einer geeigneten mathematischen Justierung auf der Basis des r-Wertes zur Verfügung zu haben, anstelle über drei Tabellen zu verfügen. Jedoch sind Suchen in kleinen Tabellen relativ effizient, wobei die Anzahl von Bytes, die erforderlich ist, um drei Tabellen mit 32 Einträgen mit zwei Bytes pro Eintrag anstelle einer Tabelle mit 32 Einträgen mit vier Bits pro Eintrag (erforderlich bei der festgelegten H.26L-Transformation) zu speichern, 64 zusätzliche Bytes erfordert, was bei derzeitigen Berechungsvorrichtungen insbesondere dann vernachlässigbar ist, wenn man berücksichtigt, dass die Transformationskoeffizienten, die mit der Dequantisierung erzeugt werden, in 16-Bit-Wörter anstelle von 32-Bit-D-Wörtern passen, wodurch der Gesamtspeicherbedarf verringert wird.
Sobald, wie es ebenfalls in 2 gezeigt ist, die quantisierten Koeffizienten 226 über obige Formel und Tabellen dequantisiert sind, liegt eine 4×4-Matrix rekonstruierter Transformationskoeffizienten 232 vor. Aus diesen Transformationskoeffizienten 232 werden die rekonstruierten Pixel erzeugt, indem sie einem zweidimensionalen inversen Transformationsprozess 234 zugeführt werden, der inverse Spalten- bzw. Zeilentransformationsprozesse 236 und 238 umfasst.
Anstelle der Anwendung der inversen Transformation Q_I = Q_D ^T, wie es normalerweise der Fall wäre, definiert gemäß der vorliegenden Erfindung, um eine 16-Bit-Dequantisierung und eine inverse Transformationsberechnungen zuzulassen, die vorliegende Erfindung folgende inverse Transformationsmatrix:
Es wird darauf hingewiesen, dass die Spalten Q_I zueinander orthogonal, ihre Beträge jedoch unterschiedlich sind. Dies wurde jedoch über den ”r”-Wert beherrscht, der bei der Auswahl der Dequantisierparameter verwendet wurde, wie es oben beschrieben ist. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass bei der Erzeugung von Q_I aus Q_D Q_D transponiert wurde, wobei die Spalten eins und drei mit 0,5 multipliziert wurden. Wiederum wurden jedoch die QP-Werte, die bereits in den Tabellen D0, D1 und D2 vorhanden sind, darauf im voraus angepasst, wodurch das Erfordernis der Kompensation einer zusätzlichen Berechnungskomplexität fortfällt. Darüber hinaus erfolgt die einzige ”Multiplikation”, die bei der Berechnung der inversen Transformation mit einer derartigen Matrix ausgeführt werden muss, mit 0,5, was tatsächlich durch eine hocheffiziente Operation einer Verschiebung nach rechts bewerkstelligt wird. Es wird darauf hingewiesen, dass der geringe Umfang von Rauschen, der durch eine derart ungenaue Division hervorgerufen wird, im wesentlichen keine Beeinträchtigung auf das Raten-Verzerrungs-Verhalten hat.
Mit Q_I, wie oben definiert, ist der maximale Gewinn gleich vier. Somit erweitert der zweidimensionale inverse Transformationsprozess den Dynamikbereich um vier Bits, wodurch eine Berechnung in einer 16-Bit-Arithmetik möglich ist.
Der inverse Spaltentransformationsvorgang 236 und der inverse Zeilentransformationsvorgang 238 (der auf der Basis des Ergebnisses des inversen Spaltentransformationsvorgangs arbeitet), die in 2 gezeigt sind, erzeugen die Ausgangspixeldaten 240. Zu diesem Zweck werden unter Verwendung der obigen inversen Transformationsmatrix und Benennen von [A B C D] als spezielle Zeile oder Spalte, die invers zu transformieren sind, die entsprechenden invers transformierten Werte [a' b' c' d'] berechnet mit: u = A + C; v = A – C; y = (B >> 1) – D; z = (D >> 1) + B; a' = u + z; b' = v + y; c' = v – y; d' = u – z; wobei u, v, y und z Hilfsvariable sind und >> 1 eine Verschiebung um ein Bit nach rechts (äquivalent zu einer Multiplikation mit 0,5) bezeichnet. Ähnlich wie bei der Codierung, reduzieren durch die Schmetterlingsstruktur, die in 4 gezeigt ist, diese Gleichungen tatsächlich auf vier Additionsoperationen und eine Verschiebeoperation je Koeffizient vollständig in einer 16-Bit-Arithmetik. Schließlich skaliert der inverse Transformationsvorgang 234 (2) die rekonstruierten Pixelwerte mit einem Faktor von 2^–7 (ausgeführt mit Hilfe der Operation einer Verschiebung nach rechts um 7 Bits).

