[发明专利]视频编码系统中的VLC编码方法和装置

说明书

技术领域

本发明一般涉及视频编码。更具体地，本发明涉及视频编码系统中的VLC编码方法和装置。 

背景技术

视频压缩用在许多当前和新兴的产品中，例如数字电视机顶盒(STB)、高清晰电视(HDTV)解码器、数字通用盘(DVD)播放器、BLU-RAY盘播放器、数字摄录像机(camcorder)、个人计算机等。没有视频压缩的话，数字视频内容可能极大，这使得难以或者甚至不可能有效地存储、发送或观看数字视频内容。存在对数字视频内容进行压缩的许多视频编码方法。因此，开发出了视频编码标注来使各种视频编码方法标准化，以使得经压缩的数字视频内容以大多数视频解码器可以识别的格式来呈现。例如，运动图像专家组(MPEG)和国际电信联盟(ITU-T)已开发出了广泛使用的视频编码标准。这些标准的示例包括MPEG-1、MPEG-2(ITU-T H.264)、MPEG-4、ITU-T H.261以及ITU-T H.263标准。 

诸如MPEG之类的视频压缩利用基于块的频率变换编码(例如，离散余弦变换(DCT))和运动补偿预测来处理输入视频信息，以产生频率系数和运动向量。频率系数块被量化并以经定义的扫描顺序被扫描以产生串行流的频率系数。然后，利用可变长码(VLC)编码对频率系数以及运动向量进行处理，以产生经编码的视频流。VLC是向频繁事件指派较短码字并且向不太频繁事件指派较长码字的编码方案。 

特别地，频率系数块通常包括一个或多个非零系数以及许多零值系数。当被扫描时，频率系数产生由一系列零系数分隔的非零系数。在MPEG术语中，“连零数”(run)被定义为扫描顺序中在非零系数之前的零值系数的个数。“位阶”(level)被定义为在连零数之后出现的非零系 数的绝对值。针对每个连零数和位阶的组合生成VLB码字。在MPEG中，连零数值可以在0与63之间的范围内，而位阶值可以在1与2047之间的范围内。MPEG标准特别针对统计上频繁出现的连零数/位阶组合定义了一些VLC码字(例如，MPEG-2定义了用于特定连零数/位阶组合的113个VLC码字)。对于不具有特别定义的码字的连零数/位阶组合，VLC码字是包括一连串经定义的转义(escape)序列、连零数和位阶的固定码字。 

在一些应用中，例如在数字摄录像机和个人计算机中，至少部分地利用基于处理器的编码算法来执行视频压缩。例如，可以利用执行指令的处理器来执行VLC编码。基于处理器的编码算法通常采用利用查找表的VLC编码。例如，图1示出了典型的MPEG-2VLC编码算法。在步骤102，连零数和位阶被确定。在步骤104，对连零数是否大于最大连零数进行判断。在MPEG-2中，特定VLC码字被提供给0和31之间的连零数。利用转义码来对大于31的任何连零数值进行编码。因此，如果连零数大于最大连零数，则方法100前进到步骤106，在步骤106中生成转义码。否则，方法100前进到步骤108，在步骤108，将连零数用来质询查找表以获得连零数的最大位阶。在步骤110，对位阶是否大于连零数的最大位阶进行判断。如果是，则方法100前进到步骤106，在步骤106，生成转义码。否则，方法100前进到步骤112。在步骤112，通过首先选择与连零数相对应的查找表(有多个查找表，一个针对每个连零数值)，然后向所选查找表质询位阶值以获得VLC码字，从而选出VLC码字。 

图1中的VLC编码方法的问题在于该方法需要处理器执行三条载入指令：一条载入指令用于在步骤108获取最大位阶，并且两条载入指令用于在步骤112选择针对连零数的查找表并且用于载入给定位阶时的VLC码字。在典型的处理器环境中，载入指令可能花费两个时钟周期，因此三条载入指令需要六个时钟周期。为了举例说明该问题，假设每秒30帧的720×480像素的标准清晰(SD)视频具有平均50％的非零系数并且以4:2:0色度格式表示。由于有720×480×1.5×30×50％＝7,776,000个系数，因此，处理器将需要7,776,000×6＝46,656,000个时钟周期仅用于对一秒的视频进行VLC编码的载入指令。注意，因子1.5是由于4:2:0的色度格式，并且对于其它色度格式(例如，4:2:2或4:4:4)甚至更高。因此，图1中的VLC编码方法在处理器周期方面表现出了高成本并且是低效率的。 

因此，在技术上存在对减少所需载入指令的数目的视频编码系统中的VLC编码方法和装置的需求。 

发明内容