專利名稱：視頻編碼中基準(zhǔn)畫(huà)面的自適應(yīng)加權(quán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明針對(duì)視頻編碼器，更具體地講，針對(duì)在視頻編碼器中基準(zhǔn)畫(huà)面的自適應(yīng)加權(quán)。
背景技術(shù)：
視頻數(shù)據(jù)一般以比特流的形式處理與傳送。典型的視頻壓縮編碼器與解碼器(“CODEC”、編解碼器)通過(guò)對(duì)待編碼畫(huà)面進(jìn)行基準(zhǔn)畫(huà)面預(yù)測(cè)并且編碼當(dāng)前畫(huà)面與預(yù)測(cè)之間的差異，獲得了它們的壓縮效率的很大一部分。預(yù)測(cè)與當(dāng)前畫(huà)面愈緊密相關(guān)，壓縮該畫(huà)面就需要愈少的比特，從而增加了該處理的效率。由此，希望形成盡可能最佳的基準(zhǔn)畫(huà)面預(yù)測(cè)。
在許多視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)中，包括運(yùn)動(dòng)圖像專家組(“MPEG”)-1、MPEG-2、以及MPEG-4，將先前基準(zhǔn)畫(huà)面經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)陌姹居米鳟?dāng)前畫(huà)面的預(yù)測(cè)，并且只編碼當(dāng)前畫(huà)面與預(yù)測(cè)之間的差異。當(dāng)使用單一畫(huà)面預(yù)測(cè)(“P”畫(huà)面)時(shí)，在形成經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)念A(yù)測(cè)時(shí)不縮放(scale)基準(zhǔn)畫(huà)面。當(dāng)使用雙向畫(huà)面預(yù)測(cè)(“B”畫(huà)面)時(shí)，從兩個(gè)不同的畫(huà)面形成中間預(yù)測(cè)，然后使用對(duì)每個(gè)都相等的加權(quán)因子(1/2、1/2)將兩個(gè)中間預(yù)測(cè)一起平均，以形成單一的平均預(yù)測(cè)。在這些MPEG標(biāo)準(zhǔn)中，兩個(gè)基準(zhǔn)畫(huà)面總是一個(gè)來(lái)自B畫(huà)面的前向方向，一個(gè)來(lái)自后向方向。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有技術(shù)的這些以及其他缺點(diǎn)與不足由視頻編碼器與解碼器中用于自適應(yīng)加權(quán)基準(zhǔn)畫(huà)面的系統(tǒng)與方法來(lái)解決。
公開(kāi)了一種視頻編碼器以及相應(yīng)方法，用來(lái)處理圖像塊的視頻信號(hào)數(shù)據(jù)以及預(yù)測(cè)該圖像塊的特定基準(zhǔn)畫(huà)面索引，其利用基準(zhǔn)畫(huà)面的自適應(yīng)加權(quán)以改進(jìn)視頻壓縮。編碼器包含基準(zhǔn)畫(huà)面加權(quán)因子分配器，用來(lái)向特定基準(zhǔn)畫(huà)面索引分配加權(quán)因子。
用來(lái)編碼圖像塊視頻信號(hào)數(shù)據(jù)的相應(yīng)方法包含下列步驟接收基本未壓縮的圖像塊，并且對(duì)于相應(yīng)于具有相應(yīng)索引的特定基準(zhǔn)畫(huà)面的圖像塊分配加權(quán)因子。相應(yīng)于圖像塊與特定基準(zhǔn)畫(huà)面之間的差異，計(jì)算運(yùn)動(dòng)向量。相應(yīng)于運(yùn)動(dòng)向量，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償特定基準(zhǔn)畫(huà)面，并且由所分配的加權(quán)因子修改經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面，以形成經(jīng)過(guò)加權(quán)與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面。將基本未壓縮的圖像塊與經(jīng)過(guò)加權(quán)與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面比較，并且指示基本未壓縮的圖像塊與經(jīng)過(guò)加權(quán)與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面之間差異的信號(hào)與特定基準(zhǔn)畫(huà)面的相應(yīng)索引一道編碼。


在以下示范性圖示中顯示了根據(jù)本發(fā)明原理的視頻編碼器與解碼器中對(duì)基準(zhǔn)畫(huà)面的自適應(yīng)加權(quán)，其中圖1顯示標(biāo)準(zhǔn)視頻解碼器的方框圖；圖2顯示具有自適應(yīng)雙向預(yù)測(cè)的視頻解碼器的方框圖；圖3顯示根據(jù)本發(fā)明原理的、具有基準(zhǔn)畫(huà)面加權(quán)的視頻解碼器的方框圖；圖4顯示標(biāo)準(zhǔn)視頻編碼器的方框圖；圖5顯示根據(jù)本發(fā)明原理的、具有基準(zhǔn)畫(huà)面加權(quán)的視頻編碼器的方框圖；圖6顯示根據(jù)本發(fā)明原理的解碼過(guò)程的流程圖；圖7顯示根據(jù)本發(fā)明原理的編碼過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供了一種裝置與方法，用于運(yùn)動(dòng)向量估計(jì)與自適應(yīng)基準(zhǔn)畫(huà)面加權(quán)因子分配。在某些視頻序列中，尤其在那些具有淡變(fading)的視頻序列中，待編碼的當(dāng)前畫(huà)面或者圖像塊與通過(guò)加權(quán)因子縮放的基準(zhǔn)畫(huà)面比與基準(zhǔn)畫(huà)面自身相關(guān)更強(qiáng)。沒(méi)有向基準(zhǔn)畫(huà)面施加加權(quán)因子的視頻編解碼器對(duì)淡變序列的編碼非常低效。當(dāng)在編碼中使用加權(quán)因子時(shí)，視頻編碼器需要確定加權(quán)因子與運(yùn)動(dòng)向量?jī)烧撸菍?duì)于兩者中一個(gè)的最佳選擇取決于另一個(gè)，其中運(yùn)動(dòng)估計(jì)一般為數(shù)字視頻壓縮編碼器中計(jì)算量最大的部分。