Die rekonstruierten Pixelwerte nach der 7-Bit-Verschiebung haben einen Umfang von 9 Bits, so dass die inverse Transformation in einer 16-Bit-Arithmetik berechnet werden kann. Die Dequantisiertabellen D0, D1 und D2, die oben beschrieben wurden, sind derart beschaffen, dass die Dequantisiergleichungen nicht überlaufen, wenn sie in einer 16-Bit-Arithmetik berechnet werden. Die folgende Tabelle fasst einige der berechnungsmäßigen Vorteile zusammen, wenn die Transformation und die inverse Transformation der vorliegenden Erfindung verwendet werden, im Gegensatz zu jenen, die gemäß H.26L festgelegt sind:

Transformation	Operationen je Pixel,direkte Transformation	Quantisierung	Dequantisierung	Operationen je Pixel, inverse Transformation
Festgelegt durch H.26L	4 Additionen, 3 Multiplikationen in 32-Bit-Arithmetik	1 Multiplikation in 32-Bit-Arithmetik	1 Multiplikation in 32-Bit-Arithmetik	4 Additionen, 3 Multiplikationen in 32-Bit-Arithmetik
Vorliegende Erfindung	4 Additionen, 1 Verschiebung in 16-Bit-Arithmetik	1 Multiplikation in 32-Bit-Arithmetik	1 Multiplikation in 16-Bit-Arithmetik	4 Additionen, 1 Verschiebung in 16-Bit-Arithmetik

Wie einfach zu erkennen ist, sind derartige Einsparungen insbesondere bei 16-Bit-fähigen Prozessoren signifikant. in der Praxis kann beispielsweise ein typischer 16-Bit-PDA-Prozessor eine Verbesserung bei der Decodierung erkennen oder die Geschwindigkeit mit der vorliegenden Erfindung ungefähr verdoppeln.
Darüber hinaus wurden die Transformation/inverse Transformation im Bezug auf ihre Auswirkung auf die Qualität und Kompression überprüft. Die Ergebnisse für den Codiergewinn (normalerweise definiert als eine Zunahme des Signalrauschabstandes) zeigen, dass die Anwendung der Transformationen der vorliegenden Erfindung mit Testdaten zu einem Verlust von lediglich etwa 0,01 dB im Vergleich zu den H.26L-Transformationen führt, was vernachlässigbar und tatsächlich wahrscheinlich weitaus geringer ist als jener bei tatsächlichen Videosignalinformationen, wie etwa Pixelprädiktionsfehlern. Weiterhin wurde das Gesamtleistungsvermögen gegenüber den durch H.26L festgelegten Transformationen über jeden der 32 Quantisierparameter geprüft, was zu Differenzen in einem Bereich von plus oder minus 0,5 Prozent führte, mit einem Durchschnitt der sehr nahe Null liegt, was darauf hinweist, dass die Transformation der vorliegenden Erfindung ein ebenso gutes Leistungsverhalten hat wie die Transformation gemäß H.26L.
Wie aus der vorangegangenen detaillierten Beschreibung hervorgeht, werden verbesserte Matrizen zur Transformation und inversen Transformation für die Codierung bzw. Decodierung von Bild oder Video angegeben, die deutlich die Berechnungskomplexität im Vergleich zu anderen bekannten Transformationen verringern, ohne dabei die Kompression oder Qualität nachteilig zu beeinflussen. Transformationsmultiplikationen werden eliminiert und dennoch korrekte Ergebnisse erzeugt, da die Quantisier- und Dequentisierparameter diese Multiplikationsfaktoren kompensieren, mit Ausnahme eines Faktors, der durch eine Verschiebeoperation während der Transformation und der inversen Transformation ausgeführt wird. Infolge der verwendeten Werte können Transformationsoperationen während des Codierens und eine Dequantisierung sowie Transformationsoperationen während des Decodierens in einer 16-Bit-Arithmetik (für Pixeldaten, die mit höchstens 9 Bits dargestellt sind) ausgeführt werden.
Wenngleich die Erfindung Gegenstand zahlreicher Abänderungen und alternativer Konstruktionen sein kann, sind bestimmte veranschaulichte Ausführungsformen derselben in den Zeichnungen dargestellt und wurden zuvor im Detail beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass keine Absicht besteht, die Erfindung auf die speziellen offenbarten Formen einzuschränken, sondern im Gegensatz dazu beabsichtigt ist, sämtliche Abänderungen, alternative Konstruktionen und Äquivalente abzudecken, die in den Geist und den Geltungsbereich der Erfindung fallen.

