TWI468018B - 使用向量量化解區塊過濾器之視訊編碼 - Google Patents

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Description

使用向量量化解區塊過濾器之視訊編碼
本發明係關於視訊編碼，且更明確而言，係關於使用解區塊過濾器作為視訊編碼之部分的視訊編碼系統。
本申請案主張2010年7月6日申請之題為「VIDEO CODING USING VECTOR QUANTIZED DEBLOCKING FILTERS」的美國臨時申請案第61/361,765號之權利。前面提到的申請案以引用之方式全部併入本文中。
視訊編碼解碼器通常使用在像素之區塊(本文中稱為「像素區塊」)上的離散餘弦變換(「DCT」)來編碼視訊圖框，與用於用於靜態影像之原始JPEG編碼器極為類似。初始圖框(稱為「框內」圖框)作為獨立圖框加以編碼及傳輸。隨後圖框(歸因於物件在場景中之小運動，其模型化為緩慢改變)使用稱為運動補償(「MC」)之技術在框間模式下有效地編碼，其中將像素區塊自其在先前編碼之圖框中的位置之位移作為運動向量同預測像素區塊與來自源影像之像素區塊之間的差之編碼表示一起傳輸。
以下提供運動補償之簡要述評。圖1及圖2展示運動補償影像編碼器/解碼器系統之方塊圖。該系統組合變換編碼(以像素的像素區塊之DCT之形式)與預測編碼(以差分脈衝編碼調變(「PCM」)之形式)以便減少經壓縮影像之儲存及計算，且同時，給出高度壓縮及適應性。由於運動補償難以在變換域中執行，因此在框間編碼器中之第一步驟為創 建運動補償預測誤差。此計算需要在編碼器及解碼器兩者中之一或多個圖框儲存器。所得誤差信號使用DCT加以變換、由適應性量化器量化、使用可變長度編碼器(「VLC」)進行熵編碼，且經緩衝用於在頻道上傳輸。
運動估計器工作之方式說明於圖3中。按其最簡單之形式，將當前圖框分割成恆定大小(例如，16×16或8×8)之運動補償區塊(本文中稱為「mcblock」)。然而，常使用可變大小mcblock，尤其在諸如H.264之較新編碼解碼器中。(ITU-T推薦H.264，進階視訊編碼)。實際上，亦已研究且提議非矩形mcblock。mcblock在大小上通常大於或等於像素區塊。
再次，按運動補償之最簡單之形式，將先前解碼之圖框用作參考圖框，如在圖3中所示。然而，亦可使用許多可能參考圖框中之一者，尤其在諸如H.264之較新編碼解碼器中。事實上，藉由適當之發信號，可將不同參考圖框用於每一mcblock。
比較當前圖框中之每一mcblock與參考圖框中之一組移置之mcblock以判定哪一者最佳地預測當前mcblock。當發現最佳匹配mcblock時，判定指定參考mcblock之位移的運動向量。
採用空間冗餘
因為視訊為一序列靜態影像，所以有可能使用類似於JPEG之技術達成一定壓縮。此等壓縮之方法稱為框內編碼技術，其中個別且獨立地壓縮或編碼視訊之每一圖框。框 內編碼採用存在於圖框之鄰近像素之間的空間冗餘。僅使用框內編碼而編碼之圖框稱為「I圖框」。
採用時間冗餘
在以上描述之單向運動估計(稱為「前向預測」)中，使待編碼之圖框中的目標mcblock與稱為「參考圖框」之過去圖框中的相同大小之一組mcblock匹配。將「最佳匹配」目標mcblock之參考圖框中的mcblock用作參考mcblock。接著將預測誤差計算為目標mcblock與參考mcblock之間的差。一般而言，預測mcblock與參考圖框中經編碼之mcblock邊界並不對準。此最佳匹配參考mcblock之位置由描述其與目標mcblock之間的位移之運動向量指示。運動向量資訊亦經編碼且與預測誤差一起傳輸。使用前向預測而編碼之圖框稱為「P圖框」。
使用以上概述的基於DCT之框內編碼技術傳輸預測誤差自身。
雙向時間預測
雙向時間預測(亦稱為「運動補償內插」)為現代視訊編碼解碼器之關鍵特徵。藉由雙向預測編碼之圖框使用兩個參考圖框，通常為過去之一圖框及未來之一圖框。然而，亦可使用許多可能參考圖框中之兩者，尤其在諸如H.264之較新編碼解碼器中。事實上，藉由適當之發信號，可將不同參考圖框用於每一mcblock。