在人們提出的聯(lián)合視頻組(“JVT(Joint Video Team)”)視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)中，每個(gè)P畫(huà)面可以使用多個(gè)基準(zhǔn)畫(huà)面來(lái)形成畫(huà)面的預(yù)測(cè)，但是每個(gè)個(gè)別的運(yùn)動(dòng)塊或者宏塊的8×8區(qū)域只使用單一的基準(zhǔn)畫(huà)面進(jìn)行預(yù)測(cè)。除編碼并傳送運(yùn)動(dòng)向量之外，對(duì)于每個(gè)運(yùn)動(dòng)塊或者8×8區(qū)域還傳送基準(zhǔn)畫(huà)面索引，以指示使用哪個(gè)基準(zhǔn)畫(huà)面。在編碼器與解碼器兩者處存儲(chǔ)可能基準(zhǔn)畫(huà)面的有限集合，并且傳送許可基準(zhǔn)畫(huà)面的數(shù)目。
在JVT標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于雙向預(yù)測(cè)畫(huà)面(也稱為“B”畫(huà)面)，對(duì)于每個(gè)運(yùn)動(dòng)塊或者8×8區(qū)域形成兩個(gè)預(yù)測(cè)算子(predictor)，其中每個(gè)都可以從分離的基準(zhǔn)畫(huà)面形成，并且這兩個(gè)預(yù)測(cè)算子一起平均以形成單一平均預(yù)測(cè)算子。對(duì)于雙向預(yù)測(cè)的已編碼運(yùn)動(dòng)塊，基準(zhǔn)畫(huà)面可以都來(lái)自前向方向、都來(lái)自后向方向、或者一個(gè)來(lái)自前向一個(gè)來(lái)自后向方向。對(duì)于可以用于預(yù)測(cè)的可用基準(zhǔn)畫(huà)面，維護(hù)兩個(gè)列表。這兩個(gè)基準(zhǔn)畫(huà)面稱為列表0與列表1預(yù)測(cè)算子。分別編碼并傳送每個(gè)基準(zhǔn)畫(huà)面的對(duì)于列表0與列表1基準(zhǔn)畫(huà)面的索引，即，red_idx_I0與red_idx_I1。聯(lián)合視頻組(“JVT”)雙向預(yù)測(cè)或者“B”畫(huà)面允許兩個(gè)預(yù)測(cè)之間的自適應(yīng)加權(quán)，即，Pred＝[(P0)(Pred0)]+[(P1)(Pred1)]+D，其中P0與P1為加權(quán)因子，Pred0與Pred1分別為列表0與列表1的基準(zhǔn)畫(huà)面預(yù)測(cè)，D為偏移。
為指示加權(quán)因子，已經(jīng)提出了兩種方法。在第一種方法中，通過(guò)用于基準(zhǔn)畫(huà)面的方向，確定加權(quán)因子。在這種方法中，如果red_idx_I0索引小于或等于red_idx_I1，則使用加權(quán)因子(1/2，1/2)，否則使用因子(2，-1)。
在人們提出的第二種方法中，對(duì)于每個(gè)片段(slice)，傳送任意數(shù)目的加權(quán)因子。然后，對(duì)于使用雙向預(yù)測(cè)的宏塊的每個(gè)8×8區(qū)域或者運(yùn)動(dòng)塊傳送加權(quán)因子索引。解碼器使用收到的加權(quán)因子索引來(lái)從所傳送的集合中選擇適當(dāng)?shù)募訖?quán)因子，以在解碼運(yùn)動(dòng)塊或者8×8區(qū)域時(shí)使用。例如，如果在該片段層發(fā)送三個(gè)加權(quán)因子，則它們分別相應(yīng)于加權(quán)因子索引0、1、2。
以下描述只說(shuō)明了本發(fā)明的原理。因此應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠設(shè)想雖然此處沒(méi)有明確描述或者顯示、但是包含了本發(fā)明原理、并且包含在本發(fā)明精神與范圍內(nèi)的各種結(jié)構(gòu)。另外，此處列舉的所有的例子與條件性語(yǔ)言主要是用來(lái)只用于教學(xué)目的，以幫助讀者理解本發(fā)明人對(duì)現(xiàn)有技術(shù)作出貢獻(xiàn)的本發(fā)明的原理與構(gòu)思，并且應(yīng)該被理解為不限于具體地列舉的這些例子與條件。另外，此處指出本發(fā)明原理、方面、以及實(shí)施方式的所有陳述及其特定例子都是用來(lái)覆蓋其結(jié)構(gòu)與功能等價(jià)物兩者。另外，這些等價(jià)物意在包含當(dāng)前已知的等價(jià)物以及將來(lái)開(kāi)發(fā)的等價(jià)物，即，不管結(jié)構(gòu)如何，執(zhí)行同樣功能的所開(kāi)發(fā)的任何元件。
由此，例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解此處的方框圖表示實(shí)現(xiàn)本發(fā)明原理的說(shuō)明性電路的概念圖。類似地，應(yīng)該理解任何流程表、流程圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、偽代碼等等表示可能實(shí)際上在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中表示的、并且由計(jì)算機(jī)或者處理器執(zhí)行的各種處理或進(jìn)程，而不管是否明確顯示了這樣的計(jì)算機(jī)或者處理器。