Claims

Vorrichtung, die einen Blocktransformationsvideodecodierer enthält, der umfasst: einen Dequantisierer, der eingerichtet ist zum Dequantisieren quantisierter Transformationskoeffizienten für einen gegebenen Block; und einen inversen Transformierer, der eingerichtet ist zum inversen Transformieren der dequantisierten Transformationskoeffizienten, wobei die inverse Transformation die folgenden Operationen enthält: u = A + C; v = A – C; y = (B >> 1) – D; z = (D >> 1) + B; a' = u + z; b' = v + y; c' = v – y; und d' = u – z, wobei der Ausdruck ”>> 1” eine Verschiebung nach rechts um ein Bit angibt, wobei A, B, C und D Werte einer bestimmten Zeile oder Spalte eines gegebenen, invers zu transformierenden Blocks darstellen, wobei u, v, y und z Hilfsvariablen darstellen, und wobei a', b', c' und d' invers transformierte Werte darstellen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der inverse Transformierer die inverse Transformation wenigstens teilweise unter Verwendung einer Schmetterlingsstruktur implementiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der inverse Transformierer die inverse Transformation ohne Multiplikationsoperationen implementiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der inverse Transformierer ein zweidimensionaler inverser Transformierer ist, der eingerichtet ist, Spalten- und Zeilen-Inverstransformationsprozesse so durchzuführen, dass in einem ersten Durchlauf die unter Verwendung der Operationen invers zu transformierenden Werte die dequantisierten Transformationskoeffizienten und die durch A, B, C und D dargestellten Werte Werte einer bestimmten Zeile oder Spalte des gegebenen Blocks sind, und in einem zweiten Durchlauf die invers zu transformierenden Werte, die im ersten Durchlauf invers transformierten Werte sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Dequantisierer eingerichtet ist zum Skalieren der quantisierten Transformationskoeffizienten mit Skalierfaktoren, die aus Gruppen von Skalierfaktoren ausgewählt wurden, wobei die Auswahl der Skalierfaktoren auf einer Koeffizientenposition innerhalb eines Blockes und einem Quantisierparameter basiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Dequantisierer eingerichtet ist zum Skalieren der quantisierten Transformationskoeffizienten mit Skalierfaktoren, die aus einer zweidimensionalen Tabelle ausgewählt wurden, wobei eine erste Dimension der Tabelle eine Koeffizientenposition der entsprechenden quantisierten Transformationskoeffizienten innerhalb eines Blockes und eine zweite Dimension der zweidimensionalen Tabelle einen Quantisierparameter betreffen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Dequantisierer eingerichtet ist zum Skalieren der quantisierten Transformationskoeffizienten mit Skalierfaktoren, die aus einer zweidimensionalen Tabelle ausgewählt wurden, wobei dies für einen gegebenen quantisierten Transformationskoeffizienten, der eine Koeffizientenposition innerhalb eines Blockes aufweist, einschließt: Verwenden der Koeffizientenposition und eines Quantisierparameters, um einen gegebenen Skalierfaktor als Eintrag in der zweidimensionalen Tabelle abzurufen; und Multiplizieren des gegebenen quantisierten Transformationskoeffizienten mit dem gegebenen Skalierfaktor.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin ein Display, eine Energieversorgung, eine Tastatur, einen Prozessor, einen Speicher und ein Speichermedium umfassend, wobei das Speichermedium computerausführbare Instruktionen für Softwareprogramme speichert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Softwareprogramme einen Internetbrowser und ein Terminplanprogramm einschließen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Softwareprogramme den Blocktransformationsvideodecodierer einschließen und wobei der Blocktransformationsvideodecodierer durch Software implementiert ist, die auf dem Prozessor ausführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die dequantisierten Transformationskoeffizienten solche für rekonstruierte Prädiktionsfehlerinformationen für einen 4×4-Block sind.
Blocktransformationsdecodierer zur Bild- oder Videodecodierung, umfassend: einen Entropiedecodierer zum Entropiedecodieren quantisierter Transformationskoeffizienten, wobei der Blocktransformationsdecodierer eingerichtet ist zum Durchführen eines Dequantisierprozesses zum Dequantisieren der quantisierten Transformationskoeffizienten, und wobei der Blocktransformationsdecodierer eingerichtet ist zum Durchführen eines inversen Transformationsprozesses zum Anwenden einer inversen Transformation auf die dequantisierten Transformationskoeffizienten, wobei der inverse Transformationsprozess die folgenden Operationen einschließt: u = A + C; v = A – C; y = (B >> 1) – D; z = (D >> 1) + B; a' = u + z; b' = v + y; c' = u – y; und d' = u – z, wobei ”>> 1” eine Verschiebeoperation nach rechts um ein Bit angibt, wobei A, B, C und D invers zu transformierende Werte darstellen, wobei u, v, y und z Hilfsvariablen darstellen und wobei a', b', c' und d' invers transformierte Werte darstellen.
