专利名称：用于对视频信号进行编码的方法和设备以及用于对视频信号进行解码的方法和设备的制作方法
技术领域：
与示例性实施例一致的设备和方法涉及对视频信号进行编码和解码。
背景技术：
随着能够再现和存储高分辨率或高清(HD)视频内容的硬件的发展和普及，对于用于对高分辨率或HD视频内容进行有效编码或解码的编解码器的需求有所增加。在现有技术的视频编解码器中，基于具有预定大小的宏块，根据有限的编码方法对视频信号进行编码。将被显示的图像的质量可能受表现图像数据值的比特数量的影响。具体地讲，随着指示图像数据的精确度的比特深度(即，表现图像数据值的比特数量)增加，可以以更多种级别来表现数据。然而，当比特深度过度增加以增加图像数据的精确度时，在对图像数据进行处理的处理期间可能发生溢出，或者由于定点运算而可能发生舍入误差。
发明内容
技术问题当比特深度过度增加以增加图像数据的精确度时，在对图像数据进行处理的处理期间可能发生溢出，或者由于定点运算而可能发生舍入误差。解决方案本发明提供了一种用于对视频信号进行编码的方法和设备以及一种用于对视频信号进行解码的方法和设备，所述方法和设备可在视频信号的变换和反变换期间增加视频信号的比特深度以提高计算精确度，并且可对视频信号进行处理，以尽管比特深度增加，但在计算操作期间防止发生超出允许的比特深度的溢出。有益效果根据示例性实施例，在不超出编解码器中允许的比特深度的范围内，可在视频信号的处理期间提高计算精确度，而不造成溢出。
图1是根据示例性实施例的用于对视频信号进行编码的设备的框图；图2是图1的变换器的详细构造的框图；图3是根据第二示例性实施例的编码设备的构造的框图；
图4是根据第三示例性实施例的编码设备的构造的框图；图5是根据第四示例性实施例的编码设备的构造的框图；图6是根据第五示例性实施例的编码设备的构造的框图；图7是根据示例性实施例的对视频信号进行变换的处理的参考示图；图8是根据另一示例性实施例的缩放操作的参考示图9是示出根据示例性实施例的对视频信号进行编码的方法的流程图；图10是根据示例性实施例的用于对视频信号进行解码的设备的流程图；图11是根据另一示例性实施例的用于对视频信号进行解码的设备的构造的框图；图12是示出根据示例性实施例的对视频信号进行解码的方法的流程图；图13是根据另一示例性实施例的对视频信号进行解码的方法的流程图。实现本发明的最优模式根据示例性实施例的一方面，提供了一种对视频信号进行编码的方法，所述方法 包括考虑在视频信号的变换期间获得的中间值的最大比特数量和视频信号的最大比特精确度，确定最优缩放比特深度；根据与确定的最优缩放比特深度和视频信号的原始比特深度之间的差对应的局部移位值，对视频信号进行缩放；以及对经过缩放的视频信号进行变换。根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种用于对视频信号进行解码的方法，所述方法包括对接收的比特流进行解析以提取视频信号的经过编码的数据；对提取的经过编码的数据进行熵解码以恢复熵解码的数据；考虑在熵解码的数据的反变换期间获得的中间值的最大比特数量和熵解码的数据的最大比特精确度来确定熵解码的数据的最优缩放比特深度；根据与确定的最优缩放比特深度和熵解码的数据的原始比特深度之间的差对应的局部移位值来对熵解码的数据进行缩放；以及对经过缩放的熵解码的数据进行反量化和反变换。根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种用于对视频信号进行解码的方法，所述方法包括接收根据局部移位值缩放和编码的视频信号，其中，所述局部移位值与最优缩放比特深度和视频信号的原始比特深度之间的差对应，其中，考虑在视频信号的变换期间获得的中间值的最大比特数量和视频信号的最大比特精确度来确定所述最优缩放比特深度；对接收的视频信号进行熵解码、反量化和反变换，以产生解码的视频信号；确定用于对解码的视频信号进行去缩放的局部移位值；以及根据确定的局部移位值对解码的视频信号进行去缩放。