CN101878646B - 视频压缩的系数的联合幅度和位置编码的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种编码方法、装置和其上编码有用来实现编码方法的软件的介质。该编码方法包括：对每个由连续非零值系数的族所定义的联合事件进行联合编码，每个联合事件是由下述三个参数所定义：在所述族之前的非零值系数的数目、所述族中非零值系数的数目、以及对幅度大于1的、最多最大数目M个拖尾系数的指示，其中编码是利用3维联合VLC表进行的。所述方法还包括对具有大于1的幅度的非零值拖尾系数的幅度进行编码，对具有多于M个非零值系数的族中任何其余的非零值系数的幅度进行编码。
Description
本发明要求2008年2月13日提交的Junlin Li等人的、题为“JOINTAMPLITUDE AND POSITION CODING OF COEFFICIENTS FOR VIDEOCOMPRESSION”的美国非临时专利申请No.12/030,794的优先权，申请No.12/030,794要求2007年10月2日提交的、Junlin Li等人的题为“REDUCED CODE TABLE SIZE IN JOINT AMPLITUDE AND POSITIONCODING OF COEFICIENTS FOR VIDEO COMPRESSION”的美国临时专利申请No.60/976,847的优先权，并且是该申请的转换，这些申请通过引用结合于此。
本公开与2008年2月13日提交的Junlin Li等人的、题为“VARIABLE LENGTH CODING OF COEFFICIENT CLUSTERS FORIMAGE AND VIDEO COMPRESSION”的美国非临时专利申请No.12/030,821有关，申请No.12/030,821要求2007年10月2日提交的、Junlin Li等人的题为“THREE-DIMENSIONAL V\ARIABLE LENGTHCODING FOR IMAGE AND VIDEO COMPRESSION”的美国临时专利申请No.60/976,853的优先权，并且是该申请的转换，这些申请通过引用结合于此。
技术领域
本公开一般地涉及图像和视频压缩，更具体而言，涉及在变换图像和视频压缩方法中出现的对经量化变换系数的可变长度编码。
背景技术
视频数据的变换编码和解码通常包括熵编码。对于压缩，例如运动补偿预测后的残余图片或者帧内编码(intra-coding)的图片之类的图片中的 像素信息被划分成块。例如通过离散余弦变换(DCT)或者类似变换来对这些块进行变换，然后量化得到的变换系数。经量化的变换系数例如沿着二维变换域中的一条路径从低到高被排序。随后，采用熵编码方法对经量化变换系数的该有序串无损地编码。一种常见的熵编码方法是可变长度编码，在该编码中，利用码字对代表其属性的一个或多个经量化系数的一个或多个系数编码，使得对较可能出现的事件编码的码字平均来说比较少可能出现的事件的短。由于这种在效率和简单性之间的巧妙权衡，可变长度编码(VLC)广泛用在熵编码中，尤其是在希望编解码的计算复杂度较低时。
Chen等人的美国专利申请11/069,621(公开为US 20060039615)、美国专利申请No.11/385,183(公开为US 20070019877)和美国专利申请11/270,138(公开为US 20060056720)描述了联合幅度和位置编码方法，这些方法用于在变换图像和视频压缩方法中出现的对经量化变换系数的可变长度编码。已发现这些申请中所描述的方法在对连续非零变换系数编码时比分别编码游程(run)和幅度水平相比较高效。对于图像块的传统变换和量化(其中最可能出现的经量化变换幅度为0、下一个最可能出现的幅度为1)，上述专利公开中公开的编码方法中的一些考虑到在经量化变换系数的有序串中最可能出现的非零值系数的幅度为“1”，并且利用多维可变长度编码(VLC)映射结合系数位置来对幅度1/非幅度1系数的出现进行编码，所述多维可变长度编码映射例如是多维VLC表。换言之，在一种实现方式中，利用一个可变长度码字对下述量联合编码：一个或多个非零系数前的零的游程长度，非零系数的游程长度，以及非零系数中的那些量值为1。然后使用一个分离的1-D VLC来对非1非0系数的幅度编码。
试验结果已表面上述专利公开中公开的联合幅度和位置编码是成功的熵编码方案。然而，在该联合编码实现方式中，用来实现联合编码的码表的大小可能随着非0系数的游程增大而指数增大。这对于某些应用可能要求非常高的存储器量，所述应用例如是低成本和/或低功率实现方式。
因此希望一种在保留大多编码效率的同时允许更小的码表大小的方 法。
附图说明
图1示出了用于对经量化变换系数的有序串进行编码的位置和幅度编码方法的一个实施例的流程图。
图2示出了包括可操作来实现一种编码方法实施例的装置的实施例。
图3示出了解码器的一个实施例。
图4示出了包括可操作来实现这里所述的可变长度编码方法的解码器的装置的另一个实施例。
图5A、5B和5C各自分别示出了方法实施例的三维事件表的一部分，其中存在至多M＝3个被联合编码的拖尾系数。
图6示出了混合编码的一个实施例的流程图，该混合编码包括用于例如非零值系数的族很可能出现的第一低频区域的当前编码方法的实施例。
具体实施方式
概述
本发明的实施例包括一种编码方法、用于编码的装置、以及编码在一个或多个计算机可读有形介质中用来实现编码方法的逻辑。该编码方法用来对图像数据块的经量化变换系数的有序串进行编码，具体而言，该方法是基于VLC的高级熵编码方法。其他实施例包括对利用前述编码方法表面的一组码字进行解码的解码方法、用于对利用编码方法编码的一组码字进行解码的装置、以及编码在一个或多个计算机可读有形介质中用来实现解码方法的逻辑。