Blocktransformationsdecodierer nach Anspruch 12, wobei der inverse Transformationsprozess wenigstens einen Teil der inversen Transformation unter Verwendung einer Schmetterlingsstruktur implementiert.
Blocktransformationsdecodierer nach Anspruch 12, wobei A, B, C und D Einträgen eines Zeilen- oder Spaltenvektors [A, B, C, D] eines 4×4-Blocks entsprechen, der die dequantisierten Transformationskoeffizienten enthält, und wobei a', b', c' und d' einem Zeilen- oder Spaltenvektor [a', b', c', d'] eines transformierten 4×4-Blocks entsprechen.
Blocktransformationsdecodierer nach Anspruch 14, weiterhin eingerichtet zur Transformation der Spalten des 4×4-Blocks, der die dequantisierten Transformationskoeffizienten enthält, in einem ersten Durchlauf des inversen Transformationsprozesses und der Zeilen des transformierten 4×4-Blockes, der sich aus dem ersten Durchlauf ergibt, in einem zweiten Durchlauf des inversen Transformationsprozesses.
Blocktransformationsdecodierer nach Anspruch 14, weiterhin eingerichtet zur Transformation der Zeilen eines 4×4-Blocks, der die dequantisierten Transformationskoeffizienten enthält, in einem ersten Durchlauf des inversen Transformationsprozesses und der Spalten des transformierten 4×4-Blocks, der sich aus dem ersten Durchlauf ergibt, in einem zweiten Durchlauf des inversen Transformationsprozesses.
Blocktransformationsdecodierer nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei der inverse Transformationsprozess die inverse Transformation ohne Multiplikationsoperationen implementiert.
Blocktransformationsdecodierer nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der inverse Transformationsprozess Spalten- und Zeileninverstranstormationen so durchführt, dass in einem ersten Durchlauf die invers zu transformierenden Werte die dequantisierten Transformationskoeffizienten und in einem zweiten Durchlauf die invers zu transformierenden Werte die im ersten Durchlauf invers transformierten Werte sind.
Blocktransformationsdecodierer nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei der Dequantisierprozess die quantisierten Transformationskoeffizienten mit Skalierfaktoren skaliert, die aus Gruppen von Skalierfaktoren ausgewählt wurden, wobei die Auswahl der Skalierfaktoren auf einer Koeffizientenposition innerhalb eines Blocks und einem Quantisierparameter basiert.
Blocktransformationsdecodierer nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei der Dequantisierprozess die quantisierten Transformationskoeffizienten mit Skalierfaktoren skaliert, die aus einer zweidimensionalen Tabelle ausgewählt wurden, wobei eine erste Dimension der Tabelle eine Koeffizientenposition der jeweiligen quantisierten Transformationskoeffizienten innerhalb eines Blockes und eine zweite Dimension der zweidimensionalen Tabelle einen Quantisierparameter betreffen.
Blocktransformationsdecodierer nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei der Dequantisierprozess die quantisierten Transformationskoeffizienten mit Skalierfaktoren skaliert, die aus einer zweidimensionalen Tabelle ausgewählt wurden, wobei dies für einen gegebenen quantisierten Transformationskoeffizienten mit einer Koeffizientenposition innerhalb eines Blockes einschließt: Verwenden der Koeffizientenposition und eines Quantisierparameters, um einen gegebenen Skalierfaktor an einem Eintrag in der zweidimensionalen Tabelle nachzuschlagen; und Multiplizieren des gegebenen quantisierten Transformationskoeffizienten mit dem gegebenen Skalierfaktor.
Blocktransformationsdecodierer für Bild- oder Videodecodierung, umfassend: einen Entropiedecodierer zum Entropiedecodieren quantisierter Transformationskoeffizienten; Mittel zum Durchführen eines Dequantisierprozesses zum Dequantisieren der quantisierten Transformationskoeffizienten; und Mittel zum Durchführen eines inversen Transformationsprozesses, um eine inverse Transformation auf die dequantisierten Transformationskoeffizienten anzuwenden, wobei der inverse Transformationsprozess die folgenden Operationen einschließt: u = A + C; v = A – C; y = (B >> 1) – D; z = (D >> 1) + B; a' = u + z; b' = v + y; c' = v – y; und d' = u – z, wobei ”>> 1” eine Verschiebeoperation nach rechts um ein Bit angibt, wobei A, B, C und D invers zu transformierende Werte darstellen, wobei u, v, y und z Hilfsvariablen darstellen und wobei a', b', c' und d' invers transformierte Werte darstellen.