圖中所示各種元件的功能可以通過(guò)使用專用硬件以及能夠與適當(dāng)軟件相結(jié)合地執(zhí)行軟件的硬件提供。當(dāng)由處理器提供時(shí)，這些功能可以由單一的專用處理器提供，或者由多個(gè)單獨(dú)的處理器提供，其中某些處理器可以是共享的。另外，對(duì)于直接使用術(shù)語(yǔ)“處理器”或者“控制器”，不應(yīng)該被理解為只指能夠執(zhí)行軟件的硬件，而可能暗含地包含、但不限于數(shù)字信號(hào)處理器(“DSP”)硬件、存儲(chǔ)軟件的只讀存儲(chǔ)器(“ROM”)、隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(“RAM”)、以及非易失存儲(chǔ)器。類似地，圖中顯示的任何開(kāi)關(guān)都只是概念性的。其功能可以通過(guò)來(lái)程序邏輯的運(yùn)行、通過(guò)專用邏輯電路、通過(guò)程序控制與專用邏輯電路的交互、甚或手動(dòng)地執(zhí)行，其中實(shí)現(xiàn)者可以根據(jù)具體情況選擇具體的技術(shù)。
在權(quán)利要求中，任何被表示為用于執(zhí)行指定功能的部件的元件用來(lái)包含執(zhí)行該功能的所有方式，包含(例如)a)執(zhí)行該功能電路元件的組合，或者b)任何形式的軟件，因此包含固件、微代碼等等，其與執(zhí)行該軟件的適當(dāng)電路結(jié)合以執(zhí)行該功能。這樣的權(quán)利要求所限定的發(fā)明包含在以下事實(shí)之中以權(quán)利要求所要求的方式，組合和匯合由所指出的各種部件提供的功能。因此，申請(qǐng)人將可以提供那些功能的任何部件都認(rèn)為是此處所示部件的等價(jià)物。
如圖1所示，標(biāo)號(hào)100總體表示標(biāo)準(zhǔn)視頻解碼器。視頻解碼器100包含與逆量化器120進(jìn)行信號(hào)通信連接的變長(zhǎng)解碼器(“VLD”)110。逆量化器120與逆變換器130信號(hào)通信連接。逆變換器130與加法器或者求和點(diǎn)140的第一輸入端信號(hào)通信連接，其中求和點(diǎn)140的輸出提供視頻解碼器100的輸出。求和點(diǎn)140的輸出與基準(zhǔn)畫(huà)面存儲(chǔ)器150信號(hào)通信連接。基準(zhǔn)畫(huà)面存儲(chǔ)器150與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器160信號(hào)通信連接，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器160與求和點(diǎn)140的第二輸入端信號(hào)通信連接。
轉(zhuǎn)到圖2，標(biāo)號(hào)200總體表示具有自適應(yīng)雙向預(yù)測(cè)的視頻解碼器。視頻解碼器200包含與逆量化器220信號(hào)通信連接的VLD 210。逆量化器220與逆變換器230信號(hào)通信連接。逆變換器230與求和點(diǎn)240的第一輸入端信號(hào)通信連接，其中求和點(diǎn)240的輸出提供視頻解碼器200的輸出。求和點(diǎn)240的輸出與基準(zhǔn)畫(huà)面存儲(chǔ)器250信號(hào)通信連接?；鶞?zhǔn)畫(huà)面存儲(chǔ)250器與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器260信號(hào)通信連接，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器260與乘法器270的第一輸入端信號(hào)通信連接。
VLD 210還與基準(zhǔn)畫(huà)面加權(quán)因子查找表280信號(hào)通信連接，以向查找表280提供自適應(yīng)雙向(“ABP”)系數(shù)索引。查找表280的第一輸出用來(lái)提供加權(quán)因子，并且與乘法器270的第二輸入端信號(hào)通信連接。乘法器270的輸出端與求和點(diǎn)290的第一輸入端信號(hào)通信連接。查找表280的第二輸出端用來(lái)提供偏移，并且與求和點(diǎn)290的第二輸入端信號(hào)通信連接。求和點(diǎn)290的輸出端與求和點(diǎn)240的第二輸入端信號(hào)通信連接。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3，標(biāo)號(hào)300總體表示具有基準(zhǔn)畫(huà)面加權(quán)的視頻解碼器。視頻解碼器300包含與逆量化器320信號(hào)通信連接的VLD 310。逆量化器330與逆變換器330信號(hào)通信連接。逆變換器330與求和點(diǎn)340的第一輸入端信號(hào)通信連接，其中求和點(diǎn)340的輸出提供視頻解碼器300的輸出。求和點(diǎn)340的輸出與基準(zhǔn)畫(huà)面存儲(chǔ)器350信號(hào)通信連接。基準(zhǔn)畫(huà)面存儲(chǔ)器350與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器360信號(hào)通信連接，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器360與乘法器370的第一輸入端信號(hào)通信連接。
另外，VLD 310還與基準(zhǔn)畫(huà)面加權(quán)因子查找表380信號(hào)通信連接，以向查找表380提供基準(zhǔn)畫(huà)面索引。查找表380的第一輸出端用來(lái)提供加權(quán)因子，并且與乘法器370的第二輸入端信號(hào)通信連接。乘法器370的輸出端與求和點(diǎn)390的第一輸入端信號(hào)通信連接。查找表380的第二輸出端用來(lái)提供偏移，并且與求和點(diǎn)390的第二輸入端信號(hào)通信連接。求和點(diǎn)390的輸出端與求和點(diǎn)340的第二輸入端信號(hào)通信連接。