具体实施例包括一种方法，该方法包括：
对于一个图像数据块的经量化变换系数的有序串的第一区域，对各自由具有除最可能出现幅度之外的幅度的连续系数的族所定义的联合位置和幅度事件进行联合编码，其中所述第一区域可能是整个 串，所述串具有所述最可能出现幅度、并且至少一个其他幅度包括下一个最可能出现幅度，每个联合事件是由下述三个参数所定义：在所述族之前的具有所述最可能出现幅度的系数的数目、所述族中具有除所述最可能出现幅度之外的幅度的系数的数目、以及对具有除所述下一个最可能出现幅度之外的幅度的、最多预定最大数目M个拖尾系数的指示，其中所述编码是利用3维联合编码映射进行的，以使得平均来说，用于对更可能出现的事件进行编码的相应码字比用于对不太可能出现的事件进行编码的相应码字要短；
对具有除所述下一个最可能出现幅度之外的幅度的拖尾系数的幅度进行编码，所述编码利用第一幅度码映射；以及
对具有多于M个系数的任何族中的具有除所述最可能出现幅度之外的幅度的任何其余的系数的幅度进行编码，所述其余的系数的编码利用第二幅度码映射。
具体实施例包括一种编码有计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机可执行指令在被处理系统中的一个或多个处理器执行时实现一种编码方法，该编码方法包括：
对于一个图像数据块的经量化变换系数的有序串的第一区域，对各自由具有除最可能出现幅度之外的幅度的连续系数的族所定义的联合位置和幅度事件进行联合编码，其中所述第一区域可能是整个串，所述串具有所述最可能出现幅度、并且至少一个其他幅度包括下一个最可能出现幅度，每个联合事件是由下述三个参数所定义：在所述族之前的具有所述最可能出现幅度的系数的数目、所述族中具有除所述最可能出现幅度之外的幅度的系数的数目、以及对具有除所述下一个最可能出现幅度之外的幅度的、最多预定最大数目M个拖尾系数的指示，其中所述编码是利用3维联合编码映射进行的，以使得平均来说，用于对更可能出现的事件进行编码的相应码字比用于对不太可能出现的事件进行编码的相应码字要短；
对具有除所述下一个最可能出现幅度之外的幅度的拖尾系数的幅度进行编码，所述编码利用第一幅度码映射；以及
对具有多于M个系数的任何族中的具有除所述最可能出现幅度之外的幅度的任何其余的系数的幅度进行编码，所述其余的系数的编码利用第二幅度码映射。
具体实施例包括一种装置，该装置包括：
第一区域事件编码器，该第一区域事件编码器操作用于在一个图像数据块的经量化变换系数的有序串的第一区域中，对各自由具有除最可能出现幅度之外的幅度的连续系数的族所定义的联合位置和幅度事件进行联合编码，其中所述第一区域可能是整个串，所述串具有所述最可能出现幅度、并且至少一个其他幅度包括下一个最可能出现幅度，每个联合事件是由下述三个参数所定义：在所述族之前的具有所述最可能出现幅度的系数的数目、所述族中具有除所述最可能出现幅度之外的幅度的系数的数目、以及对具有除所述下一个最可能出现幅度之外的幅度的、最多预定最大数目M个拖尾系数的指示，其中所述编码是利用3维联合编码映射进行的，以使得平均来说，用于对更可能出现的事件进行编码的相应码字比用于对不太可能出现的事件进行编码的相应码字要短；
第一幅度编码器，该第一幅度编码器操作用于对具有除所述下一个最可能出现幅度之外的幅度的拖尾系数的幅度进行编码，所述编码利用第一幅度码映射；以及
第二幅度编码器，该第二幅度编码器操作用于对具有多于M个系数的任何族中的具有除所述最可能出现幅度之外的幅度的任何其余的系数的幅度进行编码，所述其余的系数的编码利用第二幅度码映射。
具体实施例还包括一种解码方法，该解码方法包括：
识别一组联结的码字中的码字，所述码字由一种编码方法形成；利用多个码映射对所识别的码字进行解码。该编码方法包括：
对于一个图像数据块的经量化变换系数的有序串的第一区域，对各自由具有除最可能出现幅度之外的幅度的连续系数的族所定义的联合位置和幅度事件进行联合编码，其中所述第一区域可能是整个 串，所述串具有所述最可能出现幅度、并且至少一个其他幅度包括下一个最可能出现幅度，每个联合事件是由下述三个参数所定义：在所述族之前的具有所述最可能出现幅度的系数的数目、所述族中具有除所述最可能出现幅度之外的幅度的系数的数目、以及对具有除所述下一个最可能出现幅度之外的幅度的、最多预定最大数目M个拖尾系数的指示，其中所述编码是利用3维联合编码映射进行的，以使得平均来说，用于对更可能出现的事件进行编码的相应码字比用于对不太可能出现的事件进行编码的相应码字要短；
对具有除所述下一个最可能出现幅度之外的幅度的拖尾系数的幅度进行编码，所述编码利用第一幅度码映射；以及
对具有多于M个系数的任何族中的具有除所述最可能出现幅度之外的幅度的任何其余的系数的幅度进行编码，所述其余的系数的编码利用第二幅度码映射。
具体实施例还包括一种编码有计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机可执行指令在被处理系统中的一个或多个处理器执行时实现一种解码方法，该解码方法包括：识别一组联结的码字中的码字，所述码字由一种编码方法形成；利用多个码映射对所识别的码字进行解码。该编码方法包括：
对于一个图像数据块的经量化变换系数的有序串的第一区域，对各自由具有除最可能出现幅度之外的幅度的连续系数的族所定义的联合位置和幅度事件进行联合编码，其中所述第一区域可能是整个串，所述串具有所述最可能出现幅度、并且至少一个其他幅度包括下一个最可能出现幅度，每个联合事件是由下述三个参数所定义：在所述族之前的具有所述最可能出现幅度的系数的数目、所述族中具有除所述最可能出现幅度之外的幅度的系数的数目、以及对具有除所述下一个最可能出现幅度之外的幅度的、最多预定最大数目M个拖尾系数的指示，其中所述编码是利用3维联合编码映射进行的，以使得平均来说，用于对更可能出现的事件进行编码的相应码字比用于对不太可能出现的事件进行编码的相应码字要短；
