TWI451764B - 畫框內預測模式的選擇裝置及方法 - Google Patents

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Description

畫框內預測模式的選擇裝置及方法
本發明是有關於一種畫框內預測模式的選擇裝置及方法，且特別是有關於一種H.264格式的畫框內預測模式的選擇裝置及方法。
近年來隨著電子技術的進步，在影像顯示的技術方面也有著相對應的突破。尤其在動畫影像的顯示方面，為使顯示器可以有效的提升其動畫影像的表現度，陸續有多種的影像壓縮標準被提出，其中的H.264就是在現今最具代表性的高壓縮數位視頻編解碼標準。
在H.264編解碼標準中，決定所要選擇畫框內預測模式(intra prediction mode)時，必須要先針對所有可能的畫框內模式(intra mode)來計算其價值函數(cost function)。而由於畫框內預測模式包括I4巨塊模式、I8巨塊模式、I16巨塊模式以及色度(chroma)模式四大類。而此四大類畫框內預測模式更包含了26種子模式需要進行計算。此外，其中的I4巨塊模式及I8巨塊模式又需要進行所謂的封閉迴路(close loop)的預測，由此可知，要進行決定所要選擇畫框內預測模式的動作總需要耗費相當大的硬體資源及用來進行運算的頻寬。也因此，針對I4巨塊模式、I8巨塊模式、I16巨塊模式以及色度模式在預測時所進行的排程是很重要的。
以下請同時參照圖1，圖1繪示習知的一種畫框內預測模式的排程方式。圖1的繪示主要是針對I4巨塊模式、I16塊模式以及色度模式進行依序來進行預測。簡單說就是先針對畫框資料的不同區塊依序進行I4巨塊模式的預測111~112及I4巨塊模式的重建121~122，接著再針對畫框資料的不同區塊依序進行I16巨塊模式的預測131~132，最後則進行色度模式的預測141。接著則請參照圖2，圖2繪示習知的一種畫框內預測模式的交錯排程方式。與圖1的排程方式不同的是，其中關於I16巨塊模式的預測231、232是被分別***在執行I4巨塊模式的重建221、222期間的空檔時間。這樣一來，就可以有效的省去額外的執行I16巨塊模式的預測的時間而節省運算的頻寬。
由於不管是圖1或是圖2所繪示的排程方式，都並未考慮到I8巨塊模式。也因此，另外有如圖3繪示習知的高組態(high profile)簡化型的畫框內預測模式的排程方式。請參照圖3，圖3繪示的排程方式是透過忽略I16巨塊模式的部份，並利用開放式迴路(open~loop)的運算(只針對I4、I8巨塊模式進行預測，而不進行重建)來減少運算時所需要的硬體及頻寬。
本發明提供一種畫框內預測模式的選擇方法，針對畫框資料的多個預測模式進行排程，以依序產生多數個價值函數。
本發明提供一種畫框內預測模式的選擇裝置，用以針對畫框資料的多個預測模式進行排程，以依序產生多數個價值函數。
本發明提出一種畫框內預測模式的選擇方法，包括g首先，接收畫框資料的壓縮組態，並接收畫框資料的畫面解析度。接著，依據壓縮組態及畫面解析度來選擇對應的多個預測模式，並針對選定的預測模式進行排程以依序計算並獲得相對應的多個價值函數。最後再依據比較價值函數來選擇預測模式的其中之一來做為畫框資料的預測模式。
在本發明之一實施例中，上述之壓縮組態包括高組態、主要組態或基本組態。
在本發明之一實施例中，上述之畫面解析度包括高解析度或一般解析度。
在本發明之一實施例中，上述之預測模式包括14巨塊模式、I8巨塊模式、I16巨塊模式以及色度(chroma)模式。
在本發明之一實施例中，上述之依據壓縮組態及畫面解析度來選擇對應的預測模式”的步驟包括：當壓縮組態為主要組態時，而畫面解析度為一般解析度或高解析度時，選擇I4巨塊模式、I16巨塊模式以及色度模式。若是當壓縮組態為基本組態時，而畫面解析度為一般解析度或高解析度時，同樣選擇I4巨塊模式、I16巨塊模式以及色度模式。另外，當壓縮組態為高組態且畫面解析度為一般解析度時，也同樣選擇I4巨塊模式、I16巨塊模式以及色度模式。唯一不同的是，當壓縮組態為高組態且畫面解析度為高解析度時，選擇I8巨塊模式、I16巨塊模式以及色度模式。