如圖4所示，標(biāo)號(hào)400總體表示標(biāo)準(zhǔn)視頻編碼器。編碼器400的輸入端與求和點(diǎn)410的正相輸入端信號(hào)通信連接。求和點(diǎn)410的輸出端與塊變換器420信號(hào)通信連接。變換器420與量化器430信號(hào)通信連接。量化器430的輸出與變長(zhǎng)編碼器(“VLC”)440信號(hào)通信連接，其中VLC 440的輸出為編碼器400的外部可獲得輸出。
量化器430的輸出還與逆量化器450信號(hào)通信連接。逆量化器450與逆塊變換器460信號(hào)通信連接，逆塊變換器460進(jìn)而與基準(zhǔn)畫(huà)面存儲(chǔ)器470信號(hào)通信連接?；鶞?zhǔn)畫(huà)面存儲(chǔ)器470的第一輸出端與運(yùn)動(dòng)估計(jì)器480的第一輸入端信號(hào)通信連接。編碼器400的輸入還與運(yùn)動(dòng)估計(jì)器480的第二輸入端信號(hào)通信連接。運(yùn)動(dòng)估計(jì)器480的輸出端與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器490的第一輸入端信號(hào)通信連接?；鶞?zhǔn)畫(huà)面存儲(chǔ)器470的第二輸出端與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器490的第二輸入端信號(hào)通信連接。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器490的輸出端與求和點(diǎn)410的反相輸入端信號(hào)通信連接。
轉(zhuǎn)到圖5，標(biāo)號(hào)500總體表示具有基準(zhǔn)畫(huà)面加權(quán)的視頻編碼器。編碼器500的輸入與求和點(diǎn)510的正相輸入端信號(hào)通信連接。求和點(diǎn)510的輸出與塊變換器520信號(hào)通信連接。變換器520與量化器530信號(hào)通信連接。量化器530的輸出與VLC 540信號(hào)通信連接，其中VLC 540的輸出為編碼器500的外部可獲得輸出。
量化器530的輸出還與逆量化器550信號(hào)通信連接。逆量化器550與逆塊變換器560信號(hào)通信連接，逆塊變換器560進(jìn)而與基準(zhǔn)畫(huà)面存儲(chǔ)器570信號(hào)通信連接?；鶞?zhǔn)畫(huà)面存儲(chǔ)器570的第一輸出端與基準(zhǔn)畫(huà)面加權(quán)因子分配器572的第一輸入端信號(hào)通信連接。編碼器500的輸入端還與基準(zhǔn)畫(huà)面加權(quán)因子分配器572的第二輸入端信號(hào)通信連接。指示加權(quán)因子的基準(zhǔn)畫(huà)面加權(quán)因子分配器572的輸出端與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器580的第一輸入端信號(hào)通信連接?；鶞?zhǔn)畫(huà)面存儲(chǔ)570的第二輸出端與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器580的第二輸入端信號(hào)通信連接。
編碼器500的輸入端還與運(yùn)動(dòng)估計(jì)器580的第三輸入端信號(hào)通信連接。指示運(yùn)動(dòng)向量的運(yùn)動(dòng)估計(jì)器580的輸出端與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器590的第一輸入端信號(hào)通信連接?；鶞?zhǔn)畫(huà)面存儲(chǔ)器570的第三輸出端與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器590的第二輸入端信號(hào)通信連接。指示經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器590的輸出端與乘法器592的第一輸入端信號(hào)通信連接。指示加權(quán)因子的基準(zhǔn)畫(huà)面加權(quán)因子分配器572的輸出端與乘法器592的第二輸入端信號(hào)通信連接。乘法器592的輸出端與求和點(diǎn)510的反相輸入端信號(hào)通信連接。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6，標(biāo)號(hào)600總體表示解碼圖像塊的視頻信號(hào)數(shù)據(jù)的示范性過(guò)程。該過(guò)程包括開(kāi)始?jí)K610，其將控制傳遞給輸入塊612。輸入塊612接收?qǐng)D像塊壓縮數(shù)據(jù)，并且將控制傳遞給輸入塊614。輸入塊614接收?qǐng)D像塊數(shù)據(jù)的至少一個(gè)基準(zhǔn)畫(huà)面索引，其中每個(gè)基準(zhǔn)畫(huà)面索引相應(yīng)于特定基準(zhǔn)畫(huà)面。輸入塊614將控制傳遞給功能塊616，功能塊616確定相應(yīng)于每個(gè)所接收的基準(zhǔn)畫(huà)面索引的加權(quán)因子，并且將控制傳遞給可選功能塊617。可選功能塊617確定相應(yīng)于每個(gè)所接收的基準(zhǔn)畫(huà)面索引的偏移，并且將控制傳遞給功能塊618。功能塊618檢索相應(yīng)于每個(gè)所接收的基準(zhǔn)畫(huà)面索引的基準(zhǔn)畫(huà)面，并且將控制傳遞給功能塊620。功能塊620進(jìn)而對(duì)所檢索的基準(zhǔn)畫(huà)面進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，并且將控制傳遞給功能塊622。功能塊622將經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面乘以相應(yīng)的加權(quán)因子，并且將控制傳遞給可選功能塊623?？