雙向編碼之圖框中的目標mcblock可藉由來自過去參考圖框之mcblock(前向預測)或來自未來參考圖框之 mcblock(後向預測)或藉由兩個mcblock(每一參考圖框一mcblock(內插))之平均值加以預測。在每一情況下，使來自參考圖框之預測mcblock與運動向量相關聯，使得每個mcblock高達兩個運動向量可供雙向預測使用。用於雙向預測之圖框中之mcblock的運動補償內插說明於圖4中。使用雙向預測編碼之圖框稱為「B圖框」。
雙向預測提供許多優勢。一主要優勢為獲得之壓縮通常比單獨自前向(單向)預測可獲得者高。為了獲得相同圖像品質，可藉由比僅使用前向預測之圖框少的位元來編碼雙向預測之圖框。
然而，雙向預測在編碼過程中確實引入附加延遲，此係因為必須失序地編碼圖框。另外，其帶來附加編碼複雜性，此係因為必須針對每一目標mcblock執行mcblock匹配(最為計算密集之編碼程序)兩次，一次藉由過去參考圖框，且一次藉由未來參考圖框。
用於雙向預測之典型編碼器架構
圖5展示一典型雙向視訊編碼器。假定圖框重新排序發生於編碼之前，亦即，必須在對應B圖框中之任一者之前編碼及傳輸用於B圖框預測之I圖框或P圖框。在此編碼解碼器中，不將B圖框用作參考圖框。在架構改變之情況下，B圖框可用作參考圖框(如在H.264中)。
將輸入視訊饋入至運動補償估計器/預測器，運動補償估計器/預測器將預測饋入至減法器之減輸入端。對於每一mcblock，框間/框內分類器接著比較輸入像素與減法器 之預測誤差輸出。通常，若均方預測誤差超過均方像素值，則決定框內mcblock。涉及像素及預測誤差兩者之DCT的較複雜之比較產生稍佳之效能，但通常認為不值其成本。
對於框內mcblock，將預測設定至零。否則，其來自預測器，如上所述。預測誤差接著在經編碼、多工及發送至緩衝器之前經過DCT及量化器。
藉由反向量化器將經量化之位準轉換至重建構之DCT係數，且接著由反向DCT單元(「IDCT」)變換該反向項以產生經編碼之預測誤差。加法器將預測加至預測誤差，且將結果截削(例如)至範圍0至255以產生經編碼之像素值。
對於B圖框，運動補償估計器/預測器使用在圖像儲存器中保持之先前圖框及未來圖框兩者。
對於I圖框及P圖框，將由加法器輸出的經編碼之像素寫入至下一個圖像儲存器，同時，將舊有像素自下一個圖像儲存器複製至先前圖像儲存器。實務上，此通常藉由記憶體位址之簡單改變而實現。
又，實務上，經編碼之像素可在進入圖像儲存器之前由適應性解區塊過濾器過濾。此改良運動補償預測，尤其對於編碼假影可能變得可見之低位元率。
編碼統計處理器與量化器配接器一起控制輸出位元率，且儘可能使圖像品質最佳化。
用於雙向預測之典型解碼器架構
圖6展示一典型雙向視訊解碼器。其具有對應於使用反 向過程的編碼器之像素重建構部分之結構。假定圖框重新排序發生在解碼及視訊輸出之後。可將解區塊過濾器置放於至圖像儲存器之輸入端處(如在編碼器中)，或可將其置放於加法器之輸出端處以便減少在視訊輸出中之可見假影。
分率運動向量位移
圖3及圖4將參考圖框中之參考mcblock展示為相對於正在當前圖框中解碼的當前mcblock之位置垂直及水平移置。位移量由稱為運動向量之二維向量[dx,dy]表示。可編碼及傳輸運動向量，或可自已處於解碼器中之資訊估計運動向量，在該情況下，不傳輸運動向量。對於雙向預測，每一傳輸之mcblock需要兩個運動向量。
按其最簡單形式，dx及dy為帶正負號之整數，其表示要使參考mcblock移置的水平上的像素之數目及垂直上的行之數目。在此情況下，僅藉由自參考儲存器讀取適當像素來獲得參考mcblock。
然而，在較新之視訊編碼解碼器中，已發現允許dx及dy之分率數值係有益的。通常，其允許降至四分之一像素之位移準確度，亦即，整數+-0.25、0.5或0.75。
分率運動向量不僅僅需要自參考儲存器讀取像素。為了獲得參考儲存器像素之間的位置之參考mcblock值，有必要在其間內插。
簡單的雙線性內插可相當好地起作用。然而，實務上，已發現使用二維內插過濾器(尤其經設計用於此目的)係有 益的。事實上，因效能及實用性之故，過濾器常不為移位不變過濾器。實情為，分率運動向量之不同值可利用不同內插過濾器。
