[发明专利]变长码字解码器

说明书

本发明涉及一种对连续变长码字解码的解码器，该变长码字将游程长度编码系数编码。本发明尤其涉及一种可用于对高清晰度电视(HDTV)视频数据信号中的变长码字解码的变长解码器(VLD)，所述视频数据信号已按照运动图像专家组(MPEG)国际标准进行编码。

在美国，已提出对高清晰度电视信号进行数字编码的标准。该标准基本上与国际标准化组织(ISO)的运动图像专家组(MPEG)提出的MPEG2标准相同。该标准在此称为MPEG标准且符合该标准的信号在此称之为MPEG或MPEG编码信号。在可从ISO得到并在此作为参考的名称为“信息技术-运动图像和相关音频的一般编码”，推荐技术标准H.262 ISO/IEC 13818.2；1995(E)的草拟内部标准(DIS)出版物中描述了这种标准。

MPEG2视频信号编码标准规定将表示图像的视频数据编码为二进制(数字)数据，该数据主要包括离散余弦变换(DCT)系数的一些块。这些系数被游程长度编码为固定尺寸的游程长度码字。然后每个游程长度编码的码字被霍夫曼编码为变长码字。在MPEG编码的HDTV信号中，DCT系数块必须以预定速率解码，以便正确地解码和显示被传输的图像。瞬时速度可依图像中的细节和运动而改变。然而，存在一种最大速率，在该速率下，游程长度编码的码字且因此变长码字在“最糟情形”图像时出现。该速率超过每秒100兆码字。已提出各种方法以这一速率对码字解码。

已提出的变长解码器(VLD)能够在合适的条件下在单个时钟周期中同时对多个变长码字解码。在现有技术的VLD中，所接收编码信号的许多位经桶形移位器并行提供到VLD的解码部分。这种VLD命名为并行解码器。选择位数至少为最大尺寸变长码字中的位数。这些位提供给查询表(LUT)，其预先配置有对应每一允许变长码字的条目。查询表中的每一条目包含变长码字表示的游程长度码字的值，以及变长码字的长度(即位数)。当码字被解码时，最近解码的变长码字中的若干并行位被移出桶形移位器，将桶形移位器中剩余的位移至其位置。如果有必要，数字位流中的后续位被插入桶形移位器。然后对桶形移位器中的剩余位进行处理以对下一码字解码。这种VLD可对单个时钟周期中的单个变长码字解码。

然而，如上所述，对于MPEG编码的HDTV信号，必须将变长码字解码的最大速率超过每秒100兆。这需要100MHz以上的时钟频率。以该频率操作目前超出了实际用于消费电子设备的集成电路的能力。因此，已提出一种能够对每时钟周期一个以上码字解码的VLD。这允许这样来实现VLD，即它能够以上述电路需要的100MHz速率以下的时钟信号速率工作。

在名称为“高速变长解码器”，1993年7月6日授予Wang等人的美国专利5,225,832中，公开了一种并行VLD。Wang等人认识到，由于变长码字的长度是变化的，所以一个以上的单个变长码字在最大尺寸的变长码字的位数内可能是适合的。解码查询表还包括用于组合短码字的条目。因此，如果在桶形移位器输出端同时存在两个较短的码字，则这两个码字将由查询表加以识别并同时被解码。这使VLD以大于每时钟周期一个码字的速率解码。由于统计上较短码字比较长码字更可能出现，所以在每时钟周期单个码字上的增加被进一步提高。这种解码速率的增加是以增加解码查询表的复杂性为代价的。

已建议增加桶形移位器的输出的宽度，以同时产生两个最大尺寸变长码字。这一宽度加倍的桶形移位器输出提供给查询表，查询表将同时识别两个码字。查询表的第一部分识别第一变长码字，第二部分识别第二变长码字。查询表产生三个输出值：第一值表示第一变长码字，第二值表示第二变长码字，第三值表示组合的两个码字的长度。这种分布使VLD以50MHz左右的时钟速率工作，该时钟速率在实际范围内是合适的。然而，与每时钟周期单个变长码字的分布中的查询表相比，在这种分布中的查询表是很大在。对于查询表第一部分中的每个码字条目来说，查询表必须包括用于查找第二部分的完整码字集合的电路。如果存在n个允许的码字，则必须有n²个条目。这使查询表大且操作起来慢。