在本發明之一實施例中，上述之針對預測模式進行排程的步驟包括當選擇的預測模式為I4巨塊模式、I16巨塊模式以及色度模式時，在執行I4巨塊模式的預測時的預測空檔時間中執行I16巨塊模式的預測，並且在執行I4巨塊模式的重建時的重建空檔時間執行色度模式的預測。此外，當選擇的預測模式為I8巨塊模式、I16巨塊模式以及色度模式時，先執行I8巨塊模式的預測，再執行I16巨塊模式的預測，接著再執行色度模式的預測，並在最後執行I8巨塊模式的重建。
本發明另提出一種畫框內預測模式的選擇裝置，包括排程控制器、價值函數產生器以及價值函數比較電路。其中，排程控制器接收畫框資料的壓縮組態及畫面解析度，依據壓縮組態及畫面解析度選擇對應的多數個預測模式，並針對預測模式進行排程。價值函數產生器耦接排程控制器，價值函數產生器依據排程控制器對預測模式進行的排程來依序執行預測模式的預測，並藉以產生對應的多個價值函數。價值函數比較電路耦接該價值函數產生器，價值函數比較電路比較價值函數以選擇預測模式的其中之一來做為該框資料的預測模式。
基於上述，本發明藉由畫框資料的壓縮組態及畫面解析度來選定對應的預測模式，並針對對應選擇的內畫面的預測模式進行排程。如此一來，僅有必要的預測模式會被進行預測的動作，有效減低執行預測運算的時脈數或硬體資源，並藉由排程的結果來使得多個預測模式進行預測時可以更有效率的應用系統資源，減低成本及功率的浪費。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
以下請參照圖4，圖4繪示本發明的一實施例的畫框內預測模式的選擇裝置400。畫框內預測模式的選擇裝置400包括排程控制器410、價值函數產生器420以及價值函數比較電路430。排程控制器410接收所要處理的畫框資料的壓縮組態及畫面解析度，並依據壓縮組態及畫面解析度選擇對應的多個預測模式，且針對這些選出來的預測模式進行排程。其中所謂的壓縮組態包括高組態(high profile)、主要組態(main profile)或基本組態(base profile)，而影像解析度則包括高解析度的FULL HD及一般解析度的CIF兩種。此外，關於上述的三種組態及兩種解析度皆為H.264編解碼標準領域中，據通常知識者所都能熟知的，因此在此不多加說明。
另外，在H.264編解碼標準中所使用的預測模式通常包括I4巨塊模式、I8巨塊模式、I16巨塊模式以及色度模式。所謂的I4巨塊模式就是利用畫框資料中的4×4的區塊為單位所進行的畫框內畫面的預測。相同的，I8巨塊模式及I16巨塊模式則是分別針對畫框資料中的8×8及16×16的區塊為單位所進行的畫框內畫面的預測。
而在排程控制器410選則所要使用的多個預測模式方面，排程控制器410則是依據下例的表1來進行選擇。其中的表1如下所示：
由表一可以明確得知，排程控制器410可以針對各種具有不同壓縮組態及畫面解析度來分類，並選擇適用的預測模式來進行預測，可以節省運算的頻寬。
在排程控制器410選定要進行預測的預測模式後，排程控制器410則進行對所選擇的預測模式進行排程。其中，排程控制器410會針對所選擇的預測模式不同而進行不同的排程方式，以下則針對不同的排程方式提出不同的實施方式來加以說明，以期本領域具通常知識者皆能瞭解並具以實施。
以下請同時參照圖4及圖5，圖5繪示本發明實施例中的排程控制器410進行排程的一實施方式。其中當排程控制器410所選擇的預測模式為I4巨塊模式、I16巨塊模式以及色度模式時，排程控制器410進行如圖5繪示的方法進行排程。也就是先針對畫框資料的區塊0進行預測510，其中包括執行14巨塊模式的預測與重建、I16巨塊模式的預測及色度模式的預測。更進一步來說明，就是先執行I4巨塊模式的預測511，並接著進行I4巨塊模式的重建512。而I16巨塊模式預測513的執行則交錯於執行I4巨塊模式的預測511時，所產生的預測空檔時間中。相對的，色度模式的預測514則交錯於執行I4巨塊模式的重建512時，所產生的重建空檔時間中。
在完成了畫框資料的區塊0的預測後，則依序執行畫框資料的區塊1~15的預測，並在完成了畫框資料的區塊15的預測550後，則執行比較價值函數的動作560。