蛇x功能塊623將經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面加上相應(yīng)的偏移，并且將控制傳遞給功能塊624。功能塊624進(jìn)而形成經(jīng)過(guò)加權(quán)與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面，并且將控制傳遞給結(jié)束塊626。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖7，標(biāo)號(hào)700總體表示編碼圖像塊的視頻信號(hào)數(shù)據(jù)的示范性過(guò)程。該過(guò)程包括開(kāi)始?jí)K710，其將控制傳遞給輸入塊712。輸入塊712接收基本未壓縮的圖像塊數(shù)據(jù)，并且將控制傳遞給功能塊714。功能塊714相應(yīng)于具有相應(yīng)索引的特定基準(zhǔn)畫(huà)面分配圖像塊的加權(quán)因子。功能塊714將控制傳遞給可選功能塊715?？蛇x功能塊715相應(yīng)于具有相應(yīng)索引的特定基準(zhǔn)畫(huà)面分配圖像塊的偏移?？蛇x功能塊715將控制傳遞給功能塊716，功能塊716相應(yīng)于圖像塊與特定基準(zhǔn)畫(huà)面之間的差異計(jì)算運(yùn)動(dòng)向量，并且將控制傳遞給功能塊718。功能塊718相應(yīng)于運(yùn)動(dòng)向量對(duì)特定基準(zhǔn)畫(huà)面進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，并且將控制傳遞給功能塊720。功能塊720進(jìn)而將經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面乘以所分配的加權(quán)因子，以形成經(jīng)過(guò)加權(quán)與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面，并且將控制傳遞給可選功能塊721。可選功能塊721進(jìn)而將經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面加上所分配的偏移，以形成經(jīng)過(guò)加權(quán)與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面，并且將控制傳遞給功能塊722。功能塊722從基本未壓縮的圖像塊中減去經(jīng)過(guò)加權(quán)與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面，并且將控制傳遞給功能塊724。功能塊724進(jìn)而利用基本未壓縮的圖像塊與經(jīng)過(guò)加權(quán)與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面之間的差異以及特定基準(zhǔn)畫(huà)面的相應(yīng)索引編碼信號(hào)，并且將控制傳遞給結(jié)束塊726。
在本示范性實(shí)施方式中，對(duì)于每個(gè)編碼的畫(huà)面或者片段，加權(quán)因子與可以相對(duì)其編碼當(dāng)前畫(huà)面塊的、每個(gè)允許的基準(zhǔn)畫(huà)面相關(guān)聯(lián)。當(dāng)編碼或解碼當(dāng)前畫(huà)面中每個(gè)塊時(shí)，將相應(yīng)于其基準(zhǔn)畫(huà)面索引的(多個(gè))加權(quán)因子與(多個(gè))偏移應(yīng)用到基準(zhǔn)預(yù)測(cè)以形成加權(quán)預(yù)測(cè)算子。相對(duì)同一基準(zhǔn)畫(huà)面編碼的片段中的所有塊都向基準(zhǔn)畫(huà)面預(yù)測(cè)施加相同的加權(quán)因子。
當(dāng)編碼畫(huà)面時(shí)是否使用自適應(yīng)加權(quán)可以在畫(huà)面參數(shù)集合或者序列參數(shù)集合、或者所述片段或者畫(huà)面頭部中指示。對(duì)于使用自適應(yīng)加權(quán)的每個(gè)片段或者畫(huà)面，可以為可能用來(lái)編碼該片段或者畫(huà)面的每個(gè)可允許的基準(zhǔn)畫(huà)面?zhèn)魉图訖?quán)因子?？稍试S的基準(zhǔn)畫(huà)面的數(shù)目在所述片段的頭部傳送。例如，如果可以使用三個(gè)基準(zhǔn)畫(huà)面來(lái)編碼當(dāng)前片段，則傳送多達(dá)三個(gè)加權(quán)因子，并且這些加權(quán)因子與具有相同索引的基準(zhǔn)畫(huà)面相關(guān)聯(lián)。
如果不傳送加權(quán)因子，則使用缺省加權(quán)。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，當(dāng)不傳送加權(quán)因子時(shí)使用缺省加權(quán)(1/2，1/2)?？梢允褂霉潭ɑ蛘咦冮L(zhǎng)代碼來(lái)傳送加權(quán)因子。
與典型系統(tǒng)不同，與每個(gè)片段、塊或者畫(huà)面?zhèn)魉偷拿總€(gè)加權(quán)因子相應(yīng)于特定基準(zhǔn)畫(huà)面索引。先前，與每個(gè)片段或者畫(huà)面一起傳送的任何集合的加權(quán)因子都不與任何特定基準(zhǔn)畫(huà)面相關(guān)聯(lián)。相反，為每個(gè)運(yùn)動(dòng)塊或者8×8區(qū)域傳送自適應(yīng)雙向預(yù)測(cè)加權(quán)索引，以選擇要對(duì)該特定運(yùn)動(dòng)塊或者8×8區(qū)域施加來(lái)自所傳送的集合中的哪些加權(quán)因子。
