[发明专利]图象数据的自适应可变长度译码方法

说明书

本申请是1994年12月16日递交的第94191195．0号专利申请的分案申请。

本发明涉及数字图象数据的自适应可变长度编码和译码方法，更具体地涉及通过根据图象数据的统计特性自适应地执行可变长度编码和译码来改进传输数据的压缩效率的自适应可变长度编码和译码方法。

最近，在传输和接收视频和音频信号的装置中，已经广泛采用了将视频和音频信号编码为数字信号然后传输或者存储在存储器中以及对数字信号译码然后再生的方法。

然而，在将视频信号编码为数字数据的情形下，数据量大。因此，为了通过去除数字视频信号中所含的冗余数据来降低总数据量，应执行离散余弦变换(DCT)编码、差分脉冲编码调制(DPCM)、向量量化或可变长度编码(VLC)。

图1是图象数据的一般编码系统的示意框图。该装置包括用于对N×N块执行DCT功能以及用于量化DCT系数的装置11和12，用于对量化数据进行可变长度编码以及用于进一步压缩数据量的装置13和14，以及与对量化数据进行反向量化和DCT操作然后执行运动补偿相关的装置15、16、17、18、19、A1、A2、SW1和SW2，该装置对内部方式或中间方式的图象数据进行编码。

图2是图象数据的一般译码系统的示意框图。该装置对由图1所示的编码系统编码的图象数据进行译码和再生。

现在简述图1和图2分别示出的编码系统和译码系统的操作。

在图1中，通过输入端口10输入的视频信号在DCT11中变为以N×N块为单位的频域内的信号，尽管块的大小一般是N₁×N₂，但是为方便起见，假设N₁=N₂=N。变换系数的能力(energy)简单地集中在低频域。每块的数据变换由离散余弦变换、沃尔什一哈达马德变换、离散傅立叶变换或离散正弦变换方法执行。在此，变换系数由DCT操作获得。

量化器12通过预定量化过程将DCT系数变为恒定电平的代表值。

可变长度编码器13利用代表值的统计特性对它们进行可变长度编码，从而进一步压缩该数据。

同时，量化步长Q_ss(它根据缓冲器14的状态-满-而变化，在缓冲器14中存储可变长度编码的数据)控制量化器12，从而调节传输位速率。量化步长Q_ss也被传输到接收侧，以便用于译码系统。

另外，一般在相继屏幕之间有许多近似的部分。因此，在具有运动的屏幕的情形下，通过对该运动估值获得一个运动向量MV，利用运动向量MV对数据进行补偿。于是，在相邻位置的屏幕之间的差分信号变得非常小，从而允许对传输数据进一步压缩。

为了执行这种运动补偿，图1所示的反向量化器(Q^-1)15对从量化器12输出的量化数据进行反向量化。之后，反向量化的数据在反向DCT装置(DCT^-1)16中进行反向DCT处理，成为空间域的视频信号。从反向DCT装置16输出的视频信号存储在帧部件的帧存储器17中。运动估值器18在帧存储器17中所存储的帧数据中搜索具有与输入端口10的N×N块最近似的模式的块，并对块之间的运动估值以获得一个运动向量MV。该运动向量MV传输到接收侧，以便用于译码系统，并同时传输到运动补偿器19。

运动补偿器19从运动估值器18接收运动向量MV，并从帧存储器17先前输出的帧数据中读出与运动向量MV相应的N×N块，然后将所读出的N×N块提供到与输入端口10相连的减法器A1。然后，减法器A1获得提供到输入端口10的N×N块与具有从运动补偿器19提供的近似模式的N×N块之间的差值。减法器A1的输出数据被编码，然后传输到接收侧，如上所述。这就是说，最初，对于一屏(帧内)的视频信号完全编码，然后传输。对于后续屏(帧间)的视频信号，只对由于运动造成的差分信号进行编码然后传输。

同时，其运动在运动补偿器19中得以补偿的数据在加法器A2中与从反向DCT装置16输出的视频信号相加，之后存储在帧存储器17中。

刷新开关SW1和SW2在一定间隔(在此，是一组画面的周期或一个GOP周期)由控制装置(未示出)断开，使得在帧内方式的情形下将输入的视频信号编码为PCM方式然后传输，以及使得在帧间方式的情形下只对差分信号编码然后传输，从而在恒定周期(一个GOP)刷新累积编码误差。同样，刷新开关SW3在恒定时间周期(一个GOP)内允许从接收侧去除信道上的传输误差。