在此請注意，價值函數的產生是隨著執行各種預測模式時對應產生的。請同時參照圖4及圖5，價值函數產生器420會依照排程控制器410所排程的預測模式的預測順序來對應產生價值函數。換句話說，當所有的預測模式都被執行完畢時，該些預測模式對應的價值函數也都被產生完成。
因此，當所有的預測模式都被執行完畢後，價值函數比較電路430則依據價值函數來做比較，並選出價值函數最低的，來做為選定的預測模式。簡單的說來，若是I4巨塊模式對應的價值函數低於I16巨塊模式所對應的價值函數時，則選用I4巨塊模式來做為此畫框資料的預測模式，相反的，若是I4巨塊模式對應的價值函數高於I16巨塊模式所對應的價值函數時，則選用I16巨塊模式來做為此畫框資料的預測模式。
以下請同時參照圖4及圖6，圖6繪示本發明實施例中的排程控制器410進行排程的另一實施方式。其中當排程控制器410所選擇的預測模式為I8巨塊模式、I16巨塊模式以及色度模式時，排程控制器410進行如圖6繪示的方法進行排程。也就是先針對畫框資料的區塊0進行預測610，其中包括執行I8巨塊模式的預測與重建、I16巨塊模式的預測及色度模式的預測。更進一步來說明，就是先執行I8巨塊模式的預測611，並接著進行I16巨塊模式的預測612，接著再進行色度模式的預測613，並在最後進行18巨塊模式的重建614。
在完成了針對區塊0所進行的預測後，則依序進行針對區塊1~15的預測動作。而值得一提的是，在針對區塊15所進行的預測650中，由於所進行的是最後一個區塊，因此，在依序進行完I8巨塊模式的預測651、I16巨塊模式的預測652以及色度模式的預測653後，並不需要再進行I8巨塊模式的重建。原因是在於區塊15已經是最後一個區塊，所以不需要重建並提供資訊來提供下一個區塊的預測動作。
與圖5繪示的實施方式相同的，並在完成了畫框資料的區塊15的預測650後，價值函數比較電路430則執行比較價值函數的動作660，並藉以選出合適的預測模式。在此，關於如何依據價值函數來選定合適的預測模式的動作則於圖5繪示的實施方式相同，此處不多贅述。
以下則針對本發明的畫框內預測模式的選擇方法提出一實施例來加以說明。
以下請參照圖7，圖7繪示本發明的實施例的畫框內預測模式的選擇方法的流程圖。其中的步驟包括：首先，分別接收畫框資料的壓縮組態以及畫面解析度(步驟S710、S720)。其中在H.264的編解碼標準中，壓縮組態包括有主要組態、基本組態及高組態。而畫面解析度則可以分為高解析度的FULL HD及一般解析度的CIF。接著，依據壓縮組態及畫面解析度來選擇對應的多個預測模式，並針對這些預測模式進行排程，以依序計算並獲得對應的價值函數(步驟S730)。
接著，則依據在步驟S730中所計算獲得的多個價值函數進行比較，並藉以選擇出多個預測模式的其中之一來做為畫框資料的預測模式(步驟S740)。而比較多個價值函數的動作則是例如找出價值函數中最小的，並選用對應的預測模式來做為畫框資料的預測模式。
綜上所述，本發明依據畫框資料的壓縮模組及畫面解析度來選用對應的預測模式，並針對選出的預測模式進行排程，來依序產生對應的價值函數。有效的節省硬體的資源，並且有效的解省運算的頻寬。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
111~112、511‧‧‧I4巨塊模式的預測
121~122、221、222、512‧‧‧I4巨塊模式的重建
131~132、231、232、513、612、652‧‧‧I16巨塊模式的預測
611、651‧‧‧I8巨塊模式的預測
614‧‧‧I8巨塊模式的重建
141、514、613、653‧‧‧色度模式的預測
400‧‧‧畫框內預測模式的選擇裝置
410‧‧‧排程控制器
420‧‧‧價值函數產生器
430‧‧‧價值函數比較電路
510~550、610~650‧‧‧畫框資料的區塊預測
560、660‧‧‧比較價值函數
S710~S740‧‧‧畫框內預測模式的選擇方法的步驟
圖1~3分別繪示習知的三種不同的畫框內預測模式的排程方式。
圖4繪示本發明的一實施例的畫框內預測模式的選擇裝置400。
圖5繪示本發明實施例中的排程控制器410進行排程的一實施方式。