解區塊過濾器
解區塊過濾器由於其使在mcblock之邊緣處的不連續性變平滑(歸因於變換係數之量化)之功能(尤其在低位元率下)而如此稱謂。其可出現於編碼器及解碼器兩者之解碼迴路內部，及/或其可作為後處理操作而出現於解碼器之輸出端處。可獨立或聯合地解區塊亮度及色度值。
在H.264中，解區塊為發生在解碼迴路內之高度非線性且移位變化之像素處理操作。因為其發生在解碼迴路內，所以其必須經標準化。
使用適應性解區塊過濾器之運動補償
最適宜之解區塊過濾器視許多因素而定。舉例而言，在場景中之物件可能並不按純平移移動。可能存在在二維及三維兩者中之物件旋轉。其他因素包括變焦、相機運動及由陰影造成之照明變化或變化之照度。
相機特性可歸因於其感測器之特殊屬性而變化。舉例而言，許多消費型相機本質上交錯，且其輸出可經解交錯及過濾以提供無交錯假影之看起來賞心悅目的圖像。低光條件可能造成每圖框之增加的曝光次數，從而導致移動物件之與運動有關之模糊。像素可能為非正方形。圖像中之邊緣可使方向過濾器有益。
因此，在許多情況下，若解區塊過濾器可適應於此等及 其他外部因素，則可具有改良之效能。在此等系統中，可藉由在每一圖框上使當前未編碼之mcblock與解區塊的經編碼mcblock之間的均方誤差最小化來設計解區塊過濾器。此等過濾器為所謂的文納(Wiener)過濾器。接著將在每一圖框之開頭量化且傳輸過濾器係數以用於實際運動補償編碼中。
可將解區塊過濾器看作用於整數運動向量之運動補償內插過濾器。實際上，若將解區塊過濾器置放於運動補償內插過濾器前部，而非參考圖像儲存器前部，則像素處理係相同的。然而，所需之操作數目可能增加，尤其對於運動估計。
本發明之實施例提供一種視訊編碼器/解碼器系統，其使用可動態指派之解區塊過濾器作為視訊編碼/解碼操作之部分。一編碼器及一解碼器各自可儲存定義可應用至復原之視訊資料的各種解區塊過濾器之共同碼簿。在執行時期編碼期間，一編碼器計算待應用至一正編碼之mcblock的一理想解區塊過濾器之特性，當將在解碼時復原該mcblock時，該理想解區塊過濾器將使編碼誤差最小化。一旦識別了該理想過濾器之該等特性，該編碼器即可搜尋其本端碼簿以找到最佳匹配該理想過濾器之參數的所儲存之參數資料。該編碼器可編碼參考區塊，且將該經編碼區塊及該最佳匹配過濾器之一識別符兩者傳輸至該解碼器。當解碼該經編碼區塊時，該解碼器可將該解區塊過濾器應 用至mcblock資料。若該解區塊過濾器為一預測迴路之部分，則該編碼器亦可在將該經解碼之參考圖框資料儲存於一參考圖像快取記憶體中之前將該解區塊過濾器應用至參考圖框之經編碼之mcblock資料。
使用向量量化解區塊過濾器(VQDF)之運動補償
若可將解區塊過濾器應用至每一mcblock，則可達成改良之編碼解碼器效能。然而，每mcblock傳輸一過濾器通常過於昂貴。因此，本發明之實施例提議使用過濾器之碼簿，且針對每一mcblock將一索引發送至碼簿。
本發明之實施例提供一種在編碼器與解碼器之間建置且應用過濾器碼簿之方法(圖7)。圖8說明編碼器系統之簡化方塊圖，其展示解區塊過濾器之操作。圖9說明根據本發明之一實施例的建置碼簿之方法。圖10說明根據本發明之一實施例的在執行時期編碼及解碼期間使用碼簿之方法。圖11說明解碼器之簡化方塊圖，其展示解區塊過濾器之操作及碼簿索引之耗用。
圖8為適用於本發明中的編碼器之簡化方塊圖。編碼器100可包括基於區塊之編碼鏈110及一預測單元120。
基於區塊之編碼鏈110可包括一減法器112、一變換單元114、一量化器116及一可變長度編碼器118。減法器112可自源影像接收輸入mcblock及自預測單元120接收預測之mcblock。其可自輸入mcblock減去預測之mcblock，從而產生像素殘差區塊。變換單元114可根據空間變換(通常， 離散餘弦變換(「DCT」)或小波變換)將mcblock之殘差資料轉換成變換係數陣列。量化器116可根據量化參數(「QP」)截斷每一區塊之變換係數。可在頻道中將用於截斷之QP值傳輸至解碼器。可變長度編碼器118可根據熵編碼演算法(例如，可變長度編碼演算法)編碼量化係數。在可變長度編碼後，每一mcblock的經編碼資料可儲存於緩衝器140中以等待經由頻道傳輸至解碼器。