Blocktransformationsdecodierer nach Anspruch 22, wobei die Mittel zum Durchführen des inversen Transformationsprozesses die inverse Transformation wenigstens teilweise unter Verwendung einer Schmetterlingsstruktur implementieren.
Blocktransformationsdecodierer nach Anspruch 22, wobei A, B, C und D Einträgen eines Zeilen- oder Spaltenvektors [A, B, C, D] eines 4×4-Blocks, der die dequantisierten Transformationskoeffizienten enthält, entsprechen, und wobei a', b', c' und d' einem Zeilen- oder Spaltenvektor [a', b', c', d'] eines transformierten 4×4-Blocks entsprechen.
Blocktransformationsdecodierer nach Anspruch 24, wobei die Mittel zum Durchführen des inversen Transformationsprozesses weiterhin eingerichtet sind zum Transformieren der Spalten eines 4×4-Blocks, der die dequantisierten Transformationskoeffizienten enthält, in einem ersten Durchlauf des inversen Transformationsprozesses und der Zeilen des transformierten 4×4-Blockes, der sich aus dem ersten Durchlauf ergibt, in einem zweiten Durchlauf des inversen Transformationsprozesses.
Blocktransformationsdecodierer nach Anspruch 24, wobei die Mittel zum Durchführen des inversen Transformationsprozesses weiterhin eingerichtet sind zum Transformieren der Zeilen eines 4×4-Blockes, der die dequantisierten Transformationskoeffizienten enthält, in einem ersten Durchlauf des inversen Transformationsprozesses und der Spalten des transformierten 4×4-Blockes, der sich aus dem ersten Durchlauf ergibt, in einem zweiten Durchlauf des inversen Transformationsprozesses.
Blocktransformationsdecodierer nach einem der Ansprüche 22 bis 26, wobei die Mittel zum Durchführen des inversen Transformationsprozesses die inverse Transformation ohne Multiplikationsoperationen implementieren.
Blocktransformationsdecodierer nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei die Mittel zum Durchführen des inversen Transformationsprozesses eingerichtet sind zum Durchführen von Spalten- und Zeileninverstransformationen in einer Weise, dass die invers zu transformierenden Werte in einem ersten Durchlauf die dequantisierten Transformationskoeffizienten und in einem zweiten Durchlauf die invers transformierten Werte aus dem ersten Durchlauf sind.
Blocktransformationsdecodierer nach einem der Ansprüche 22 bis 28, wobei die Mittel zum Durchführen des Dequantisierprozesses eingerichtet sind zum Skalieren der quantisierten Transformationskoeffizienten mit Skalierfaktoren, die aus Gruppen von Skalierfaktoren ausgewählt wurden, wobei die Auswahl der Skalierfaktoren auf einer Koeffizientenposition innerhalb eines Blockes und einem Quantisierparameter basiert.
Blocktransformationsdecodierer nach einem der Ansprüche 22 bis 28, wobei die Mittel zum Durchführen des Dequantisierprozesses eingerichtet sind zum Skalieren der quantisierten Transformationskoeffizienten mit Skalierfaktoren, die aus einer zweidimensionalen Tabelle ausgewählt wurden, wobei eine erste Dimension der Tabelle eine Koeffizientenposition der jeweiligen quantisierten Transformationskoeffizienten innerhalb eines Blockes und eine zweite Dimension der zweidimensionalen Tabelle einen Quantisierparameter betreffen.
Blocktransformationsdecodierer nach einem der Ansprüche 22 bis 28, wobei die Mittel zum Durchführen des Dequantisierprozesses eingerichtet sind zum Skalieren der quantisierten Transformationskoeffizienten mit Skalierfaktoren, die aus einer zweidimensionalen Tabelle ausgewählt wurden, wobei dies für einen gegebenen quantisierten Transformationskoeffizienten mit einer Koeffizientenposition innerhalb eines Blockes einschließt: Verwenden der Koeffizientenposition und eines Quantisierparameters, um einen gegebenen Skalierfaktor an einem Eintrag in der zweidimensionalen Tabelle nachzuschlagen; und Multiplizieren des gegebenen quantisierten Transformationskoeffizienten mit dem gegebenen Skalierfaktor.
Blocktransformationsdecodierer nach einem der Ansprüche 12 bis 31, wobei die dequantisierten Transformationskoeffizienten solche für rekonstruierte Prädiktionsfehlerinformationen für einen 4×4-Block sind.
Handcomputergerät mit dem Blocktransformationsdecodierer nach einem der Ansprüche 12 bis 32.
Handcomputergerät nach Anspruch 33, weiterhin ein Display, eine Energieversorgung, eine Tastatur, einen Prozessor, einen Speicher und ein Speichermedium umfassend.