根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种用于对视频信号进行编码的设备，所述设备包括缩放单元，被配置为考虑在视频信号的变换期间获得的中间值的最大比特数量和视频信号的最大比特精确度，确定视频信号的最优缩放比特深度，并且根据与确定的最优缩放比特深度和视频信号的原始比特深度之间的差对应的局部移位值，对视频信号进行缩放；以及变换单元，被配置为对经过缩放的视频信号进行变换。根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种用于对视频信号进行解码的设备，所述设备包括解析单元，被配置为对接收的比特流进行解析并提取视频信号的经过编码的数据；熵解码单元，被配置为对提取的经过编码的数据进行熵解码并恢复熵解码的数据；缩放单元，被配置为考虑在熵解码的数据的反变换期间获得的中间值的最大比特数量和熵解码的数据的最大比特精确度来确定熵解码的数据的最优缩放比特深度，并且根据与确定的最优缩放比特深度和熵解码的数据的原始比特深度之间的差对应的局部移位值来对熵解码的数据进行缩放；以及反变换单元，被配置为对经过缩放的熵解码的数据进行反变换。根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种用于对视频信号进行解码的设备，所述设备包括解码单元，被配置为对根据局部移位值缩放和编码的视频信号进行熵解码、反量化和反变换并产生解码的视频数据，其中，所述局部移位值与最优缩放比特深度和视频信号的原始比特深度之间的差对应，其中，考虑在视频信号的变换期间获得的中间值的最大比特数量和视频信号的最大比特精确度来确定所述最优缩放比特深度；去缩放单元，被配置为确定用于对解码的视频信号进行去缩放所需的局部移位值，并根据确定的局部移位值对解码的视频信号进行去缩放。
具体实施例方式在下文中，应理解，当诸如“……中的至少一个”的表述在一列元素之后时，所述表述修饰整列元素而不是修饰所述列中的单个元素。图1是根据示例性实施例的用于对视频信号进行编码的设备100的框图。
根据示例性实施例的视频信号编码设备100可包括预测单元110、缩放单元120、变换单元130、去缩放单元140、量化单元150和熵编码单元160。预测单元110可将输入的视频信号划分为具有预定大小的块，并对所述块中的每一个执行帧间预测或帧内预测，以产生预测块。具体地讲，预测单元110可执行产生运动矢量的帧间预测，并可执行使用关于与当前块邻近地布置的外围块的数据产生预测块的帧内预测，其中，所述运动矢量指示在参考画面被编码之后恢复的参考画面的预定搜索范围内与当前块相似的区域，并且预测单元110可产生并输出与预测块和原始输入块之间的差对应的残差号。缩放单元120可执行改变残差信号的比特深度的缩放操作。变换单元130可执行将具有改变后的比特深度的残差信号变换到频率范围的频率变换操作。去缩放单元140可执行恢复变换到频率范围的残差信号的经过改变的比特深度的去缩放操作。量化单元150可量化去缩放的经过变换的信号。尽管没有示出，但是根据示例性实施例的视频信号编码设备100可包括反量化单元和反变换单元,其中，所述反量化单元和反变换单元被配置为对将被预测单元110用作参考数据的量化的信号进行反量化和反变换。熵编码单元160可执行量化的变换信号的变长编码并产生比特流。在下文中，将详细描述根据示例性实施例的对视频信号进行缩放和去缩放的操作。根据示例性实施例的用于对视频信号进行编码的设备100可将输入视频信号划分为二维的块，变换单元130可执行用于空频分析的线性变换运算，以将划分的块变换到频率范围。所述线性变换运算的示例可包括Karhuhen-Loeve变换(KLT)运算、奇异值分解(SVD)运算、离散余弦变换(DCT)运算和离散小波变换(DWT)运算。