預測單元120可包括：一反向量化單元122、一反向變換單元124、一加法器126、一解區塊過濾器128、一參考圖像快取記憶體130、一運動補償預測器132、一運動估計器134及一碼簿136。反向量化單元122可根據由量化器116使用之QP來量化經編碼之視訊資料。反向變換單元124可將重新量化之係數變換至像素域。加法器126可將自反向變換單元124輸出之像素殘差與來自運動補償預測器132的預測之運動資料加在一起。解區塊過濾器128可在同一圖框的復原之mcblock與其他復原之mcblock之間的接縫處過濾復原之影像資料。參考圖像快取記憶體130可儲存復原之圖框以供在稍後接收之mcblock之編碼期間用作參考圖框。
運動補償預測器132可產生一預測之mcblock以供由區塊編碼器使用。在此方面，運動補償預測器可擷取選定參考圖框的所儲存之mcblock資料，且選擇待使用之內插模式且根據選定模式應用像素內插。運動估計器134可估計正編碼之源影像與儲存於參考圖像快取記憶體中之參考圖框 之間的影像運動。其可選擇待使用之預測模式(例如，單向P編碼或雙向B編碼)，且產生用於在此預測編碼中使用之運動向量。
碼簿136可儲存定義解區塊過濾器128之操作的組態資料。藉由碼簿內之索引來識別組態資料之不同例項。
在編碼操作期間，可將運動向量、量化參數及碼簿索引連同經編碼之mcblock資料一起輸出至一頻道以用於由解碼器(圖中未展示)解碼。
圖9說明根據本發明之一實施例的方法。根據該實施例，可藉由使用具有各種細節及運動特性之一組大的訓練序列來建構碼簿。對於每一mcblock，可根據傳統技術計算運動向量及參考圖框(方框210)。接著，可藉由計算在未編碼與經編碼之未解區塊mcblock之間的交叉相關矩陣(方框222)及自相關矩陣(方框224)(每一者在mcblock上平均)來建構N×N文納解區塊過濾器(方框220)。或者，可在具有與mcblock類似之運動及細節的較大周圍區域上平均交叉相關矩陣及自相關矩陣。解區塊過濾器可為矩形解區塊過濾器或圓形文納解區塊過濾器。
此程序可產生奇異之自相關矩陣，其意謂，可任意選擇過濾器係數中之一些。在此等情況下，距中心最遠的受影響之係數可選擇為零。
可將所得過濾器添加至碼簿(方框230)。可依據向量量化(「VQ」)叢集技術添加過濾器，該等技術經設計以產生具有所要數目個項目之碼簿或具有過濾器之所要表示準確 度之碼簿。一旦建立了碼簿，即可將其傳輸至解碼器(方框240)。在傳輸後，編碼器及解碼器兩者可儲存可在執行時期編碼操作期間參考之共同碼簿。
可按各種方式發生至解碼器之傳輸。接著在編碼操作期間可週期性地將碼簿傳輸至解碼器。或者，可自對一般訓練資料執行之編碼操作或藉由在編碼標準中之表示先驗地將碼簿編碼至解碼器內。其他實施例准許預設碼簿建立於編碼器及解碼器中，但允許藉由自編碼器至解碼器之傳輸適應性地更新該碼薄。
碼簿內之索引可基於其出現之機率而加以可變長度編碼，或其可經算術編碼。
圖10說明根據本發明之一實施例的用於視訊之執行時期編碼之方法。對於待編碼之每一mcblock，可計算(方框310)、編碼及傳輸運動向量及參考圖框。接著，可藉由計算在mcblock上平均之交叉相關矩陣(方框322)及自相關矩陣(方框324)來針對該mcblock建構N×N文納解區塊過濾器(方框320)。或者，可在具有與mcblock類似之運動及細節的較大周圍區域上平均交叉相關矩陣及自相關矩陣。解區塊過濾器可為矩形解區塊過濾器或圓形文納解區塊過濾器。
一旦建立瞭解區塊過濾器，即可搜尋碼薄以找出最佳地匹配新建構之解區塊過濾器的先前儲存之過濾器(方框330)。匹配演算法可根據向量量化搜尋方法繼續進行。當識別了一匹配碼簿項目時，編碼器可編碼所得索引，且將 其傳輸至解碼器(方框340)。
視情況，在圖10中以假想線展示之適應性過程中，當編碼器自碼簿識別最佳匹配過濾器時，其可比較新產生之解區塊過濾器與碼簿之過濾器(方框350)。若兩個過濾器之間的差超過預定誤差臨限值，則編碼器可將過濾器特性傳輸至解碼器，次可使解碼器將該等特性儲存為新的碼簿項目(方框360-370)。若該等差不超過誤差臨限值，則編碼器可僅傳輸匹配碼簿之索引(方框340)。