对具有除所述下一个最可能出现幅度之外的幅度的拖尾系数的幅度进行编码，所述编码利用第一幅度码映射；以及
对具有多于M个系数的任何族中的具有除所述最可能出现幅度之外的幅度的任何其余的系数的幅度进行编码，所述其余的系数的编码利用第二幅度码映射。
具体实施例还包括一种用于解码的装置，该装置包括：
码字识别器，该码字识别器操作用于识别一组联结的码字中的码字，所述码字由一种编码方法形成，该编码方法包括：
对于一个图像数据块的经量化变换系数的有序串的第一区域，对各自由具有除最可能出现幅度之外的幅度的连续系数的族所定义的联合位置和幅度事件进行联合编码，其中所述第一区域可能是整个串，所述串具有所述最可能出现幅度、并且至少一个其他幅度包括下一个最可能出现幅度，每个联合事件是由下述三个参数所定义：在所述族之前的具有所述最可能出现幅度的系数的数目、所述族中具有除所述最可能出现幅度之外的幅度的系数的数目、以及对具有除所述下一个最可能出现幅度之外的幅度的、最多预定最大数目M个拖尾系数的指示，其中所述编码是利用3维联合编码映射进行的，以使得平均来说，用于对更可能出现的事件进行编码的相应码字比用于对不太可能出现的事件进行编码的相应码字要短；
对具有除所述下一个最可能出现幅度之外的幅度的拖尾系数的幅度进行编码，所述编码利用第一幅度码映射；以及
对具有多于M个系数的任何族中的具有除所述最可能出现幅度之外的幅度的任何其余的系数的幅度进行编码，所述其余的系数的编码利用第二幅度码映射；以及
码字解码器，该码字解码器操作用于对所识别出的码字进行解码，所述码字解码器使用一组码映射。
具体实施例可以提供所有、一些这里所述的方面、特征或优点，或者不提供。具体实施例可以提供一个或多个其他方面、特征或优点，并且本领域技术人员从这里的附图、说明书和权利要求可以容易地明白这一个或 多个其他方面、特征或优点。
示例实施例
这里所述的编码方法实施例用于对图像数据块进行编码。对图像数据块进行变换，对变换系数进行量化，并且所得到的经量化系数被布置为二维阵列并被存储，例如沿二维阵列中的Z字形路径按照增大的空间频率来得到经量化系数的有序串。该变换和量化使得零是最可能出现的幅度而1是接下来最可能出现的幅度。注意，本领域技术员认将理解，该量化和/或变换可被改变，使得其他值是最可能出现的幅度和接下来最可能出现的幅度，并且然后可以修改这里所述的方法来适应这种其他的量化和/变换。因此，假设零是最可能出现的幅度而1是接下来最可能出现的幅度并未降低所述方法的一般性。
可变长度编码包括识别事件、利用码字对事件进行编码使得利用比不太可能出现的事件的码字短的码字对很可能出现的事件进行编码。对码字的查找使用将事件映射到码字的一个或多个码映射。在这里所述的实施例中，事件到码字的映射是利用编码表表示的，例如用来为特定事件查找码字来进行编码的VLC表。然而，本领域技术人员将理解表仅是可用来维护用以查找的码字的一种数据结构。因此，“表”意味着用来存储码字使得例如一个值或者一组值之类的事件可被查找的任意数据结构。
本领域技术人员还将理解，要使用的VLC表是根据假设的或者已知的事件统计数据确定的。在不同的版本中，统计数据可以是基于对相似图片或者图片序列的测量的假设统计数据，也可以是基于对实际图片收集的统计数据的。此外，本领域技术人员将理解VLC表无需仅包括可变长度码。为了降低任意特定表的大小，可利用固定长度而不是可变长度码来对相对稀少的那些事件的编码。
这里所述方法的一个实施例适于混合编码。在混合可变长度编码中，图像数据块的经变换系数的有序串被划分成至少两个区域：低频区域和高频区域，在低频区域中可能存在非零系数族，而在高频区域中可能散布着非零值系数，低频区域和高频区域由分界点隔开。例如参见Chen等人的 美国专利申请公开US 20050276487。
图1示出了本发明一个实施例的流程图。在经量化变换系数的有序串中的第一区域(这可能是整个串)中，方法包括对每个由连续非零值系数的族定义的联合位置和幅度事件进行联合编码，每个联合事件是由三个参数定义的：该族前的零值系数的数目、该族中的非零值系数的数目、以及对多至最大数目M个拖尾系数的那些幅度大于1的拖尾系数的指示，其中编码是利用3维联合VLC表的。该方法还包括对幅度大于1的非零值拖尾系数的幅度进行编码，其中该编码是利用用于指示该幅度(例如，幅度值-1)的每个值的1-D VLC进行的。该方法还包括对具有多于M个非零值系数的族中的任何其余非零值系数的幅度进行编码。该方法还包括对族中的非零值系数的符号进行编码，并且联结所得到的码字。如果串中存在多于一个区域，例如，对于混合可变长度编码，则该方法还包括对(一个或多个)其余区域中的系数进行编码。
现在更详细地描述这些特征。
本发明的一个实施例包括第一编码方法用来对在非零值系数的游程(“族”)中出现的连续非零值系数的位置进行编码的第一编码方法和用来对族中的非零值系数的幅度进行编码的第二编码方法，用以产生码字，这些码字用于在图像数据的经量化变换系数的有序串的第一区域(低频区域)中对该有序串进行编码。这种串在许多图像压缩方法中出现。
发明人发现在称作非零系数族的连续非零系数的游程中，量值为1的系数的概率随着系数的频率从族中的最高频系数降低到族中的最低频系数而逐渐降低。换言之，族中最后的系数更可能具有幅度1，而其他较低频率的系数趋向具有较大的量值。这种发现导致了这里所述的方法，该方法在编码处理中利用了该发现。
本发明的一个实施例包括利用一个可变长度码字事件的联合编码，其中所述可变长度码字事件是由下述三个参数定义的：在一个或多个非零系数的族之前的零的游程长度、非零系数族的游程长度、以及对那些非零系数中的量值为1的系数的指示。一个实施例还包括利用多维幅度码对量值大于1的非零值系数的族进行编码。