圖6繪示本發明實施例中的排程控制器410進行排程的另一實施方式。
圖7繪示本發明的實施例的畫框內預測模式的選擇方法的流程圖。
S710~S740．．．畫框內預測模式的選擇方法的步驟

Claims (4)

  1. 一種畫框內預測模式的選擇方法，包括：接收一畫框資料的一壓縮組態，該壓縮組態包括高組態、主要組態或基本組態；接收該畫框資料的一畫面解析度，該畫面解析度包括高解析度或一般解析度；依據該壓縮組態及該畫面解析度來選擇對應的多數個預測模式，並針對該些預測模式進行排程以依序計算獲得對應的多數個價值函數，其中該些預測模式包括一I4巨塊模式、一I8巨塊模式、一I16巨塊模式以及一色度(chroma)模式當該壓縮組態為主要組態時，而該畫面解析度為高解析度或一般解析度時，選擇該I4巨塊模式、該I16巨塊模式以及該色度模式；當該壓縮組態為基本組態時，而該畫面解析度為一般解析度或高解析度時，選擇該I4巨塊模式、該I16巨塊模式以及該色度模式；當該壓縮組態為高組態時，且該畫面解析度為一般解析度時，選擇該I4巨塊模式、該I16巨塊模式以及該色度模式；當該壓縮組態為高組態時，且該畫面解析度為高解析度時，選擇該I8巨塊模式、該I16巨塊模式以及該色度模式；以及依據比較該些價值函數以選擇該些預測模式的其中 之一來做為該畫框資料的預測模式。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之畫框內預測模式的選擇方法，其中“針對該些預測模式進行排程”的步驟包括：當選擇的該些預測模式為該I4巨塊模式、該I16巨塊模式以及該色度模式時，其中在執行該I4巨塊模式的預測時的一預測空檔時間中執行該I16巨塊模式的預測，且在執行該I4巨塊模式的重建時的一重建空檔時間執行該色度模式的預測；以及當選擇的該些預測模式為該I8巨塊模式、該I16巨塊模式以及該色度模式時，先執行該I8巨塊模式的預測，再執行該I16巨塊模式的預測，接著再執行該色度模式的預測，並在最後執行該I8巨塊模式的重建。
  3. 一種畫框內預測模式的選擇裝置，包括：一排程控制器，接收一畫框資料的一壓縮組態及一畫面解析度，依據該壓縮組態及該畫面解析度選擇對應的多數個預測模式，並針對該些預測模式進行排程，其中該壓縮組態包括高組態、主要組態或基本組態，該畫面解析度包括高解析度或一般解析度，其中該些預測模式包括一I4巨塊模式、一I8巨塊模式、一I16巨塊模式以及一色度(chroma)模式；一價值函數產生器，耦接該排程控制器，依據排程控制器對該些預測模式進行的排程依序執行該些預測模式的預測，並藉以產生對應的多數個價值函數，當該壓縮組態為主要組態時，而該畫面解析度為一般解析度或高解析度 時，該排程控制器選擇該I4巨塊模式、該I16巨塊模式以及該色度模式，當該壓縮組態為基本組態時，而該畫面解析度為一般解析度或高解析度時，該排程控制器選擇該I4巨塊模式、該I16巨塊模式以及該色度模式，當該壓縮組態為高組態時，且該畫面解析度為一般解析度時，該排程控制器選擇該I4巨塊模式、該I16巨塊模式以及該色度模式，當該壓縮組態為高組態時，且該畫面解析度為高解析度時，該排程控制器選擇該I8巨塊模式、該I16巨塊模式以及該色度模式；以及一價值函數比較電路，耦接該價值函數產生器，比較該些價值函數以選擇該些預測模式的其中之一來做為該畫框資料的預測模式。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之畫框內預測模式的選擇裝置，其中：當選擇的該些預測模式為該I4巨塊模式、該I16巨塊模式以及該色度模式時，該排程控制器使該價值函數產生器在執行該I4巨塊模式的預測時的一預測空檔時間中執行該I16巨塊模式的預測，且在該價值函數產生器執行該I4巨塊模式的重建時的一重建空檔時間執行該色度模式的預測；以及當選擇的該些預測模式為該I8巨塊模式、該I16巨塊模式以及該色度模式時，該排程控制器使該價值函數產生器先執行該I8巨塊模式的預測，再執行該I16巨塊模式的預測，接著再執行該色度模式的預測，並在最後執行該I8巨塊模式的重建。
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