解碼器接收運動向量、參考圖框索引及VQ解區塊過濾器索引，且可使用此資料執行視訊解碼。
圖11為根據本發明之一實施例的解碼器400之簡化方塊圖。解碼器400可包括一可變長度解碼器410、一反向量化器420、一反向變換單元430、一加法器440、一圖框緩衝器450、一解區塊過濾器460及碼簿470。解碼器400進一步可包括一預測單元，該預測單元包括一參考圖像快取記憶體480及一運動補償預測器490。
可變長度解碼器410可解碼自頻道緩衝器接收之資料。可變長度解碼器410可將經解碼之係數資料投送至反向量化器420，將運動向量投送至運動補償預測器490，且將解區塊過濾器索引資料投送至碼簿470。反向量化器420可用量化參數乘以自反向可變長度解碼器410接收之係數資料。反向變換單元430可將自反向量化器420接收的經反量化之係數資料變換至像素資料。反向變換單元430(顧名思義)執行由編碼器之變換單元執行的變換操作(例如，DCT 或小波變換)之逆操作。加法器440可逐個像素地將由反向變換單元430獲得之像素殘差資料與自運動補償預測器490獲得的預測之像素資料相加。加法器440可輸出復原之mcblock資料。圖框緩衝器450可累積經解碼之mcblock，且自其建置重建構之圖框。解區塊過濾器460可根據自碼簿接收之過濾參數對復原之圖框資料執行解區塊過濾操作。解區塊過濾器460可輸出復原之mcblock資料，復原之圖框可自復原之mcblock資料建構且在顯示裝置(圖中未展示)處呈現。碼簿470可儲存用於解區塊過濾器460之組態參數。回應於與正解碼之mcblock相關聯的自頻道接收之索引，將對應於該索引的所儲存之參數應用至解區塊過濾器460。
運動補償預測可經由參考圖像快取記憶體480及運動補償預測器490而發生。參考圖像快取記憶體480可儲存用於識別為參考圖框之圖框(例如，經解碼之I圖框或P圖框)的由解區塊過濾器460輸出的復原之影像資料。運動補償預測器490可回應於自頻道接收之mcblock運動向量資料而自參考圖像快取記憶體480擷取參考mcblock。運動補償預測器可將參考mcblock輸出至加法器440。
圖12說明根據本發明之另一實施例的方法。對於每一mcblock，可根據傳統技術計算運動向量及參考圖框(方框510)。接著，可藉由連續地判定將由儲存於碼簿中之每一過濾器獲得之編碼結果來選擇N×N文納解區塊過濾器(方框520)。特定言之，對於每一mcblock，該方法可連續使 用所有過濾器或其一子集對預測之區塊執行過濾操作(方框522)，且自其估計預測殘差(方框524)。該方法可判定哪一過濾器組態給出最佳預測(方框530)。彼過濾器之索引可經編碼且傳輸至解碼器(方框540)。此實施例節省原本可能花費在針對每一源mcblock計算文納過濾器之處理資源。
簡化文納過濾器之計算
在另一實施例中，可迫使選擇過濾器係數等於其他過濾器係數。此實施例可簡化文納過濾器之計算。
針對一mcblock的文納過濾器之導出涉及根據下式導出理想的N×1過濾器F：F=S -1 R其使均方預測誤差最小化。對於mcblock中之每一像素p，矩陣F產生一經解區塊之像素及由表示之編碼誤差。
更特定言之，對於每一像素p，向量Qp可呈以下形式：，其中q1至qN表示在待在p之解區塊中使用的編碼之未解區塊mcblock中或其附近之像素。
在前文中，R為自待編碼的未編碼像素(p)及其對應的Qp向量導出的N×1交叉相關矩陣。在R矩陣中，可導出在每一位置i處之ri，作為在mcblock中之像素p上平均之p˙qi。S為自N×1向量Qp導出之N×N自相關矩陣。在S矩陣中，可導 出在每一位置i,j處之si,j，作為在mcblock中之像素p上平均之qi˙qj。或者，可在具有與mcblock類似之運動及細節的較大周圍區域上平均交叉相關矩陣及自相關矩陣。
S及R矩陣之導出針對正編碼之每一mcblock發生。因此，文納過濾器之導出涉及在編碼器處之實質計算資源。根據此實施例，可迫使F矩陣中之選擇過濾器係數彼此相等，此減小了F之大小，且因此，減小了在編碼器處之計算負擔。考慮將過濾器係數f1與f2設定為彼此相等之一實例。在此實施例中，可將F及Qp矩陣修改為：及。