在本发明的一种实现方式中，不是对整个非零族的量值一起进行编码，不是所有的量值，而是最后数个非零系数被与系数位置联合编码。这最后数个非零系数在这里被称作拖尾系数。用T表示这样编码的拖尾系数的数目。在一个实施例中，拖尾系数的数目T是预先确定的阈值和非零系数族的游程长度中的最小数目，即，
T＝min(N，M)，
其中N是非零系数族的游程长度，并且M是预先确定的阈值。换言之，对于等于或小于M个非零系数的族，该族的所有非零系数都被联合编码；对于具有多于M个非零系数的族，仅最后M个非零系数被联合编码。通过适当地挑选M，可以极大地缩小码表的大小。已发现这一般不会导致编码系数损失或者导致相对可忽略的损失。
该编码方法包括识别/形成要被联合编码的幅度和位置事件，并且对该事件进行编码。每个幅度和位置事件由三项信息描述：在族前的连续非零值系数的数目或者零值的游程长度的第一值、该族中的非零值系数数目的第二值、以及对该族中多至M个拖尾系数为1或者不是1的指示。
图5A、5B和5C分别示出了一起构成对于M＝3的情形整个事件的3D表的事件的一部分。图5A是用于1个非零系数的族的事件的表，图5B是2个连续非零系数的族的事件的表，并且图5C是N(N＞＝3)个连续非零值系数的族的事件的表，其中仅族中最后三个系数被包括在要被联合编码的事件中。在一个实施例中，事件中的第三参数是一比特流，该比特流指示族中那些系数幅度为1，那些幅度大于1。在图5A、5B和5C中，“x”表示幅度大于1的系数。
一个实施例包括利用三维码映射(例如，三维可变长度码(VLC)表)通过可变长度码字来对事件编码。事件被编码使得平均来说与相对不太可能出现的事件相比利用相对较短的码字对很可能出现的事件进行编码。
幅度大于1的拖尾系数的幅度也需要被编码。一个实施例对指示量值的值进行编码，具体而言，幅度减1被编码，该编码是利用一维码映射进行的，例如利用1-D VLC表。
一个实施例还包括如果族中存在其余的(非拖尾)非零系数，即，例如对于长度大于M的族，则对其余的非零系数的幅度进行编码。一个实施例包括利用1-D VLC对其余非零系数(除拖尾系数之外)的幅度进行编码。
混合可变长度编码是已知的，其中一个图像数据快的经量化变换系数的有序串被划分成低频区域和高频区域，在该低频区域中可能存在非零系数的族，在该高频区域中可能散布了非零值系数，低频区域和高频区域由分界点隔开。参见Chen等人的美国专利申请公开US 20050276487。图8示出了混合编码方法的一个实施例的流程图，该方法包括图1所示的用于第一区域的方法。该方法包括确定或者利用预定义的分界点，该分界点将串划分成第一区域(例如，低频区域)和第二区域(例如，高频区域)。在第一区域中，该方法包括图1中的用于第一区域的上述步骤。在第二区域中，该方法使用在US 20060039615中所述的编码方法，在该方法中假设第二区域主要是散布的幅度为1的系数，因此标出幅度不为1的系数。该方法包括利用例如由1-D VLC表定义的一维可变长度码来对由在单个非零值系数前的零值系数的游程长度(包括长度0)定义的事件进行编码。该方法还包括指示其中结尾系数幅度大于1的任何事件，并且对指示该幅度的值进行编码，例如，幅度值减1。该方法还包括对第二区域中的事件的结尾非零值系数的符号进行编码。
示例串
为了通过一个示例说明编码方法的一个实施例，假设了下面的经量化变换系数的串：
频率索引：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17…
系数： 0 9 8 5 1 0 0 3-1 1 0 0 0 0 0-1 0 0…0
以10为分界点(breakpoint)来应用混合可变长度编码(HVLC)，并且对于低频系数在M＝3的情况下利用这里所述的联合编码方法，并且对于高频系数，利用传统的2-D游程长度编码，上述系数串将被编码如下。
Cm(1，4，xx1)+S++CA(9)+S++CA(7)+S++CA(4)+S++Cm(1，3，x11)+S++S-+CA(2)+S++CRL(4，1)+S-
其中，“+”表示联结，Cm(，，)表示三维幅度和位置编码的可变长度码字，CA()表示利用1-D幅度码映射的可变长度码字，CRL(，)表示利用传统(游程，水平)-游程长度编码的可变长度码字，并且S+和S-分别指示用于正和负非零幅度系数的码字。
试验结果示出了在M＝3的情况下，即，多至3个拖尾系数，给出的编码方案与US 20060039615中描述的方法相比可将码表大小减少80％，同时仍保留了相同的编码性能。
因此，已给出的编码方法利用多维VLC高效地对成串的非零变换系数进行编码，并且具有可控的码表大小。该方法适用于经量化变换系数的完全有序的串或者对低频系数进行编码的混合可编码长度编码(HVLC)。
解码
上述说明大多涉及编码方法，本领域技术人员将理解，本发明还涉及解码方法和装置，用于对通过这里所述的任意编码实施例编码的比特流进行解码。该解码方法包括接收包括通过上述编码方法编码的码字的比特流，包括识别该比特流中的码字和对码字进行解码。
装置
特定实施例包括一种装置，该装置包括：编码器，操作来对一个图像块的经量化变换系数的有序串中的非零值系数的族的位置和幅度进行编码，这些串具有最可能出现的幅度，例如0，以及包括下一个最可能出现幅度在内的至少一个其他幅度，例如1，该编码器包括一联合编码器，操作来利用根据3维联合VLC表的编码来在串的第一区域中对联合位置和幅度事件进行编码，这些事件每个由连续非零值系数的族定义，每个事件由三个参数定义：在该族之前的零值系数的数目、该族中非零值系数的数目、以及对多至最大数目M个拖尾系数的幅度大于1的拖尾系数的指示。