Handcomputergerät nach Anspruch 34, wobei das Speichermedium eingerichtet ist zum Speichern computerausführbarer Instruktionen für Softwareprogramme.
Handcomputergerät nach Anspruch 35, wobei die Softwareprogramme einen Internetbrowser, ein Terminplanprogramm und den Blocktransformationsdecodierer einschließen, wobei der Blocktransformationsdecodierer durch Software implementiert ist, die auf dem Prozessor ausführbar ist.
Vorrichtung, die einen Blocktransformationsvideodecodierer enthält, der umfasst: einen Entropiedecodierer, der eingerichtet ist zum Entropiedecodieren quantisierter Transformationskoeffizienten für einen gegebenen Block; einen Dequantisierer, der eingerichtet ist zum Dequantisieren quantisierter Transformationskoeffizienten für einen gegebenen Block; und einen zweidimensionalen inversen Transformierer, der eingerichtet ist, um die dequantisierten Transformationskoeffizienten zweidimensional invers zu transformieren, wobei die zweidimensionale inverse Transformation Ergebnisse erzielt, wie sie durch die folgenden Gleichungen angegeben sind: u = A + C; v = A – C; y = (B >> 1) – D; z = (D >> 1) + B; a = u + z; b' = v + y; c' = v – y; und d' = u – z, wobei A, B, C und D Werte einer bestimmten Zeile oder Spalte eines gegebenen, invers zu transformierenden Blocks darstellen, u, v, y und z Hilfsvariablen darstellen und a', b', c' und d' entsprechende invers transformierte Werte darstellen.
Vorrichtung, die einen Blocktransformationsvideodecodierer enthält, der umfasst: einen Entropiedecodierer zum Entropiedecodieren quantisierter Transformationskoeffizienten für einen gegebenen Block; einen Dequantisierer, der eingerichtet ist zum Dequantisieren quantisierter Transformationskoeffizienten für einen gegebenen Block; und einen zweidimensionalen inversen Transformierer, der eingerichtet ist, um die dequantisierten Transformationskoeffizienten basierend auf der folgenden Inverstransformationsmatrix zweidimensional invers zu transformieren:
Vorrichtung nach Anspruch 37 oder 38, wobei der zweidimensionale inverse Transformierer eingerichtet ist zur Durchführung von Spalten- und Zeileninverstransformationen in einer Weise, dass die invers zu transformierenden Werte in einem ersten Durchlauf die dequantisierten Transformationskoeffizienten und in einem zweiten Durchlauf die invers transformierten Werte aus dem ersten Durchlauf sind.
Vorrichtung nach Anspruch 37 oder 38, wobei der Dequantisierer eingerichtet ist zum Skalieren der quantisierten Transformationskoeffizienten mit Skalierfaktoren, die aus mehreren Gruppen von Skalierfaktoren ausgewählt wurden, wobei die Auswahl auf einer relativen Position eines quantisierten Transformationskoeffizienten innerhalb eines Blockes und einem Quantisierparameter basiert.
Vorrichtung nach Anspruch 37 oder 38, weiterhin ein Display, eine Energieversorgung, eine Tastatur, einen Prozessor, einen Speicher und ein Speichermedium zum Speichern computerausführbarer Instruktionen für Softwareprogramme umfassend.
Vorrichtung nach Anspruch 41, wobei die auf dem Speichermedium gespeicherten Softwareprogramme einen Internetbrowser und ein Terminplanprogramm einschließen.
Vorrichtung nach Anspruch 41, wobei die Softwareprogramme den Blocktransformationsvideodecodierer einschließen und der Blocktransformationsvideodecodierer durch Software implementiert ist, die auf dem Prozessor ausführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 37 oder 38, wobei die dequantisierten Transformationskoeffizienten solche für rekonstruierte Prädiktionsfehlerinformationen für einen 4×4-Block sind.
Vorrichtung nach Anspruch 37 oder 38, wobei die Vorrichtung ein Handcomputergerät, ein Notebookcomputer, ein Personalcomputer, ein Servercomputer, programmierbare Unterhaltungselektronik, ein Minicomputer, ein Mehrprozessorsystem, ein microprozessorbasiertes System, eine verteilte Computerumgebung, ein Netzwerk-PC oder ein Großrechner ist.
Vorrichtung nach Anspruch 37, wobei der Ausdruck ”>> 1” eine Verschiebeoperation nach rechts um ein Bit oder eine Division um 2 angibt.
