視頻數據解碼裝置的製作方法

2023-08-11 02:52:11 3

專利名稱：視頻數據解碼裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及視頻數據解碼裝置，尤其涉及經過一條解碼路徑來恢復幀內宏塊的DC(直流)係數(該路徑與對另一些係數解碼的路徑不同)的能實時地對視頻數據解碼的裝置。
通常，與MPEG(運動圖像專家組)標準有關的解碼器接收由編碼器編碼的和發送的比特流，並根據對包含在接收比物流中的頭標信息的分析把接收到的比特流恢復為編碼前的原來數據。一般的視頻解碼器能以系統時鐘的運行速度對具有少量編碼的主級別(main level)數據解碼。因此，頭標信息和已編碼數據可以經由單條路徑進行處理。
然而，對在MPEG標準中屬於主型(mam profile)和高級別(high level)的比特流進行處理的視頻解碼器，如高清晰度電視(HDTV)中的視頻解碼器，由於有大量數據要處理，卻需要至少100MHz的系統時鐘以便進行高速數據處理。用硬體實現這種系統是困難的，而且要實現它時製造成本急劇增加。
在對HDTV視頻數據解碼的系統中減輕系統時鐘負擔的技術由本發明申請者之一公開於韓國專利No.95-43583中。該先有技術披露了經由二條路徑對組成4∶2∶0圖像格式的宏塊的四個亮度塊和二個色度塊進行解碼的解碼裝置。該解碼裝置可以不增加系統時鐘的速度而高速地處理視頻比特流。
本發明的目的在於提供一種視頻數據解碼裝置，該裝置對從可變長解碼器輸出數據中涉及幀內宏塊DC係數的數據經由一條與對另一些係數解碼的路徑不同的路徑進行解碼。因此，本發明裝置可以實時地恢復DC係數，其解碼負擔也變輕了。
為了實現本發明的上述目的，提供一種對由可變長解碼得到的符號和頭標數據解碼的解碼裝置，包括數據分配器，用於接收符號和經由二個輸出端交替地輸出符號塊；頭標分析器，用於接收頭標數據、分析接收的頭標數據並輸出與恢復符號有關的參數；DC分量解碼設備，用於在從數據分配器輸出的符號中檢測與幀內宏塊的DC係數有關的符號，及使用檢測到的符號和由頭標分析器提供的參數來恢復幀內宏塊的DC係數；以及分別連接到數據分配器二個輸出端的第一和第二恢復單元，用於採用由頭標分析器產生的參數和由所述DC分量解碼設備產生的諸DC係數中的一相應DC係數來以塊為單位地恢復由數據分配器輸入的符號。
參考以下各圖說明優先實施例，其中

圖1是按照本發明優先實施例的解碼裝置的方框圖；圖2A至2L是說明圖1解碼裝置的操作的時序圖；圖3A至3L是說明DC解碼單元的操作的時序圖；圖4是說明在一宏塊內DC預測器的復位時刻的概念圖；圖5A至5E是說明已解碼DC係數的鎖存操作的時序圖。
現在結合附圖詳細說明本發明優先實施例。
參考表示本發明解碼裝置的圖1，數據分配器10接收從可變長度解碼器(未示出)輸出的符號和頭標數據。數據分配器10根據接收的頭標數據以塊為單位地把從可變長度解碼器輸出的符號分配給各由第一恢復路徑和第二恢復路徑組成的第一恢復單元20和第二恢復單元30。數據分配器10包括多路信號分離器11和第一、第二先進先出(FIFO)存儲器12、13。多路信號分離器11把接收的頭標數據輸出到頭標分析器50，並以塊為單位交替地把符號供給第一FIFO存儲器12和第二FIFO存儲器13。第一FIFO存儲器的輸出被輸入到第一恢復單元20，第二FIFO存儲器13的輸出被輸入到第二恢復單元30。第一和第二恢復單元20和30使用DC解碼單元40和頭標分析器50這二者的輸出數據來恢復從數據分配器輸出的數據。第一恢復單元20包括依次互相連接的第一遊程層次解碼器21、第一掃描變換器22、第一逆量化器23和第一逆離散餘弦變換器(IDCT)24。接收第二FIFO存儲器13輸出的第二恢復單元30包括依次互相連接的第二遊程層次解碼器31、第二掃描變換器32、第二逆量化器33和第二逆離散餘弦變換器(IDCT)34。
