[发明专利]用于媒体编码的4X4变换

说明书

本申请案主张2009年6月5日申请的第61/184,656号美国临时申请案及2009年6月24日申请的第61/219,887号美国临时申请案的权利。

本专利申请案涉及以下共同待决的美国专利申请案：

具有代理人案号092164U2，与本案同时申请，已转让给本受让人且在此以引用的方式明确地并入本文中的“用于媒体编码的4X4变换(4X4TRANSFORM FOR MEDIA CODING)”。

技术领域

本发明涉及数据压缩，且更特定来说，涉及包含变换的数据压缩。

背景技术

数据压缩广泛用于多种应用中以减少对数据存储空间、发射带宽或两者的消耗。数据压缩的实例应用包括可见或可听媒体数据编码，例如，数字视频、图像、语音及音频编码。数字视频编码(例如)用于广泛范围的装置中，其包括数字电视、数字直接广播系统、无线通信装置、个人数字助理(PDA)、膝上型或桌上型计算机、数码相机、数字记录装置、视频游戏装置、蜂窝式或卫星无线电电话等等。数字视频装置实施例如MPEG-2、MPEG-4或H.264/MPEG-4先进视频编码(AVC)等视频压缩技术以更有效地发射及接收数字视频。

大体来说，视频压缩技术执行空间预测、运动估计及运动补偿以减少或移除视频数据中所固有的冗余。特定来说，帧内编码依赖于空间预测来减少或移除给定视频帧内的视频中的空间冗余。帧间编码依赖于时间预测来减少或移除邻近帧内的视频中的时间冗余。对于帧间编码，视频编码器执行运动估计以跟踪在两个或两个以上邻近帧之间的匹配的视频块的移动。运动估计产生运动向量，其指示视频块相对于一个或一个以上参考帧中的对应视频块的位移。运动补偿使用运动向量以从参考帧产生预测视频块。在运动补偿之后，通过从原始视频块减去预测视频块而形成残余视频块。

视频编码器接着应用变换，继之以量化及无损耗统计编码过程，以进一步减小通过视频编码过程产生的残余块的位速率。在一些情况下，所应用的变换包含离散余弦变换(DCT)。通常，将DCT应用于大小为二的幂的视频块，例如，4像素高乘4像素宽的视频块(其通常被称为“4×4视频块”)。这些DCT因此可被称为4×4DCT，因为这些DCT被应用于4×4视频块以产生DCT系数的4×4矩阵。由将4×4DCT应用于残余块所产生的DCT系数的4×4矩阵接着经历量化及无损耗统计编码过程以产生位流。统计编码过程(也被称为“熵编码”过程)的实例包括上下文自适应性可变长度编码(CAVLC)或上下文自适应性二进制算术编码(CABAC)。视频解码器接收经编码的位流且执行无损耗解码以解压缩用于块中的每一者的残余信息。通过使用残余信息及运动信息，视频解码器重建构经编码的视频。

发明内容

大体来说，本发明是针对用于使用可相对于常规4×4DCT提供增加的编码增益的4×4离散余弦变换(DCT)的近似的一个或一个以上实施方案来编码例如媒体数据等数据的技术。根据本发明的技术所应用的4×4DCT的实施方案涉及在经缩放因子与内部因子之间的各种关系。术语“经缩放因子”指代经由因式分解移除的在4×4DCT的实施方案外部的因子。术语“内部因子”指代在因式分解之后保留的在4×4DCT的实施方案内部的因子。4×4DCT的一个实例实施方案为正交的，其意味着表示4×4DCT的系数矩阵在乘以此矩阵的转置时等于单位矩阵。4×4DCT的另一实例实施方案为接近正交的(或近似正交的)。通过遵守以下详细描述的各种关系，所述技术促进在两种情况下选择导致正交与接近正交4×4DCT实施方案的矩阵系数，所述实施方案在应用于数据时可相对于常规4×4DCT促进增加的编码增益。

在一个方面中，一种设备包含4×4离散余弦变换(DCT)硬件单元，其实施具有奇数部分的正交4×4DCT，所述奇数部分应用与经缩放因子(ξ)有关的第一内部因子及第二内部因子(C、S)以使得经缩放因子等于第一内部因子(C)的平方加第二内部因子(S)的平方的总和的平方根，其中4×4DCT硬件单元将4×4DCT实施方案应用于媒体数据以将媒体数据从空间域变换到频域。

在另一方面中，一种方法包含通过4×4DCT硬件单元将正交4×4离散余弦变换(DCT)实施方案应用于媒体数据以将媒体数据从空间域变换到频域，其中正交4×4DCT实施方案包括奇数部分，所述奇数部分应用与经缩放因子(ξ)有关的第一内部因子及第二内部因子(C、S)以使得经缩放因子等于第一内部因子(C)的平方加第二内部因子(S)的平方的总和的平方根。