可通过输入块与包括预定系数的变换矩阵的矩阵乘法来表现所述线性变换运算。尽管现在将使用DCT运算作为线性变换运算的典型示例来描述示例性实施例，但将理解，一个或多个其他示例性实施例可应用于除DCT运算以外的其他线性变换运算。图7是根据示例性实施例的视频变换处理的参考示图。如上所述,根据示例性实施例的变换单元130可将视频信号变换到频率范围。例如，变换单元130可对NXN的输入块(其中，N是整数)执行列式变换和行式变换，并产生N X N的变换系数块。假设“ Input ”表示N X N的输入块，“ Transform_hor ”表示行式DCT变换矩阵，“transform_ver”表示列式DCT变换矩阵，并且“Output”表示变换结果的输出值，如图7中所示，可通过矩阵乘法来表现变换处理，如等式0utput = Transform_hor X Input X Transform_ver。这里，首次的矩阵乘法 Transform_hor X Input 可与对NXN的输入块Input中的每行执行的一维DCT运算对应,并且Transform_hor X Input与Transform_ver的乘法运算可与对Transform_horX Input中的每列执行的一维DCT运算对应。行式DCT变换矩阵Transform_hor与列式DCT变换矩阵Transform_ver可具有转置矩阵的关系。位于行式变换矩阵Transform_hor的像素位置(i,k)(其中，i和k是整数)的系数可被定义为Hik，位于输入块Input的位置(i，k)的值可被定义为Iik，并且位于列式变换矩阵Transform_ver的像素位置(i,k)的系数可被定义为Vik。行式DCT变换矩阵Transform_hor的第(i，k)个元素Hik可由等式I定义数学计算I[数学计算I]
权利要求
1.一种对视频信号进行编码的方法，所述方法包括考虑在视频信号的变换期间获得的中间值的最大比特数量和视频信号的最大比特精确度，确定最优缩放比特深度；根据与确定的最优缩放比特深度和视频信号的原始比特深度之间的差对应的局部移位值，对视频信号进行缩放；以及对经过缩放的视频信号进行变换。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述中间值的最大比特数量是通过从将变换比特增量加到视频信号的原始比特深度所获得的值减去通过用于减小扩大的比特深度的去缩放操作减小的去缩放比特率而获得的值，所述去缩放操作与用于扩大视频信号的比特深度的缩放操作对应；并且变换比特增量是在对视频信号进行变换期间获得的比特增量。
3.如权利要求1所述的方法，其中当对视频信号进行变换的步骤包括A个变换步骤和B个用于减小扩大的比特深度的去缩放步骤时，确定视频信号的最优缩放比特深度的步骤包括按照以下方式确定最优缩放比特深度使通过从通过将各个A个变换步骤获得的变换比特增量加到最优缩放比特深度所获得的值减去通过将各个B个去缩放步骤获得的去缩放比特率相加所获得的值而获得的值小于最大比特精确度，其中，所述去缩放步骤与用于扩大视频信号的比特深度的缩放操作对应；并且A和B是整数。
4.一种用于对视频信号进行解码的方法，所述方法包括对接收的比特流进行解析以提取视频信号的经过编码的数据；对提取的经过编码的数据进行熵解码以恢复熵解码的数据；考虑在熵解码的数据的反变换期间获得的中间值的最大比特数量和熵解码的数据的最大比特精确度来确定熵解码的数据的最优缩放比特深度；根据与确定的最优缩放比特深度和熵解码的数据的原始比特深度之间的差对应的局部移位值来对熵解码的数据进行缩放；以及对经过缩放的熵解码的数据进行反量化和反变换。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述中间值的最大比特数量是通过从通过将反变换比特增量加到熵解码的数据的原始比特深度所获得的值减去通过用于减小扩大的比特深度的去缩放操作减少的去缩放比特率而获得的值；去缩放操作与用于扩大熵解码的数据的比特深度的缩放操作对应；反变换比特增量是在熵解码的数据的反变换期间获得的比特增量。