DC解碼單元40使用從頭標解碼器52輸出的參數來從第一和第二FIFO存儲器12和13的輸出數據中恢復幀內宏塊的DC係數。由於使用了DC解碼單元40，圖1的裝置可以減輕第一和第二恢復單元20和30的信號處理負擔。DC解碼單元40接收第一、第二FIFO存儲器12和13及頭標分析器50的輸出，並使用接收的數據恢復屬於該幀內宏塊的各塊的DC係數。頭標分析器50包括頭標FIFO存儲器51，用於存儲從多路信號分離器11輸出的頭標數據；頭標解碼器52；和權矩陣解碼器53。頭標解碼器52使用存儲在頭標FIFO存儲器51中的數據來產生與恢復第一和第二恢復單元20和30的數據有關的參數。權矩陣解碼器53產生進行第一和第二逆量化器23和33的逆量化操作所需的權矩陣。每個權矩陣加到第一和第二逆量化器23和33。
下面參考圖2A至5E詳細描述在MPEP2標準4∶2∶0圖像格式下如上構成的圖1裝置的操作。
與4∶2∶0圖像格式有關的宏塊由六塊組成，其中以Y1、Y2、Y3、Y4、Cu和Cv的順序對一個宏塊編碼。這裡，Y1至Y4表示亮度塊，Cu和Cv表示色度塊。
數據分配器10中的多路信號分離器11根據從可變長度解碼器(未示出)接收的數據來檢測頭標數據，並把檢出的頭標數據輸出到頭標分析器50。多路信號分離器11還根據檢出的頭標數據識別從可變長度解碼器(未示出)提供的符號塊。多路信號分離器11把塊Y1、Y3和Cu供給第FIFO存儲器12，把塊Y2、Y4和Cv供給第二FIFO存儲器13。第一和第二FIFO存儲器12和13以輸入的次序輸出各符號塊。
對某一宏塊的頭標數據進行分析的時刻比對該宏塊的符號進行恢復操作的時刻提前一個宏塊。如此，當頭標FIFO存儲器51輸出第m宏塊MB(m)的數據時，第一和第二恢復單元20和30及DC解碼單元40進行對第(m1)宏塊MB(m-1)的數據的操作。頭標FIFO存儲器51的數據輸出與第一和第二恢復單元20和30的解碼操作之間的定時關係表示在圖2A和圖2B中。頭標分析器50中的頭標FIFO存儲器51存儲由多路信號分離器11供給的頭標數據。頭標解碼器52讀出存儲在頭標FIFO存儲器51中的頭標數據、對讀出的頭標數據解碼和產生參數，這些參數包括圖2D的宏塊起始信號MB_START_DEC、圖2E的塊起始信號BLOCK_START、圖3D的宏塊位置信息MB_COLUMN、圖3F的幀內宏塊信號MB_INTRA以及圖3G的宏塊樣式信號MB_PATTERN。宏塊起始信號MB_START_DEC表示遊程層次解碼和DC解碼的起動時刻。通過使用宏塊換碼(macroblock escape)和宏塊地址增量來由可變長度解碼器計算代表宏塊次序的宏塊位置信息MB_COLUMN。權矩陣解碼器53通過使用從頭標FIFO存儲器51輸出的頭標數據來恢復權矩陣的數據，權矩陣數據供給第一和第二逆量化器23和33。
DC解碼單元40接收從頭標解碼器52輸出的參數和從第一和第二FIFO存儲器12和13輸出的符號。DC解碼單元40使用從頭標解碼器51提供的圖3B的宏塊起始信號MB_START_DEC來檢測宏塊，並產生已檢測的宏塊的計數的圖3C的宏塊計數信號MB_COUNT。當從頭標解碼器52接收圖3D的宏塊位置信息MB_COLUMN時，DC解碼單元40鎖存該信息。通常不傳送關於跳過的宏塊的頭標數據和係數數據。如圖3A所示，如果第(m+2)宏塊是跳過的宏塊，則頭標解碼器52在從頭標FIFO存儲器51讀出第(m+1)宏塊頭標數據之後讀出第(m+3)宏塊的頭標數據。DC解碼單元40將宏塊位置信息MB_COLUMN和宏塊計數信號MB_COUNT進行比較。如果該二信號MB_COLUMN和MB_COUNT的數值不相同，則DC解碼單元把跳過檢測信號SKIP_DEC復位為「0」，如果該二信號數值相同，則再把跳過檢測信號SKIP_DEC復位為「1」。即，當確定第(m+2)宏塊為跳過的宏塊時，DC解碼單元40使跳過檢測信號SKIP_DEC復位到「0」。結果，DC解碼單元40產生圖3E的跳過檢測信號SKIP_DEC，表示檢測到跳過的宏塊。