單一係數之刪除將F及Qp之大小皆減小至N-1×1。在F中的其他過濾器係數之刪除及在Qp中的值之合併可導致進一步減小F及Qp向量之大小。舉例而言，刪除在距像素p彼此等距離之所有位置處的過濾器係數(保留一個)常為有利的。以此方式，簡化了F矩陣之導出。
在另一實施例中，編碼器及解碼器可儲存不僅由過濾器編列索引且亦依補充識別符編列索引之單獨碼簿(圖13)。在此等實施例中，補充識別符可選擇碼簿中之一者作為作用碼簿，且索引可自碼簿內選擇一項目以輸出至解區塊過濾器。
可自許多來源導出補充識別符。在一實施例中，區塊之運動向量可充當補充識別符。因此，可針對每一運動向量 值或針對運動向量之不同範圍提供單獨碼簿(圖14)。接著，在操作中，給定運動向量及參考圖框索引，編碼器及解碼器皆可使用對應的碼簿復原待在解區塊中使用之過濾器。
在再一實施例中，可針對待過濾之像素距dctblock(自DCT解碼輸出之區塊)之邊緣的距離之每一值或值範圍建構單獨碼簿。接著，在操作中，給定待過濾之像素距dctblock之邊緣的距離，編碼器及解碼器使用對應的碼簿來復原待在解區塊中使用之過濾器。
在另一實施例中，可針對存在於當前圖框或參考圖框中的運動補償內插過濾器之不同值或值範圍提供單獨碼簿。接著，在操作中，給定內插過濾器之值，編碼器及解碼器使用對應的碼簿來復原待在解區塊中使用之過濾器。
在圖15中展示之再一實施例中，可針對諸如像素縱橫比及位元率的其他編碼解碼器參數之不同值或值範圍提供單獨碼簿。接著，在操作中，給定此等其他編碼解碼器參數之值，編碼器及解碼器使用對應的碼簿來復原待在解區塊中使用之過濾器。
在另一實施例中，可針對P圖框及B圖框或者針對應用至每一mcblock之編碼類型(P編碼或B編碼)提供單獨碼簿。
在再一實施例中，可自訓練序列之離散集合產生不同碼簿。訓練序列可經選擇以具有在特徵集內之一致的視訊特性，諸如，運動速度、細節之複雜性及/或其他參數。接著，可針對特徵集之每一值或值範圍建構單獨碼簿。在特 徵集中之特徵或其近似者可經編碼及傳輸，或者自經編碼之視訊資料導出(當其接收於解碼器處時)。因此，編碼器及解碼器將儲存共同碼簿集合，每一碼簿係根據供導出碼簿之訓練序列之特性而訂製。在操作中，對於每一mcblock，輸入視訊資料之特性可經量測且與自訓練序列儲存之特性相比較。編碼器及解碼器可選擇對應於輸入視訊資料之所量測特性的碼簿以復原待在解區塊中使用之過濾器。在再一實施例中，可針對待過濾之像素距dctblock(自DCT解碼輸出之區塊)之邊緣的距離之每一值或值範圍建構單獨碼簿。接著，在操作中，給定待過濾之像素距dctblock之邊緣的距離，編碼器及解碼器使用對應的碼簿來復原待在解區塊中使用之過濾器。
在又一實施例中，編碼器可任意地建構單獨碼簿，且藉由在頻道資料中包括明確碼簿指定符來在該等碼簿間切換。
圖16說明根據本發明之一實施例的解碼方法600。可針對由解碼器自頻道接收的每一經編碼之mcblock重複方法600。根據該方法，解碼器可基於用於經編碼之mcblock的自頻道接收之運動向量擷取參考mcblock之資料(方框610)。解碼器經由運動補償來參照參考mcblock解碼經編碼之mcblock(方框620)。其後，該方法可自經解碼之mcblock建置一圖框(方框630)。在組合了圖框之後，該方法可對圖框中經解碼之mcblock執行解區塊。對於每一mcblock，該方法可自碼簿擷取過濾參數(方框640)，且相 應地過濾mcblock(方框650)。在已過濾圖框後，該圖框可呈現於顯示器上或(若適當)經儲存作為用於解碼隨後接收之圖框的參考圖框。
使經過濾之當前mcblock與其對應的參考mcblock之間的均方誤差最小化
通常，藉由使在每一圖框或一圖框之部分上的未編碼與經解區塊的經編碼當前mcblock之間的均方誤差最小化來設計解區塊過濾器。在一實施例中，解區塊過濾器可經設計以使在每一圖框或一圖框之部分上的經過濾之未編碼之當前mcblock與經解區塊的經編碼當前mcblock之間的均方誤差最小化。用以過濾未編碼之當前mcblock之過濾器不需要經標準化或為解碼器已知。其可適應於諸如以上提到之參數的參數，或適應於解碼器未知之其他參數，諸如在傳入視訊中之雜訊位準。其可能強調高空間頻率以便對銳緣給出額外加權。