Blocktransformationsdecodierer zur Bild- oder Videodecodierung, umfassend: einen Entropiedecodierer zum Entropiedecodieren quantisierter Transformationskoeffizienten, wobei der Blocktransformationsdecodierer eingerichtet ist zur Durchführung eines Dequantisierprozesses zum Dequantisieren der quantisierten Transformationskoeffizienten, und wobei der Blocktransformationsdecodierer eingerichtet ist zum Durchführen eines inversen Transformationsprozesses zur Anwendung einer inversen Transformation auf die dequantisierten Transformationskoeffizienten, wobei der inverse Transformationsprozess Berechnungen anwendet, die auf Werten basieren, die in der folgenden Matrix dargestellt sind:
Blocktransformationsdecodierer nach Anspruch 47, weiterhin eingerichtet zum: Transformieren der Spalten eines 4×4-Blocks, der die dequantisierten Transformationskoeffizienten enthält, in einem ersten Durchlauf des inversen Transformationsprozesses, indem eine Multiplikation der Matrix mit einer Spalte durchgeführt wird; und Transformieren der Zeilen des transformierten 4×4-Blocks, der sich aus dem ersten Durchlauf ergibt, in einem zweiten Durchlauf, indem eine Multiplikation der transponierten Matrix mit einer Zeile durchgeführt wird.
Blocktransformationsdecodierer nach Anspruch 47, weiterhin eingerichtet zum: Transformieren der Zeilen eines 4×4-Blocks, der die dequantisierten Transformationskoeffizienten enthält, in einem ersten Durchlauf des inversen Transformationsprozesses, indem eine Multiplikation der transponierten Matrix mit einer Zeile durchgeführt wird; und Transformieren der Spalten des transformierten 4×4-Blocks, der sich aus dem ersten Durchlauf ergibt, in einem zweiten Durchlauf, indem eine Multiplikation der Matrix mit einer Spalte durchgeführt wird.
Blocktransformationsdecodierer nach einem der Ansprüche 47 bis 49, wobei der inverse Transformationsprozess die inverse Transformation ohne Multiplikationsoperationen implementiert.
Blocktransformationsdecodierer nach Anspruch 47, wobei der inverse Transformationsprozess Spalten- und Zeileninverstransformationen in einer Weise durchführt, dass die invers zu transformierenden Werte in einem ersten Durchlauf die dequantisierten Transformationskoeffizienten und in einem zweiten Durchlauf die invers transformierten Werte aus dem ersten Durchlauf sind.
Blocktransformationsdecodierer nach einem der Ansprüche 47 bis 51, wobei der Dequantisierprozess die quantisierten Transformationskoeffizienten mit Skalierfaktoren skaliert, die aus Gruppen von Skalierfaktoren ausgewählt wurden, wobei die Auswahl der Skalierfaktoren auf einer Koeffizientenposition innerhalb eines Blocks und einem Quantisierparameter beruht.
Blocktransfomrationsdecodierer nach einem der Ansprüche 47 bis 51, wobei der Dequantisierprozess die quantisierten Transformationskoeffizienten mit Skalierfaktoren skaliert, die aus einer zweidimensionalen Tabelle ausgewählt wurden, wobei eine erste Dimension der Tabelle eine Koeffizientenposition der jeweiligen quantisierten Transformationskoeffizienten innerhalb eines Blocks und eine zweite Dimension der zweidimensionalen Tabelle einen Quantisierparameter betrifft.
Blocktransformationsdecodierer nach einem der Ansprüche 47 bis 51, wobei der Dequantisierprozess die quantisierten Transformationskoeffizienten mit Skalierfaktoren skaliert, die aus einer zweidimensionalen Tabelle ausgewählt wurden, wobei dies für einen gegebenen quantisierten Transformationskoeffizienten mit einer Koeffizientenposition innerhalb eines Blockes einschließt: Verwenden der Koeffizientenposition und eines Quantisierparameters, um einen gegebenen Skalierfaktor an einem Eintrag in der zweidimensionalen Tabelle nachzuschlagen; und Multiplizieren des gegebenen quantisierten Transformationskoeffizienten mit dem gegebenen Skalierfaktor.
Blocktransformationsdecodierer zur Bild- oder Videodecodierung, umfassend: einen Entropiedecodierer zum Entropiedecodieren quantisierter Transformationskoeffizierten; Mittel zum Durchführen eines Dequantisierprozesses zum Dequantisieren der quantisierten Transformationskoeffizienten; und Mittel zum Durchführen eines inversen Transformationsprozesses zum Anwenden einer inversen Transformation auf die dequantisierten Transformationskoeffizienten, wobei der inverse Transformationsprozess Berechnungen anwendet, die auf Werten basieren, die in der folgenden Matrix dargestellt sind:
Blocktransformationsdecodierer nach Anspruch 55, wobei die Mittel zum Durchführen des inversen Transformationsprozesses weiterhin eingerichtet sind zum: Transformieren der Spalten eines 4×4-Blocks, der die dequantisierten Transformationskoeffizienten enthält, in einem ersten Durchlauf des inversen Transformationsprozesses, indem eine Multiplikation der Matrix mit einer Spalte durchgeführt wird; und Transformieren der Zeilen des transformierten 4×4-Blocks, der sich aus dem ersten Durchlauf ergibt, in einem zweiten Durchlauf, indem eine Multiplikation der transponierten Matrix mit einer Zeile durchgeführt wird.