DC解碼單元40鎖存由頭標解碼器52供給的幀內宏塊信號MB_INTRA和宏塊樣式信號MB_PATTERN。當在宏塊內的各塊的符號全都是「0」時，圖3G的宏塊樣式信號MB_PATTERN具有數值「0」。DC解碼單元40用這二個鎖存的信號來產生圖3H的幀內宏塊檢測信號MB_INTRA_DEC。當幀內宏塊信號MB INTRA為「1」時，DC解碼單元40確定相應的宏塊是「幀內宏塊。如果當幀內宏塊信號MB_INTRA是「0」時宏塊樣式信號MB_PATTERN是「1」，則DC解碼單元確定相應的宏塊為「幀間宏塊」，而當二個信號均為「0」時，則確定為「無必要編碼的宏塊NOT_CODED」。結果，如圖3I所示，DC解碼單元40確定了各宏塊的類型。然後，DC解碼單元40對幀內宏塊的DC係數進行恢復操作。這是因為對幀內宏塊的DC係數的處理不同於在逆量化過程中的其他係數的處理的緣故。反之，DC解碼單元40不對幀間宏塊、跳過的宏塊和不編碼的宏塊進行解碼操作。因此，DC解碼單元40的解碼操作處於空閒狀態(見圖3J)。
第一和第二遊程層次解碼器21和31根據從頭標分析器50供應的參數分別對從FIFO存儲器12和13輸出的符號解碼。如果是幀內宏塊，第一和第二遊程層次解碼器21和31根據由頭標解碼器52提供的圖2E的塊起始信號BLOCK_SFART進行遊程層次解碼操作。第一和第二掃描變換器22和32根據圖2E的塊起始信號BLOCK_START進行掃描變換操作。圖2F表示與第一和第二遊程層次解碼器21和31的遊程層次操作有關的時序圖，圖2G表示與掃描變換器22和32的掃描變換操作有關的時序圖。
根據圖2C或3I的宏塊類型信號MB_TYPE，DC解碼單元40在從第一和第二FIFO存儲器12和13輸出的符號中檢測涉及幀內宏塊各塊範圍內DC係數的數據。DC解碼單元40根據從頭標解碼器52輸出的塊起始信號BLOCK_START開始對DC係數解碼。DC解碼單元40首先恢復第一路徑的DC係數，在經由第一路徑的DC係數的解碼完成之後，恢復第二路徑的DC係數。圖2H表示與恢復DC係數有關的時序圖。通過給DC預測器添加DC分量尺寸的DC分量差分值來恢復原來的DC係數。在與MPEG2標準有關的語法中，DC分量尺寸表示為「DC_DCT_STZE」，DC分量差分值表示為「DC_DCT_DIFFERENTIAL」。當從頭標數據檢測到片起始信號SLICE_START_CODE時，圖3K的片SLICE_ST_MB的第一宏塊信號被置位，而當檢測到下一宏塊起始信號MB_START_DEC時則被復位。因此，圖3L的「A」成為設置DC預測器復位值的時刻。在這裡，DC預測器的復位值由包含在圖像編碼擴展PICTURE_CODING_EXTENSION中的DC係數精度INTRA_DC_PRECISION來確定。如果當前宏塊的上一宏塊不是幀內宏塊，或者當前宏塊是一片中的第一宏塊，則如圖4所示，亮度信號塊Y1的DC的預測器被設置為第一復位值，色度信號塊Cu和Cv預測器被分別復位為第二和第三值。亮度塊Y2、Y3和Y4的DC預測器被設置為亮度信號塊的第一復位值。圖21表示由DC解碼單元40產生的幀內宏塊DC係數的時序圖。
第一和第二逆量化器23和33使用從權矩陣解碼器53產生的權矩陣數據對從第一和第二掃描變換器22和32輸出的數據進行逆量化。第一逆量化器23的輸出供給第一逆DCT24，第二逆量化器33的輸出供給第二逆DCT34。參看表示與逆DCT24和34有關的時序5A至5E，第一和第二逆DCT24和34根據由頭標解碼器52產生的宏塊起始信號MB_START_DEC而產生圖5D的宏塊起始鎖存信號MB_START_LCH，還根據幀內宏塊起始信號MB_INTRA_DEC而產生圖5E的幀內宏塊鎖存信號MB_INTRA_LCH。如圖5C和5D所示，宏塊起始鎖存信號MB_START_LCH是延遲了一個塊周期的信號而不是宏塊起始信號MB_START_DEC。幀內宏塊鎖存信號MB_INTRA LCH是延遲了一個塊周期的信號而不是幀內宏塊起始信號MB_INTRA_DEC。因此，逆DCT24和34產生塊起始鎖存信號BLOCK_START_LCH以便鎖存從DC解碼單元40輸出的DC係數。此時，塊起始鎖存信號BLOCk_START_LCH是考慮了在逆量化器23和33中的解碼延遲後的信號。於是，待由逆DCT24和34解碼的塊與逆量化器23和33的輸出之間的定時關係示於圖2K和2L中。