前述論述識別可在根據本發明之各種實施例建構之視訊編碼系統中使用的功能區塊。實務上，此等系統可應用於諸如具備整合式視訊攝影機(例如，具備相機功能之電話、娛樂系統及電腦)之行動裝置的各種裝置及/或諸如視訊會議設備及具備相機功能之桌上型電腦的有線通信系統中。在一些應用中，可將上文描述之功能區塊提供為整合式軟體系統之元件，在該整合式軟體系統中，可將該等區塊提供為電腦程式之單獨要素。在其他應用中，可將功能區塊提供為處理系統之離散電路組件，諸如，在數位信號 處理器或特殊應用積體電路內之功能單元。本發明之其他應用可體現為專用硬體與軟體組件之混合系統。此外，本文中描述之功能區塊不需要提供為單獨單元。舉例而言，雖然圖8將基於區塊之編碼鏈110及預測單元120之組件說明為單獨單元，但在一或多個實施例中，其中之一些或全部可經整合，且其不需要為單獨單元。此等實施細節對本發明之操作不重要，除非以上另有指出。
在本文中特定地說明及/或描述本發明之若干實施例。然而，應瞭解，在不脫離本發明之精神及所欲範疇的情況下，本發明之修改及變化由以上教示涵蓋且處於隨附申請專利範圍之範圍內。
110‧‧‧基於區塊之編碼鏈
112‧‧‧減法器
114‧‧‧變換單元
116‧‧‧量化器
118‧‧‧可變長度編碼器
120‧‧‧預測單元
122‧‧‧反向量化單元
124‧‧‧反向變換單元
126‧‧‧加法器
128‧‧‧解區塊過濾器
130‧‧‧參考圖像快取記憶體
132‧‧‧運動補償預測器
134‧‧‧運動估計器
136‧‧‧碼簿
140‧‧‧緩衝器
400‧‧‧解碼器
410‧‧‧可變長度解碼器
420‧‧‧反向量化器
430‧‧‧反向變換單元
440‧‧‧加法器
450‧‧‧圖框緩衝器
460‧‧‧解區塊過濾器
470‧‧‧碼簿
480‧‧‧參考圖像快取記憶體
490‧‧‧運動補償預測器
圖1為習知視訊編碼器之方塊圖。
圖2為習知視訊解碼器之方塊圖。
圖3說明運動補償預測之原理。
圖4說明雙向時間預測之原理。
圖5為習知雙向視訊編碼器之方塊圖。
圖6為習知雙向視訊解碼器之方塊圖。
圖7說明適用於本發明之實施例中之編碼器/解碼器系統。
圖8為根據本發明之一實施例的視訊編碼器之簡化方塊圖。
圖9說明根據本發明之一實施例的方法。
圖10說明根據本發明之另一實施例的方法。
圖11為根據本發明之一實施例的視訊解碼器之簡化方塊圖。
圖12說明根據本發明之再一實施例的方法。
圖13說明根據本發明之一實施例的碼簿架構。
圖14說明根據本發明之另一實施例的碼簿架構。
圖15說明根據本發明之再一實施例的碼簿架構。
圖16說明根據本發明之一實施例的解碼方法。
110‧‧‧基於區塊之編碼鏈
112‧‧‧減法器
114‧‧‧變換單元
116‧‧‧量化器
118‧‧‧可變長度編碼器
120‧‧‧預測單元
122‧‧‧反向量化單元
124‧‧‧反向變換單元
126‧‧‧加法器
128‧‧‧解區塊過濾器
130‧‧‧參考圖像快取記憶體
132‧‧‧運動補償預測器
134‧‧‧運動估計器
136‧‧‧碼簿
140‧‧‧緩衝器

Claims (23)

  1. 一種視訊編碼器，其包含：一基於區塊之編碼單元，其根據運動補償來編碼輸入像素區塊資料，一預測單元，其產生用於在該運動補償中使用之參考像素區塊，該預測單元包含：解碼單元，其反轉該基於區塊之編碼單元之編碼操作，一參考圖像快取記憶體，其用於儲存參考圖像，一解區塊過濾器，其對由該等解碼單元輸出之資料執行過濾，及一碼簿儲存器，其儲存複數個碼簿，其中一單一碼簿係基於一補充識別符而被選為作用碼簿，每一碼簿儲存若干組參數資料以組態該解區塊過濾器之操作，每一組參數資料可藉由一各別碼簿索引來識別各組參數資料；及一緩衝器，其以每一經編碼之像素區塊將用於每一各別像素區塊之一碼簿索引輸出至一頻道。
  2. 如請求項1之視訊編碼器，其中該補充識別符為針對一輸入像素區塊計算之一運動向量。