6.如权利要求5所述的方法，其中熵解码的数据的反变换包括执行反变换矩阵和输入值矩阵的矩阵乘法，其中，反变换矩阵包括预定实数，输入值矩阵包括熵解码的数据的预定块值；反变换比特增量是通过对通过矩阵乘法获得的熵解码的数据的值以及变换矩阵的预定的实数执行乘法和加法而比熵解码的数据的原始比特深度增加得更多的比特数量。
7.如权利要求4所述的方法，其中，确定熵解码的数据的最优缩放比特深度的步骤包括按照中间值的最大比特数量小于最大比特精确度的方式来确定最优缩放比特深度。
8.如权利要求4所述的方法，其中当熵解码的数据的变换包括C个反变换步骤和D个用于减小扩大的比特深度的去缩放步骤时，确定熵解码的数据的最优缩放比特深度的步骤包括按照以下方式确定最优缩放比特深度使得通过从通过将各个C个反变换步骤获得的反变换比特增量加到最优缩放比特深度所获得的值减去通过将各个D个去缩放步骤获得的去缩放比特率相加所获得的值而获得的值小于最大比特精确度，其中，所述去缩放步骤与用于扩大熵解码的数据的比特深度的缩放操作对应；并且C和D是整数。
9.如权利要求4所述的方法，其中，当确定的最优缩放比特深度大于熵解码的数据的原始比特深度时，熵解码的数据被向左移位多达确定的最优缩放比特深度与熵解码的数据的原始比特深度之间的差，以增加熵解码的数据的比特精确度。
10.如权利要求4所述的方法，其中，确定的最优缩放比特深度小于熵解码的数据的原始比特深度，熵解码的数据被向右移位多达确定的最优缩放比特深度与熵解码的数据的原始比特深度之间的差，以减小熵解码的数据的比特精确度。
11.如权利要求4所述的方法，还包括对反变换的数据进行去缩放。
12.如权利要求11所述的方法，其中，当确定的最优缩放比特深度大于熵解码的数据的原始比特深度时，对反变换的数据进行去缩放的步骤包括将通过将预定偏移量加到反变换的数据而获得的值向右移位，以减小反变换的数据的比特精确度。
13.如权利要求11所述的方法，其中，当确定的最优缩放比特深度小于熵解码的数据的原始比特深度时，对反变换的数据进行去缩放的步骤包括将反变换的数据向左移位，以增加反变换的数据的比特精确度。
14.一种用于对视频信号进行编码的设备，所述设备包括缩放单元，考虑在视频信号的变换期间获得的中间值的最大比特数量和视频信号的最大比特精确度，确定视频信号的最优缩放比特深度，并且根据与确定的最优缩放比特深度和视频信号的原始比特深度之间的差对应的局部移位值，对视频信号进行缩放；以及变换单元，对经过缩放的视频信号进行变换。
15.一种用于对视频信号进行解码的设备，所述设备包括解析单元，对接收的比特流进行解析并提取视频信号的经过编码的数据；熵解码单元，对提取的经过编码的数据进行熵解码并恢复熵解码的数据；缩放单元，考虑在熵解码的数据的反变换期间获得的中间值的最大比特数量和熵解码的数据的最大比特精确度来确定熵解码的数据的最优缩放比特深度，并且根据与确定的最优缩放比特深度和熵解码的数据的原始比特深度之间的差对应的局部移位值来对熵解码的数据进行缩放；以及反变换单元，对经过缩放的熵解码的数据进行反变换。
全文摘要
提供了一种用于对视频信号进行编码的方法和设备以及一种用于对视频信号进行解码的方法和设备。对视频信号进行编码的方法包括考虑在视频信号的变换期间获得的中间值的最大比特数量和视频信号的最大比特精确度，确定视频信号的最优缩放比特深度；根据与确定的最优缩放比特深度和视频信号的原始比特深度之间的差对应的局部移位值，对视频信号进行缩放；以及对经过缩放的视频信号进行变换。
文档编号H04N7/26GK103026705SQ201180034696
公开日2013年4月3日 申请日期2011年5月16日 优先权日2010年5月14日
发明者艾琳娜·阿尔辛娜, 洪允美, 韩宇镇 申请人:三星电子株式会社