[发明专利]动态图象的编码/解码方法、装置及其存储介质

说明书

本发明涉及视频信号的编码和解码，特别是涉及对于有效压缩的正交变换系数的高精度编码和解码。

近来已经采用正交变换技术对视频信号进行编码。一种正交变换就是离散的余弦变换(DCT)。在一个二维DCT中，体现在视频信号中的图形或图象被分隔成含预定的象素个数的模块，然后将每一个模块正交变换成一个系数模块。

图1表示对应于一个8象素×8行的图象模块的二维DCT系数模块。系数F(0，0)对应一个代表二维模块的平均亮度值的直流分量。

行系数如F(1，0)，F(2，0)，F(3，0)……F(6，0)，F(7，0)和类似的F(1，1)，F(2，1)……F(6，1)，F(7，1)代表二维模块沿垂直方向的高频分量，列系数如F(0，1)，F(0，2)……F(0，6)，F(0，7)及类似的F(1，1)，F(1，2)……F(1，6)F(1，7)代表二维模块沿水平方向的高频分量。

DCT编码技术利用图象中的二维相关性将被编码信号功率集中在一个特定频率分量附近。如果仅仅是分布在该集中区域内的系数要被编码的话，那么，显示图象所需的信息量可以被大量地压缩。

例如，在平面图的情况下，其模块存在良好的自身相关性，即，模块内象素的幅值彼此几乎相等。因此，对应于模块内的低频分量[如F(0，0)，F(1，0)，F(0，1)，F(1，1)]的DCT系数具有较大的值，而大多数其它系数则具有很低的值或零值。因此，压缩一连串的相邻的相同系数的Hoffman编码方法大大地压缩了显示图象所需的信息量。

普遍被称为MPEG1的动态视频信号的编码标准已经由ISO-IEC/JTC1/SC2/WG11所定义。在MPEG1技术中，一个图形或者可以是一个“内部图象”，意思是说，它被作为一个独立的图象编码的，或者可以是一个“中间图象”，意思是它相对于至少一个其它图象被预先编码。

现在将参考图2对用MPEG1格式表示的视频信号的结构进行说明。

如图2所示，一个模块层包括含8行×8象素的亮度和色度模块

宏模块层包括组成宏模块(MB)的亮度和色度模块，即，四个亮度模块Y0、Y1、Y2、Y3和两个色度模块Cb和Cr，这两个色度模块与亮度模块的图象空间位置相同。每个宏模块中的六个模块按下列次序传送：Y0、Y1、Y2、Y3、Cb、Cr。对于每一个这些模块单元来说，要就所采用的是什么样的预测数据以及是否要传送预测误差作出判定。

一个片层包括一个宏模块或多个沿图形的扫描方向出现的宏模块。在片层开头要复位图形的直流分量系数的差值和动态向量。第一宏模块包括指示在图像位置的数据以允许在存在误差的情况下进行校正。因此，如果在传送过程中出现误差的话，则片层可以具有任何可改变的任意长度和起始位置。

一个图象层包括一个图象的帧或半帧。一个图象包括至少一个片层。依照所采用的对其编码的技术，每个图象是一个I图象(内半帧)P(预测的)图象、B(双向的)或D图象。一个I图象是相对于其自身进行编码的，即，无需相对于一个前面被编码的图象进行动态补偿。一个P图象采用相对于一个在时间上先于该被编码的P图象的、在先已被编码的I或P图象进行前向预测编码。B图象采用相对于在时间上先于和滞后该B图象的两个在前面被编码的I或P图象进行双向预测编码。

一组图象(GOP)层包括至少一个I图象，并且也可以具有至少一个非I图象。

一个视频序列层包含至少一个GOP。

MPEG1标准规定了对于一个两维DCT系数的模块的直流(DC)分量和交流(AC)分量进行编码的不同方法。现在将针对在一个内部图象编码过程中对二维DCT DC分量进行编码和解码的有代表性的MPEG1方法加以描述。

图3A表示一个编码装置，包括一个DCT电路2，一个量化器3，一个差分电路4和一个可变长度编码(VLC)电路5。一个输入图象1作为8象素×8行的模块提供给一个DCT电路2。DCT电路适合于将每一个8象素×8行模块正交变换成为一个DCT系数(e1)模块，该模块加在一个量化器3上，量化器3利用预定的量化步长(在MPEG1情况下，步长值为8)将第一个模块的DC分量系数线性量化以产生量化的DC分量系数(e2)。在线性量化过程中，等于和大于0.5的尾数被进位，而小于0.5的尾数被舍去。

将量他的DC分量系数(e2)提供给一个差分电路4，差分电路4适于采用针对亮度模块(Y)及对应的两个色度(Cb和Cr)模块的不同方法对彼此相邻的模块作差分运算，以产生差分系数(e3)。