在本實(shí)施方式中，不顯式地傳送每個(gè)運(yùn)動(dòng)塊或者8×8區(qū)域的加權(quán)因子索引。相反，使用與所傳送的基準(zhǔn)畫(huà)面索引相關(guān)聯(lián)的加權(quán)因子。這極大地減少了所傳送的比特流中為允許基準(zhǔn)畫(huà)面的自適應(yīng)加權(quán)而具有的開(kāi)銷量。
該系統(tǒng)與技術(shù)可以施加于使用單一預(yù)測(cè)算子編碼的預(yù)測(cè)“P”畫(huà)面，或者使用兩個(gè)預(yù)測(cè)算子編碼的雙向預(yù)測(cè)“B”畫(huà)面。以下針對(duì)P與B畫(huà)面的情況描述在編碼器與解碼器中都存在的解碼處理?？商鎿Q地，該技術(shù)也可以應(yīng)用到使用類似于I、B、與P畫(huà)面的概念的編碼系統(tǒng)。
對(duì)于B畫(huà)面單一方向預(yù)測(cè)以及對(duì)于B畫(huà)面中的雙向預(yù)測(cè)，可以使用相同的加權(quán)因子。當(dāng)對(duì)于P畫(huà)面或者對(duì)于B畫(huà)面單一方向預(yù)測(cè)中宏塊使用單一預(yù)測(cè)算子時(shí)，為該塊傳送單一的基準(zhǔn)畫(huà)面索引。在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)慕獯a處理步驟產(chǎn)生預(yù)測(cè)算子之后，向預(yù)測(cè)算子施加加權(quán)因子。然后將加權(quán)后的預(yù)測(cè)算子加到編碼余量(coded residual)上，對(duì)和進(jìn)行剪切以形成解碼的畫(huà)面。對(duì)于用于P畫(huà)面中的塊或者用于只使用列表0預(yù)測(cè)的B畫(huà)面中的塊，加權(quán)預(yù)測(cè)算子形成為Pred＝W0*Pred0+D0 (1)其中W0為與列表0基準(zhǔn)畫(huà)面相關(guān)聯(lián)的加權(quán)因子，D0為與列表0基準(zhǔn)畫(huà)面相關(guān)聯(lián)的偏移，Pred0為來(lái)自列表0基準(zhǔn)畫(huà)面的經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)念A(yù)測(cè)塊。
對(duì)于用于只使用列表0預(yù)測(cè)的B畫(huà)面中的塊，加權(quán)預(yù)測(cè)算子形成為Pred＝W1*Pred1+D1 (2)其中W1為與列表1基準(zhǔn)畫(huà)面相關(guān)聯(lián)的加權(quán)因子，D1為與列表1基準(zhǔn)畫(huà)面相關(guān)聯(lián)的偏移，Pred1為來(lái)自列表1基準(zhǔn)畫(huà)面的經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)念A(yù)測(cè)塊。
可以剪切加權(quán)后的預(yù)測(cè)算子以保證結(jié)果值在像素值許可范圍之內(nèi)，一般為0至255。加權(quán)公式中乘法的精度可以限于任何預(yù)定數(shù)目比特的分辨率。
在雙向預(yù)測(cè)情況下，對(duì)于兩個(gè)預(yù)測(cè)算子的每一個(gè)傳送基準(zhǔn)畫(huà)面索引。進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償以形成兩個(gè)預(yù)測(cè)算子。每個(gè)預(yù)測(cè)算子使用與其基準(zhǔn)畫(huà)面索引相關(guān)聯(lián)的加權(quán)因子，以形成兩個(gè)加權(quán)后的預(yù)測(cè)算子。然后，一起平均這兩個(gè)加權(quán)后的預(yù)測(cè)算子以形成平均預(yù)測(cè)算子，然后將該平均預(yù)測(cè)算子加到編碼余量。
對(duì)于用于使用列表0與列表1預(yù)測(cè)的B畫(huà)面中的塊，加權(quán)預(yù)測(cè)算子形成為Pred＝(P0*Pred0+D0+P1*Pred1+D1)/2 (3)在計(jì)算加權(quán)預(yù)測(cè)算子時(shí)，可以對(duì)加權(quán)后的預(yù)測(cè)算子或者任何中間值進(jìn)行剪切，以保證結(jié)果值在像素值許可范圍之內(nèi)，一般為0至255。
由此，向使用多個(gè)基準(zhǔn)畫(huà)面的視頻壓縮編碼器與解碼器的基準(zhǔn)畫(huà)面預(yù)測(cè)施加加權(quán)因子。根據(jù)用于運(yùn)動(dòng)塊的基準(zhǔn)畫(huà)面索引，該加權(quán)因子對(duì)于該畫(huà)面內(nèi)的各個(gè)運(yùn)動(dòng)塊改變。因?yàn)橐呀?jīng)在壓縮后的視頻比特流中傳送了基準(zhǔn)畫(huà)面索引，所以大大減少了根據(jù)運(yùn)動(dòng)塊改變加權(quán)因子的附加開(kāi)銷。相對(duì)于相同基準(zhǔn)畫(huà)面編碼的所有運(yùn)動(dòng)塊都向基準(zhǔn)畫(huà)面預(yù)測(cè)施加相同的加權(quán)因子。
根據(jù)此處的說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地理解本發(fā)明的這些以及其他特征與優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)該理解本發(fā)明的說(shuō)明可以應(yīng)用于各種形式的硬件、軟件、固件、專用處理器、或者其組合。