圖1裝置描述了以塊為單位地對頭標數據和符號進先解碼的一個實施例，但是可以實施為以塊中的行為單位地對已編碼係數進行並行處理。
如上所述，通過經由與其他係數不同的路徑對幀內宏塊的DC係數解碼，本發明高速MPEG解碼裝置的DC的解碼單元可以實時地恢復DC係數。
本發明可以高速地恢復MPEG(運動圖像專家組)標準的主型和高級別的視頻比特流，因此可用於與高清晰度電視(HDTV)和MPEG有關的解碼裝置。
權利要求
1.一種對通過可變長度解碼獲得的符號和頭標數據進行解碼的解碼裝置，包括數據分配器(10)，用於接收所述符號和交替地經由二個輸出端輸出所述的符號塊；頭標分析器(50)，用於接收所述頭標數據、分析所述接收的頭標數據和輸出與恢復所述符號有關的諸參數；DC分量解碼設備(40)，用於在從所述數據分配器(10)輸出的諸符號之中檢測與幀內宏塊的DC係數有關的符號及通過使用所述檢測的符號和由所述頭標分析器(50)提供的諸參數而恢復所述幀內宏塊的諸DC係數；以及第一和第二恢復單元(20和30)，該二恢復單元分別連接到所述數據分配器(10)的所述二個輸出端，用於通過使用由所述頭標分析器(50)產生的諸參數和由所述DC分量解碼設備(40)產生的諸DC係數中的一相應DC係數而以塊為單位地恢復從所述數據分配器(10)輸入的符號。
2.按照權利要求1所述的解碼裝置，其中所述頭標分析器(50)包括FIFO存儲器(51)，用於存儲從所述數據分配器(10)輸出的頭標數據；頭標解碼器(52)，用於對存儲在所述FIFO存儲器(51)中的頭標數據解碼和用於產生參數；以及權矩陣解碼器(53)，用於恢復權矩陣的信息，而該權矩陣用於藉助存儲在所述FIFO存儲器(51)中的頭標數據進行逆量化。
3.按照權利要求1所述的解碼裝置，其中所述DC分量解碼設備(40)恢復與構成幀內宏塊的諸塊的每一塊相對應的DC係數。
4.按照權利要求1所述的解碼裝置，其中所述DC分量解碼設備(40)使用從所述頭標分析器(50)輸出的諸參數和從所述數據分配器(10)輸出的諸符號來判斷由所述接收到的諸符號組成的宏塊是否為幀內宏塊、恢復分別與由包含在所述幀內宏塊中的符號所組成的諸塊相對應的諸DC係數、及把所述恢復的數據供給所述第一和第二恢復單元(20和30)。
5.按照權利要求1所述的解碼裝置，其中所述第一和第二恢復單元(20和30)包括逆離散餘弦變換器(IDCT，24)，用於把由所述DC分量解碼設備(40)恢復的諸DC係數當作在所述幀內宏塊範圍內諸相應塊的DC係數值來使用。
全文摘要
一種解碼裝置對由可變長度解碼獲得的符號和頭標數據進行解碼。該解碼裝置包括數據分配器10,用於接收符號和交替地經由二個輸出端輸出符號塊。頭標分析器(50)接收頭標數據、分析收到的頭標數據、和輸出與恢復符號有關的參頭。DC分量解碼單元(40)在從數據分配器(10)輸出的符號中檢測與幀內宏塊的DC係數有關的符號並通過使用檢出的符號及從頭標分析器(50)提供的參數而恢復該幀內宏塊的DC係數。分別連接到所述數據分配器(10)二個輸出端的第一和第二恢復單元(20和30)通過使用由所述頭標分析器(50)產生的參數和由所述DC分量解碼單元(40)產生的諸DC係數中一相應的DC係數來以塊為單位地恢復從數據分配器(10)輸入的符號。本發明通過經由與其他係數不同的路徑對幀內宏塊的DC係數解碼而能實時地恢復DC係數。因此,本發明具有的效果是提供能以高速度處理主型和高級別的比特流的解碼裝置。
文檔編號H04N7/50GK1193443SQ97190521
公開日1998年9月16日 申請日期1997年5月13日 優先權日1996年5月14日
發明者金聖奉 申請人:三星電子株式會社