  3. 如請求項1之視訊編碼器，其中該補充識別符為針對一輸入像素區塊計算之一縱橫比。
  4. 如請求項1之視訊編碼器，其中該補充識別符為經指派至一輸入像素區塊之一編碼類型。
  5. 如請求項1之視訊編碼器，其中該補充識別符為一輸入像素區塊之複雜性之一指示符。
  6. 如請求項1之視訊編碼器，其中該補充識別符為一編碼器位元率。
  7. 如請求項1之視訊編碼器，其中該複數個碼簿之每一者係自一組各別訓練序列產生。
  8. 如請求項1之視訊編碼器，其中該複數個碼簿之每一者與內插過濾器指示符之各別值相關聯。
  9. 一種視訊編碼方法，其包含：根據運動補償預測來編碼一輸入像素區塊資料，解碼參考圖框的經編碼之像素區塊資料，該解碼包括：反轉該參考圖框像素區塊資料之編碼以獲得該區塊之經解碼之像素資料，反覆地，藉由儲存於一碼簿中的複數個候選過濾器組態中之每一者過濾該經解碼之參考像素區塊，該碼簿係自一儲存複數個碼簿之碼簿儲存器所擷取，其中一經擷取之碼簿係基於一補充識別符而被選擇，每一碼簿儲存若干組參數資料以組態解區塊過濾器之操作，每一組參數資料可藉由一各別碼簿索引來識別各組參數資料，及識別用於來自該等經過濾之區塊的該經解碼之參考像素區塊之一最適宜過濾組態；及傳輸該輸入像素區塊之經編碼資料及對應於該最終過 濾組態之一碼簿識別符。
  10. 一種視訊解碼器，其包含：一基於區塊之解碼器，其藉由運動補償預測來解碼經編碼之像素區塊，一圖框緩衝器，其累積經解碼之像素區塊作為圖框，一解區塊過濾器，其根據過濾參數來過濾經解碼之像素區塊資料，一碼簿儲存器，其儲存複數個碼簿，其中一單一碼簿係基於一補充識別符而被選為作用碼簿，每一碼簿儲存若干組參數資料，且回應於與各別經編碼像素區塊一起接收的碼簿索引，將由該等索引參考之參數資料供應至該解區塊過濾器；及一緩衝器，其以每一經編碼之像素區塊自一頻道接收用於每一各別像素區塊之一碼簿索引。
  11. 如請求項10之視訊解碼器，其中該補充識別符為該經編碼像素區塊之一運動向量。
  12. 如請求項10之視訊解碼器，其中該補充識別符為一像素縱橫比。
  13. 如請求項10之視訊解碼器，其中該補充識別符為該經編碼像素區塊之一編碼類型。
  14. 如請求項10之視訊解碼器，其中該補充識別符為該經編碼像素區塊之複雜性的一指示符。
  15. 如請求項10之視訊解碼器，其中該補充識別符為經編碼視訊資料之一位元率。
  16. 一種視訊解碼方法，其包含：根據運動補償預測來解碼所接收的經編碼之像素區塊資料，根據與該經編碼之像素區塊資料一起接收的一碼簿索引自一碼簿儲存器擷取過濾器參數資料，其中該碼簿儲存器儲存複數個碼簿，以及一碼簿係基於一補充識別符而被選為作用碼簿，每一碼簿儲存若干組參數資料以組態解區塊過濾器之操作，每一組參數資料可藉由一各別碼簿索引來識別各組參數資料，及根據該參數資料過濾該經解碼之像素區塊資料。
  17. 如請求項16之方法，其中該補充識別符為該經編碼像素區塊之一運動向量。
  18. 如請求項16之方法，其中該補充識別符為一像素縱橫比。
  19. 如請求項16之方法，其中該補充識別符為該經編碼像素區塊之一編碼類型。
  20. 如請求項16之方法，其中該補充識別符為該經編碼像素區塊之複雜性的一指示符。
  21. 如請求項16之方法，其中該補充識別符為經編碼視訊資料之一位元率。
  22. 如請求項16之方法，其中該複數個碼簿之每一者與內插過濾器指示符之各別值相關聯。
  23. 一種非暫態電腦可讀媒體，其具有儲存於其上之程式指令，該等程式指令在由一處理裝置執行時使該裝置： 根據運動補償預測來解碼所接收的經編碼之像素區塊資料，根據與該經編碼之像素區塊資料一起接收的一碼簿索引自一碼簿儲存器擷取過濾器參數資料，其中該碼簿儲存器儲存複數個碼簿，以及一碼簿係基於一補充識別符而被選為作用碼簿，每一碼簿儲存若干組參數資料以組態解區塊過濾器之操作，每一組參數資料可藉由一各別碼簿索引來識別各組參數資料，及根據該參數資料過濾該經解碼之像素區塊資料。
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