该装置还包括拖尾系数幅度编码器，操作来对幅度大于1的非零值拖尾系数的幅度进行编码。在一个实施例中，拖尾系数幅度使用用于指示幅度值的每个值(例如，每个(幅度值-1))的1-D VLC。
该装置还包括其余幅度编码器，操作来在任意族中存在多于M个非零值系数的情况下对其余的非零值系数进行编码，该编码例如是利用用于指示幅度的每个值的1-D VLC进行的。
该装置还包括符号编码器，操作来对族中的非零值系数的符号进行编码。
利用混合可变长度编码方法进行编码的编码器的一个实施例操作来在为有序串定义了两个或更多个区域的情形中对其余区域中的系数进行编码。
该编码器还包括联结器，操作来联结所得到的码字。
图2示出了包括装置200的实施例，装置200可操作来实现这里所述的编码方法，例如图1中所示的。装置200包括处理系统203，处理系统203包括一个或多个处理器205和存储器207。图2中示出了单个处理器，并且本领域技术人员将明白这可以表示多个处理器。类似地，示出了单个存储器子系统207，并且本领域技术人员将明白该存储器子系统可以包括不同的元件，例如RAM、ROM等。另外，存储器子系统意味着包括任意非易失性存储器存储装置，例如磁或光存储装置组件。包括有计算机程序209，并且被加载到存储器207中。注意，在任意时刻，程序中的一些可以在存储器子系统的不同部分中，本领域技术人员将理解这点。程序209包括指令，用来指示处理器在不同的版本中实现不同编码方法，包括不同的位置编码方法。在所示实施例中，该方法使用存储器子系统207中的一个或多个编码表211。
图3示出了解码器的一个实施例。该装置包括输入缓冲器301，输入缓冲器301可操作来接收利用压缩方法编码的比特流，所述压缩方法包括这里所述的任意编码方法实施例。
该缓冲器的输出用作到码字识别器303的输入，码字识别器303接收输入比特流中的比特，并且可操作来确定该码字来自的编码表。解码器 305耦合到码字识别器303，并且可操作来确定由码字识别器所识别出的码字的数据，对于这里所述的任何位置编码方法，码字识别器可依据所使用的位置编码确认非零或零值系数的位置。码字识别器还识别对利用编码方法编码的其他参数进行编码的其他码字，包括非零值、对拖尾系数的数目的指示等等。在一个实施例中，解码器305包括一查找器件，该查找器件查找存储器307中存储的适当的解码表。该表提供码字集合中的至少一些码字的事件。其他码字可包括“转义”码，使得能够利用表查找方法之外的方法来实现解码。
尽管在图3所示的实施例中，存储器被示为与查找器件(解码器)305相分离，但是本领域技术人员将理解，在其他实施例中，查找器件305包括用于表格的存储器，并且这种其他实施例也被包括在这里。
图4示出了包括装置400的另一个实施例，装置400可操作来实现这里所述的可变长度编码方法的解码器。解码装置400包括处理系统403，处理系统403包括一个或多个处理器405和存储器407。图4中示出了单个存储器，但是本领域技术人员将理解这可以代表多个处理器。类似地，示出了单个存储器子系统407，但是本领域技术人员将理解存储器子系统可包括不同的元件，例如RAM、ROM等。另外，存储器子系统意味着包括任意非易失性存储器存储装置，例如磁或光存储装置组件。包括有计算机程序409，并且被加载到存储器407中。注意，在任意时刻，程序中的一些可以在存储器子系统的不同部分中，本领域技术人员将理解这点。程序409包括指令，用来指示处理器在不同的版本中实现对码字的识别和解码。在所示实施例中，该解码方法使用存储器子系统407中的一个或多个编码表411。
其他实施例包括编码在一个或多个有形介质中的用于执行的逻辑，并且在被执行时可操作来实现这里所述的任意编码方法。对于本领域技术人员，根据这里的描述如何实现这种逻辑是清楚的。
其他实施例包括编码在一个或多个有形介质中用于执行的逻辑，并且在被执行时可操作来实现这里所述的任意解码方法。对于本领域技术人员，根据这里的描述如何实现这种逻辑是清楚的。
其他实施例包括编码在一个或多个有形介质中的软件，并且在被执行时可操作来实现这里所述的任意编码方法。对于本领域技术人员，根据这里的描述如何实现这种软件是清楚的。
其他实施例包括编码在一个或多个有形介质中的软件，并且在被执行时可操作来实现这里所述的任意解码方法。对于本领域技术人员，根据这里的描述如何实现这种软件是清楚的。
其他实施例包括其上编码有一组指令的计算机可读介质，所述一组指令在被处理系统的一个或多个处理器执行时使得实现这里所述的任意编码方法。
其他实施例包括其上编码有一组指令的计算机可读介质，所述一组指令在被处理系统的一个或多个处理器执行时使得实现这里所述的任意解码方法。
对于经量化系数的串这里所使用的术语“串”有时被称作系数“块”，并且也称作系数“串”。有时还使用术语系数系数序列。本领域技术人员将理解这些术语可互换使用，并且根据上下文含义对于本领域技术人员是清楚的。
而且，在本说明中，假设串只包括AC系数并且块变换的DC系数是分开编码的。如何修改这里描述的方法以包括DC系数对于本领域技术人员而言是清楚的。
此外，在示例实施例的描述中，假设对系数的量化使得0是最可能出现的幅度，而1是下一个最可能出现的幅度。当然，也可以以其他方式进行量化，使得其他值或事件被用作最可能出现的一个或多个量化值，并且不同的其他值或者事件用作下一个最可能出现的一个或多个值。本领域技术人员将理解如何修改这里描述的细节来适应这种变动，并且这些变动必然在本发明的范围内。
此外，本发明不限于任何一种类型的体系结构或者任何一种类型的变换编码。在一个实施例中使用的变换是在Hig Profile的H.264/MPEG-4AVC视频编码标准/草案标准中定义的8×8变换。其他实施例使用中国AVS标准的变换。其他实施例使用离散余弦变换(DCT)。其他变换也是 可以的。另外，这里所述的块大小是8×8，但是在替换实施例中也可以使用其他块大小。