更優(yōu)選地，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)為硬件與軟件的組合。另外，所述軟件最好實(shí)現(xiàn)為以有形形式包含在程序存儲(chǔ)單元上的應(yīng)用程序。該應(yīng)用程序可以上載到包含任何適當(dāng)體系結(jié)構(gòu)的機(jī)器、并且由其執(zhí)行。優(yōu)選地，該機(jī)器在具有諸如一個(gè)或多個(gè)中央處理單元(“CPU”)、隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(“RAM”)、以及輸入/輸出(“I/O”)接口等硬件的計(jì)算機(jī)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。該計(jì)算機(jī)平臺(tái)還可以包含操作系統(tǒng)以及微指令代碼。此處描述的各種處理與功能可以是微指令代碼的一部分，或者是應(yīng)用程序的一部分，或者其組合，其可以由來(lái)CPU執(zhí)行。另外，可將各種其他外圍單元連接到該計(jì)算機(jī)平臺(tái)，例如附加數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元以及打印單元。
還應(yīng)該理解因?yàn)樵诟綀D中所示的某些構(gòu)成系統(tǒng)組件與方法最好以軟件實(shí)現(xiàn)，所以系統(tǒng)組件或者處理功能塊之間的實(shí)際連接可能根據(jù)本發(fā)明的編程方式而不同。有了此處的說(shuō)明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠設(shè)想本發(fā)明的這些以及類似的實(shí)現(xiàn)或者配置。
雖然針對(duì)附圖描述了示范性實(shí)施方式，但是應(yīng)該理解本發(fā)明不限于那些精確的實(shí)施方式，并且在不脫離本發(fā)明的范圍與精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以進(jìn)行各種改變與修改。所有這些改變與修改都包含在所附權(quán)利要求給出的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種視頻編碼器(500)，用來(lái)編碼圖像塊的視頻信號(hào)數(shù)據(jù)以及特定基準(zhǔn)畫(huà)面索引，該編碼器包含基準(zhǔn)畫(huà)面加權(quán)因子分配器(572)，用來(lái)分配相應(yīng)于該特定基準(zhǔn)畫(huà)面索引的加權(quán)因子。
2.如權(quán)利要求1所述的視頻編碼器(500)，還包含與基準(zhǔn)畫(huà)面加權(quán)因子分配器(572)信號(hào)通信的基準(zhǔn)畫(huà)面存儲(chǔ)器(570)，用來(lái)提供相應(yīng)于特定基準(zhǔn)畫(huà)面索引的基準(zhǔn)畫(huà)面。
3.如權(quán)利要求1所述的視頻編碼器(500)，還包含變長(zhǎng)編碼器(540)，與用來(lái)向該變長(zhǎng)編碼器提供特定基準(zhǔn)畫(huà)面加權(quán)因子的基準(zhǔn)畫(huà)面加權(quán)因子分配器(572)信號(hào)通信。
4.如權(quán)利要求1所述的視頻編碼器(500)，還包含與基準(zhǔn)畫(huà)面加權(quán)因子分配器(572)信號(hào)通信的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償單元(590)，用來(lái)響應(yīng)于基準(zhǔn)畫(huà)面加權(quán)因子分配器提供經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面。
5.如權(quán)利要求4所述的視頻編碼器(500)，還包含與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償單元(590)以及基準(zhǔn)畫(huà)面加權(quán)因子分配器(572)信號(hào)通信的乘法器(592)，用來(lái)向經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面施加加權(quán)因子。
6.如權(quán)利要求5所述的、可用于雙向預(yù)測(cè)畫(huà)面預(yù)測(cè)算子的視頻編碼器(500)，該編碼器還包含用來(lái)從兩個(gè)不同的基準(zhǔn)畫(huà)面形成第一與第二預(yù)測(cè)算子的預(yù)測(cè)部件。
7.如權(quán)利要求6所述的視頻編碼器(500)，其中所述兩個(gè)不同的基準(zhǔn)畫(huà)面都來(lái)自相對(duì)于圖像塊的同一方向。
8.一種用來(lái)編碼圖像塊的視頻信號(hào)數(shù)據(jù)的方法，該方法包含下列步驟接收(712)基本未壓縮的圖像塊；為相應(yīng)于具有相應(yīng)索引的特定基準(zhǔn)畫(huà)面的圖像塊分配(714)加權(quán)因子；計(jì)算(716)相應(yīng)于圖像塊與特定基準(zhǔn)畫(huà)面之間差異的運(yùn)動(dòng)向量；相應(yīng)于運(yùn)動(dòng)向量運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償(718)該特定基準(zhǔn)畫(huà)面；使用所分配的加權(quán)因子，修改(721)經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面，以形成經(jīng)過(guò)加權(quán)與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面；比較(722)經(jīng)過(guò)加權(quán)與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面與基本未壓縮的圖像塊；以及編碼(724)指示基本未壓縮的圖像塊與經(jīng)過(guò)加權(quán)與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面之間差異以及該基準(zhǔn)畫(huà)面相應(yīng)索引的信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中計(jì)算運(yùn)動(dòng)向量的步驟包含在搜索區(qū)域內(nèi)對(duì)相對(duì)于圖像塊的預(yù)定偏移范圍內(nèi)的每個(gè)偏離進(jìn)行測(cè)試；計(jì)算該圖像塊內(nèi)每個(gè)像素與經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面的絕對(duì)差之和與均方誤差中的至少一個(gè)；以及選擇具有最小絕對(duì)差之和與均方誤差的偏移作為運(yùn)動(dòng)向量。