Blocktransformationsdecodierer nach Anspruch 55, wobei die Mittel zum Durchführen des inversen Transformationsprozesses weiterhin eingerichtet sind zum: Transformieren der Zeilen eines 4×4-Blocks, der die dequantisierten Transformationskoeffizienten enthält, in einem ersten Durchlauf des inversen Transformationsprozesses, indem eine Multiplikation der transponierten Matrix mit einer Zeile durchgeführt wird; und Transformieren der Spalten des transformierten 4×4-Blocks, der sich aus dem ersten Durchlauf ergibt, in einem zweiten Durchlauf, indem eine Multiplikation der Matrix mit einer Spalte durchgeführt wird.
Blocktransformationsdecodierer nach einem der Ansprüche 55 bis 57, wobei die Mittel zum Durchführen des inversen Transformationsprozesses die inverse Transformation ohne Multiplikationsoperationen implementieren.
Blocktransformationsdecodierer nach Anspruch 55, wobei die Mittel zum Durchführen des inversen Transformationsprozesses eingerichtet sind zum Spalten- und Zeilen-Inverstransformieren in einer Weise, dass die invers zu transformierenden Werte in einem ersten Durchlauf die dequantisierten Transformationskoeffizienten und in einem zweiten Durchlauf die invers transformierten Werte aus dem ersten Durchlauf sind.
Blocktransformationsdecodierer nach einem der Ansprüche 55 bis 59, wobei die Mittel zum Durchführen des Dequantisierprozesses eingerichtet sind zum Skalieren der quantisierten Transformationskoeffizienten mit Skalierfaktoren, die aus Gruppen von Skalierfaktoren ausgewählt wurden, wobei die Auswahl der Skalierfaktoren auf einer Koeffizientenposition innerhalb eines Blocks und einem Quantisierparameter basiert.
Blocktransformationsdecodierer nach einem der Ansprüche 55 bis 59, wobei die Mittel zum Durchführen des Dequantisierprozesses eingerichtet sind zum Skalieren der quantisierten Transformationskoeffizienten mit Skalierfaktoren, die aus einer zweidimensionalen Tabelle ausgewählt wurden, wobei eine erste Dimension der Tabelle einer Koeffizientenposition der jeweiligen quantisierten Transformationskoeffizienten innerhalb eines Blocks und eine zweite Dimension der zweidimensionalen Tabelle einen Quantisierparameter betreffen.
Blocktransformationsdecodierer nach einem der Ansprüche 55 bis 59, wobei die Mittel zum Durchführen des Dequantisierprozesses eingerichtet sind zum Skalieren der quantisierten Transformationskoeffizienten mit Skalierfaktoren, die aus einer zweidimensionalen Tabelle ausgewählt wurden, wobei dies für einen gegebenen quantisierten Transformationskoeffizienten mit einer Koeffizientenposition innerhalb eines Blocks einschließt: Verwenden der Koeffizientenposition und eines Quantisierparameters, um einen gegebenen Skalierfaktor an einem Eintrag in der zweidimensionalen Tabelle nachzuschlagen; und Multiplizieren des gegebenen quantisierten Transformationskoeffizienten mit dem gegebenen Skalierfaktor.
Blocktransformationsdecodierer nach einem der Ansprüche 47 bis 62, wobei die dequantisierten Transformationskoeffizienten solche für rekonstruierte Prädiktionsfehlerinformationen für einen 4×4-Block sind.
Handcomputergerät, das den Blocktransformationsdecodierer nach einem der Ansprüche 47 bis 63 umfasst.
Handcomputergerät nach Anspruch 64, weiterhin ein Display, eine Energieversorgung, eine Tastatur, einen Prozessor, einen Speicher und ein Speichermedium umfassend.
Handcomputergerät nach Anspruch 65, wobei das Speichermedium eingerichtet ist zum Speichern computerausführbarer Instruktionen für Softwareprogramme.
Handcomputergerät nach Anspruch 66, wobei die Softwareprogramme einen Internetbrowser, ein Terminplanprogramm und den Blocktransformationsdecodierer einschließen, wobei der Blocktransformationsdecodierer durch Software implementiert ist, die auf dem Prozessor ausführbar ist.