本发明不依赖于任何特定类型的帧间编码(如果使用了的话)，或者任何特定类型的运动压缩(如果用于帧间编码的话)，或者任何帧内估计(如果用于利用来自相邻块的信息来估计块的像素的话)。
注意，可变长度编码有时也称作熵编码或者统计编码。
在上述实施例中的一些中，包括无符号数据。大多变换产生正或者负系数，并且码字的形成包括对任意非零值系数的符号的指示。在一个版本中，任意区域中的任意游程的非零幅度的符号信息与每个幅度的信息一起被添加。在替换实施例中，可以以不同的方式来包括任意区域中的任意游程的非零幅度，例如作为符号串的码。对于对符号进行编码，其他替换实施例也是可以的。
注意，在幅度编码的一些示例中，对于系数可以假设不同数目的可能非零值。然而，本发明不限于任何数目个可能量化值。
还要注意，术语幅度无符号。因此，例如，值为+1和-1的系数都具有幅度1。
尽管这里所述的一个实施例包括存储编码表的存储器，但是其他实施例以表格之外的数据结构的形式存储存储编码信息，例如包括树的结构。也可以使用其他数据结构。类似地，尽管这里所述的一个实施例包括存储解码信息的存储器，但是其他实施例以用于解码的表格之外的数据结构形式存储解码信息。
还要注意，本发明不依赖于用于任意编码方法的可变长度编码的特定类型，例如编码表，并且可以例如与Huffman编码和算术编码方法一起工作。此外，尽管已描述了实施例使用基于事件的假设或者在先出现可能性(也称作事件)对事件的固定编码，即，事件出现的可能性不变，但是其他实施例可以使用自适应编码，即，编码可根据从实际系数收集的直方图之类的统计数据改变。
除非另外专门陈述，从下面的讨论可清楚，应理解在整个说明书讨论中使用术语例如“处理”、“运算”、“计算”、“确定”等指计算机系 统或者类似的电子计算设备的动作和/或处理，所述动作和/或处理操纵和/或变换表示电子之类的物理量到类似地表示为物理量的其他数据。
以类似的方式，术语“处理器”可以指任何器件或者器件的一部分，该器件或者器件的一部分对例如来自寄存器和/或存储器的电子数据进行处理来将电子数据变换成其他电子数据，其他电子数据例如可被存储在寄存器和/或存储器中。“计算机”或者“计算机器”或者“计算平台”可以包括一个或多个处理器。
注意，在描述一种方法包括多个元素，例如多个步骤，并未隐含这些元素(例如步骤)的顺序，除非专门说明。
这里所述的方法在一个实施例中可有一个或多个处理器执行，所述一个或多个处理器接收在一个或多个计算机可读介质上编码的计算机可读(或者称作机器可读)逻辑，其包含一组指令，该组指令在被一个或多个处理器执行时实现这里所述方法中的至少一种。包括任何能执行指定要采取的动作的一组指令(顺序的等)的处理器。因此，一个示例是包括一个或多个处理器的典型处理系统。每个处理器可包括一个或多个CPU、图形处理单元、以及可编程DSP单元。处理系统还可包括存储器子系统，存储器子系统包括主RAM和/或静态RAM和/或ROM。还可以包括总线子系统用于组件之间的通信。处理系统还可以是具有通过网络耦合的处理器的分布式处理系统。如果处理系统需要显示器，咋可以包括这种显示器，例如液晶显示器(LCD)或者阴极射线管(CRT)显示器。如果需要手动数据输入，则处理系统还包括输入设备，例如诸如键盘之类的一个或多个字母数字输入单元、诸如鼠标之类的点选控制设备、等等。如果从上下文就能清楚并且没有另行明确说明，这里所使用的术语存储器单元也包括诸如盘驱动单元之类的存储设备系统。在一些配置中处理系统可以包括声音输出设备、以及网络接口设备。存储器子系统从而包括编码有逻辑(例如，软件)的计算机可读介质，所述逻辑包括一组指令，该组指令在被一个或多个处理器执行时使的执行这里所述的一个或多个方法。软件可以驻留在硬盘中，或者在计算机系统执行期间可以完全或者至少部分驻留在RAM中和/或处理器中。因此，存储器和处理器也构成了例如以指令形式编码有 逻辑的计算机可读介质。
此外，计算机可读介质可以形成或者被包括在计算机程序产品中。
在替换实施例中，一个或多个处理器作为孤立设备工作或者在联网布署中可以被连接，例如连接到(一个或多个)其他处理器，这一个或多个处理器可以在服务器-客户机网络环境中作为服务器或者客户端机器工作，或者在对等或分布式网络中作为对等机器工作。一个或多个处理器可形成个人计算机(PC)、手写PC、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、网络电器、网络路由器、交换机或网桥、或者能够执行指定要由该机器采取的动作的一组指令(顺序的等)的任何机器。
注意，尽管一些图仅示出了单个处理器和承载包括指令的逻辑的单个存储器，但是本领域技术人员将理解包括了上述许多组件，但是未明确地示出或者描述，以免混淆了本发明的创造性方面。例如，尽管仅示出了单个机器，但是术语“机器”也可以包括独立或者联合执行一组(或者多组)指令来执行这里讨论的一种或者多种方法的机器的任意集合。
因此，这里所述每种方法的一个实施例是具有一组指令的计算机可读介质的形式，例如编码在其上的用以在一个或多个处理器上执行的计算机程序，所述一个或多个处理器例如是编码器或者解码器的一部分。因此，本领域技术人员将理解，本发明的实施例可实现为方法、例如专用装置之类的装置、例如数据处理系统之类的装置、或者计算机可读承载介质，例如计算机程序产品。计算机可读介质编码了包括一组指令的逻辑，所述一组指令在一个或多个处理器上执行时使得实现一种方法。因此，本发明的多个方面可以是方法的形式、完整的硬件实施例、完整的软件实施例或者组合了软件和硬件方面的实施例。此外，本发明可以是介质的形式，其中在该介质上编码有程序代码(例如，计算机可读介质上的计算机程序产品)。