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中使用雙向預(yù)測(cè)畫(huà)面預(yù)測(cè)算子，該方法還包含對(duì)于相應(yīng)于具有第二相應(yīng)索引的第二特定基準(zhǔn)畫(huà)面的圖像塊，分配第二加權(quán)因子；相應(yīng)于該圖像塊與第二特定基準(zhǔn)畫(huà)面之間的差異，計(jì)算運(yùn)動(dòng)向量；相應(yīng)于運(yùn)動(dòng)向量，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)诙囟ɑ鶞?zhǔn)畫(huà)面；將經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)牡诙囟ɑ鶞?zhǔn)畫(huà)面乘以所分配的第二加權(quán)因子，以形成經(jīng)過(guò)加權(quán)與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)牡诙鶞?zhǔn)畫(huà)面；從基本未壓縮的圖像塊中減去經(jīng)過(guò)加權(quán)與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)牡诙鶞?zhǔn)畫(huà)面；以及編碼指示基本未壓縮的圖像塊與經(jīng)過(guò)加權(quán)與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)牡诙鶞?zhǔn)畫(huà)面之間差異以及第二基準(zhǔn)畫(huà)面相應(yīng)索引的信號(hào)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述兩個(gè)不同的基準(zhǔn)畫(huà)面都來(lái)自相對(duì)于圖像塊的同一方向。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中計(jì)算運(yùn)動(dòng)向量的步驟包含在搜索區(qū)域內(nèi)對(duì)相對(duì)于圖像塊的預(yù)定偏移范圍內(nèi)的每個(gè)偏離進(jìn)行測(cè)試；相應(yīng)于第一預(yù)測(cè)算子，計(jì)算該圖像塊內(nèi)每個(gè)像素與經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)牡谝换鶞?zhǔn)畫(huà)面的絕對(duì)差之和與均方誤差中的至少一個(gè)；選擇具有最小絕對(duì)差之和與均方誤差的偏移作為第一預(yù)測(cè)算子的運(yùn)動(dòng)向量；相應(yīng)于第二預(yù)測(cè)算子，計(jì)算該圖像塊內(nèi)每個(gè)像素與經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)牡诙鶞?zhǔn)畫(huà)面的絕對(duì)差之和與均方誤差中的至少一個(gè)； 以及選擇具有最小絕對(duì)差之和與均方誤差的偏移作為第二預(yù)測(cè)算子的運(yùn)動(dòng)向量。
全文摘要
公開(kāi)了一種視頻解碼器(圖3、300)、編碼器(500)、以及相應(yīng)方法，用來(lái)處理圖像塊的視頻信號(hào)數(shù)據(jù)以及預(yù)測(cè)該圖像塊的特定基準(zhǔn)畫(huà)面索引，其利用基準(zhǔn)畫(huà)面的自適應(yīng)加權(quán)以改進(jìn)視頻壓縮，其中解碼器(300)包含基準(zhǔn)畫(huà)面加權(quán)因子單元(380)，該單元用來(lái)確定相應(yīng)于該特定基準(zhǔn)畫(huà)面索引的加權(quán)因子；編碼器(500)包含基準(zhǔn)畫(huà)面加權(quán)因子分配器(572)，該分配器用來(lái)分配相應(yīng)于該特定基準(zhǔn)畫(huà)面索引的加權(quán)因子；解碼方法包含接收相應(yīng)于圖像塊的數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)畫(huà)面索引，確定對(duì)于每一個(gè)接收的基準(zhǔn)畫(huà)面索引的加權(quán)因子，檢索每一個(gè)索引的基準(zhǔn)畫(huà)面，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償所檢索的基準(zhǔn)畫(huà)面，以及用相應(yīng)的加權(quán)因子乘以經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面以形成經(jīng)過(guò)加權(quán)與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)畫(huà)面。
文檔編號(hào)H04N7/46GK1669323SQ03817029
公開(kāi)日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2003年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月15日
發(fā)明者吉爾·M·博伊斯 申請(qǐng)人:湯姆森特許公司