将理解，所讨论的方法的步骤在一个实施例中是由执行存储在存储设备中的指令的处理系统(即，计算机)中的适当的(一个或多个)处理器执行的。还将理解，本发明不限于任何特定的实现方式或者编程技术，并且本发明可利用用于实现这里所述功能的任何合适的技术实现。本发明不 限于任何特定的编程语言或操作系统。
在整个说明书中提到“一个实施例”或“实施例”指结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中多处出现短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定全指同一个实施例，而是可以指同一个实施例。此外，在一个或者多个实施例中，可以以任何合适的方式实现特定的特征、结构或特性，本领域技术人员从该公开将清楚。
类似地，应当理解在本发明的示例实施例的上述描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、附图或者说明中，以便使公开流畅并且帮助理解各个创造性方面中的一个或多个。但是，该公开中的方法不应被解释为反映了下述意图：所要求保护的发明需要多于在每个权利要求中明确记载的特征。相反，正如下面的权利要求所反映的，创造性方面在于比前述单个实施例的所有特征少。因此，具体实施方式之后所附的权利要求被明确地结合到具体实施方式中，每个权利要求自己作为本发明的一个独立实施例。
此外，尽管这里所述的一些实施例包括其他实施例中包括的一些而不是其他特征，但是不同实施例的特征的组合也意味着在本发明的范围内，并且形成不同的实施例，本领域技术人员将理解这点。例如，在所附权利要求中，可以以任意组合来使用任意所要求的实施例。
此外，一些实施例在这里被描述为可由计算机系统的处理器或者执行功能的其他装置实现的方法或者方法的元素的组合。因此，具有用于执行这种方法或者方法的元素的必要指令的处理器形成了用于执行该方法或者方法的元素的装置。此外，这里所述的装置实施例的元素是是用于执行由执行本发明的元素执行的功能的装置的示例。
在这里提供的描述中，阐释了若干具体细节。但是，应当理解没有这些具体细节也可以实现本发明的实施例。在其他实例中，未具体示出公知的方法、结构和技术，以免模糊了对本发明的理解。
除非另外指定，这里使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等来描述常见对象，仅指示正被参考的相似对象的不同实例，而不是要暗示这 样描述的对象必须按照给定的序列、或者在时间上或者空间上被排名、或者以其他方式给出。
这里所引用的所有出版物、专利和专利申请都通过参考结合于此。
本说明书中对现有技术的任何讨论都不应认为承认该现有技术是广泛了解的、公知的、或者形成本领域一般知识的一部分。
在下面的权利要求中和这里的描述中，术语“包括”、“构成”或者“其包括”中的任一个都是开放式术语，意味着至少包括其后的元素或者特征，但是不排除其他。因此，术语“包括”当被用在权利要求中时不应当解释为对其后列出的装置或元素或步骤的限定。例如，表述“包括A和B的一个设备”的范围不应当限制为仅由元素A和B构成的设备。这里使用的术语“包含”或者“其包含”中的任意一个也是开放式术语，也意味着至少包括在该术语后的元素/特征，但是不排除其他。因此，“包含”是“具有”的同义词，并且指“包括”。
类似地，注意，术语“耦合”当被用在权利要求中时不应当解释为对仅直接连接的限制。可以使用术语“耦合”和“连接”以及它们的派生词。应当理解，这些术语彼此为同义词。因此，表述“设备A耦合到设备B”的范围不应当限制为其中设备A的输出直接连接到设备B的输入的设备或系统。而是意味着在A的输出和B的输入之间存在路径，该路径可以是包含其他设备或装置的路径。“耦合”可以指两个或多个元件直接物理接触或者电接触，或者两个或者更多个元件不彼此直接接触，而是彼此协作或者互动。
因此，尽管已描述了据信为本发明优选实施例的内容，但是本领域技术人员将认识到在不脱离本发明的精神的情况下对其作出其他或者进一步修改，并且要要求所有这种改变和修改，只要落入本发明的范围内。例如，上面给出的任何公式都仅是可使用的过程的表示。可以向框图添加或者从框图删除功能，并且可以在功能块中互换操作。可以向本发明范围内的所述方法添加步骤或者从其删除步骤。
Claims (13)
1.一种用于接受图像数据并将所述图像数据转换成码字的方法，包括：
对于一个图像数据块的经量化变换系数的有序串的第一区域，对各自由具有除最可能出现幅度之外的幅度的连续系数的族所定义的联合位置和幅度事件进行联合编码，所述联合编码形成一个或多个位置和幅度事件码字，其中所述第一区域可能是整个串，所述串具有所述最可能出现幅度、并且至少一个其他幅度包括下一个最可能出现幅度，每个联合事件是由下述三个参数所定义：在所述族之前的具有所述最可能出现幅度的系数的数目、所述族中具有除所述最可能出现幅度之外的幅度的系数的数目、以及对具有除所述下一个最可能出现幅度之外的幅度的、最多预定最大数目M个拖尾系数的指示，其中所述编码是利用3维联合编码映射进行的，以使得平均来说，用于对更可能出现的事件进行编码的相应码字比用于对不太可能出现的事件进行编码的相应码字要短；
对具有除所述下一个最可能出现幅度之外的幅度的拖尾系数的幅度进行编码，所述编码利用第一幅度码映射并且形成一个或多个第一种类幅度码字；以及
对具有多于M个系数的任何族中的具有除所述最可能出现幅度之外的幅度的任何一个或多个其余的系数的幅度进行编码，所述其余的系数的编码利用第二幅度码映射并且针对所述一个或多个其余的系数形成一个或多个第二种类幅度码字。
2.如权利要求1所述的方法，其中，0是所述最可能出现幅度，并且1是所述下一个最可能出现幅度。
3.如权利要求2所述的方法，还包括：
对所述族中的非零值系数的符号进行编码。
4.如权利要求2所述的方法，其中，所述第一区域是多个区域之一，所述第一区域是非零值系数的族可能出现的一个区域，并且所述方法还包括：
对一个或多个其余区域中的系数进行编码。
5.一种用于接受图像数据并将所述图像数据转换成码字的装置，该装置包括：
第一区域事件编码器，该第一区域事件编码器操作用于接受图像数据块的经量化变换系数的有序串，并通过在所述图像数据块的经量化变换系数的有序串的第一区域中对联合位置和幅度事件进行联合编码来形成一个或多个位置和幅度事件码字，其中所述第一区域可能是整个串，所述串具有所述最可能出现幅度、并且至少一个其他幅度包括下一个最可能出现幅度，每个联合位置和幅度事件由具有除最可能出现幅度之外的幅度的连续系数的族所定义，每个联合事件是由下述三个参数所定义：在所述族之前的具有所述最可能出现幅度的系数的数目、所述族中具有除所述最可能出现幅度之外的幅度的系数的数目、以及对具有除所述下一个最可能出现幅度之外的幅度的、最多预定最大数目M个拖尾系数的指示，其中所述编码是利用3维联合编码映射进行的，以使得平均来说，用于对更可能出现的事件进行编码的相应码字比用于对不太可能出现的事件进行编码的相应码字要短；
耦合到所述第一区域事件编码器的第一幅度编码器，该第一幅度编码器操作用于通过对具有除所述下一个最可能出现幅度之外的幅度的拖尾系数的幅度进行编码来形成一个或多个第一种类幅度码字，所述编码利用第一幅度码映射；以及
耦合到所述第一区域事件编码器的第二幅度编码器，该第二幅度编码器操作用于通过对具有多于M个系数的任何族中的具有除所述最可能出现幅度之外的幅度的任何其余的系数的幅度进行编码来形成第二种类幅度码字，所述其余的系数的编码利用第二幅度码映射。
6.如权利要求5所述的装置，其中，0是所述最可能出现幅度，并且1是所述下一个最可能出现幅度。
7.如权利要求6所述的装置，还包括：
符号编码器，该符号编码器操作用于对所述族中的非零值系数的符号进行编码。
8.如权利要求6所述的装置，其中，所述第一区域是多个区域之一，所述第一区域是非零值系数的族可能出现的一个区域，并且所述装置还包括：
其余区域编码器，该其余区域编码器操作用于对一个或多个其余区域中的系数进行编码。
9.一种解码方法，包括：
通过依据所使用的位置编码确认非零或零值系数的位置，来识别一组联结的码字中的码字，所述码字由一种编码方法形成，该编码方法包括：
对于一个图像数据块的经量化变换系数的有序串的第一区域，对各自由具有除最可能出现幅度之外的幅度的连续系数的族所定义的联合位置和幅度事件进行联合编码，其中所述第一区域可能是整个串，所述串具有所述最可能出现幅度、并且至少一个其他幅度包括下一个最可能出现幅度，每个联合事件是由下述三个参数所定义：在所述族之前的具有所述最可能出现幅度的系数的数目、所述族中具有除所述最可能出现幅度之外的幅度的系数的数目、以及对具有除所述下一个最可能出现幅度之外的幅度的、最多预定最大数目M个拖尾系数的指示，其中所述编码是利用3维联合编码映射进行的，以使得平均来说，用于对更可能出现的事件进行编码的相应码字比用于对不太可能出现的事件进行编码的相应码字要短；
对具有除所述下一个最可能出现幅度之外的幅度的拖尾系数的幅度进行编码，所述编码利用第一幅度码映射；以及
对具有多于M个系数的任何族中的具有除所述最可能出现幅度之外的幅度的任何其余的系数的幅度进行编码，所述其余的系数的编码利用第二幅度码映射；以及
通过查找存储器中存储的适当的解码表，来利用多个码映射对所识别的所述码字进行解码。
10.如权利要求9所述的解码方法，其中，0是所述最可能出现幅度，并且1是所述下一个最可能出现幅度。
11.如权利要求10所述的解码方法，其中，所述第一区域是多个区域之一，所述第一区域是非零值系数的族可能出现的一个区域，并且所述方法包括：
对一个或多个其余区域中的系数进行编码。
12.一种用于接受一组联结的码字并将该组联结的码字解码成图像数据的装置，该装置包括：
码字识别器，该码字识别器操作用于接受该组联结的码字，并通过依据所使用的位置编码确认非零或零值系数的位置，来识别该组联结的码字中的码字，所述码字由一种编码方法形成，该编码方法包括：
对于一个图像数据块的经量化变换系数的有序串的第一区域，对各自由具有除最可能出现幅度之外的幅度的连续系数的族所定义的联合位置和幅度事件进行联合编码，其中所述第一区域可能是整个串，所述串具有所述最可能出现幅度、并且至少一个其他幅度包括下一个最可能出现幅度，每个联合事件是由下述三个参数所定义：在所述族之前的具有所述最可能出现幅度的系数的数目、所述族中具有除所述最可能出现幅度之外的幅度的系数的数目、以及对具有除所述下一个最可能出现幅度之外的幅度的、最多预定最大数目M个拖尾系数的指示，其中所述编码是利用3维联合编码映射进行的，以使得平均来说，用于对更可能出现的事件进行编码的相应码字比用于对不太可能出现的事件进行编码的相应码字要短；
对具有除所述下一个最可能出现幅度之外的幅度的拖尾系数的幅度进行编码，所述编码利用第一幅度码映射；以及
对具有多于M个系数的任何族中的具有除所述最可能出现幅度之外的幅度的任何其余的系数的幅度进行编码，所述其余的系数的编码利用第二幅度码映射；以及
耦合到所述码字识别器的码字解码器，该码字解码器操作用于通过查找存储器中存储的适当的解码表，来将所识别出的码字解码成图像数据，所述码字解码器使用一组码映射。
13.如权利要求12所述的装置，其中，0是所述最可能出现幅度，并且1是所述下一个最可能出现幅度。
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