專利名稱：用于視頻代碼轉(zhuǎn)換的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種修改輸入被編碼視頻信號(hào)中的數(shù)據(jù)以產(chǎn)生輸出視頻信號(hào)的方法，每個(gè)視頻信號(hào)對(duì)應(yīng)于被編碼視頻幀的序列，所述方法至少包括-誤差解碼步驟，用于遞送來(lái)自當(dāng)前輸入被編碼視頻幀的被解碼數(shù)據(jù)信號(hào)，-再編碼步驟，用于遞送由所述輸出視頻信號(hào)所載運(yùn)的輸出視頻幀，其來(lái)自由被修改的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)牡男盘?hào)和所述被解碼數(shù)據(jù)信號(hào)之間的第一附加子步驟而產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)信號(hào)，-重構(gòu)步驟，用于遞送所述輸出視頻幀的初步編碼誤差，-運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償步驟，用于遞送初步運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)，其來(lái)自先前輸出視頻幀的先前所存的被修改編碼誤差。
本發(fā)明亦涉及用于執(zhí)行所述方法的代碼轉(zhuǎn)換設(shè)備。本發(fā)明可被用于例如視頻廣播或視頻存儲(chǔ)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對(duì)被編碼數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行代碼轉(zhuǎn)換已成為視頻廣播和個(gè)人視頻記錄領(lǐng)域的重要功能。例如，當(dāng)依照MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)被編碼的輸入視頻信號(hào)必須在有限帶寬的傳輸信道上被廣播時(shí)，代碼轉(zhuǎn)換方法可被應(yīng)用于所述輸入視頻信號(hào)以使結(jié)果輸出視頻信號(hào)具有在所述有限帶寬內(nèi)配合的被減小的位速率。相同的方法亦可被應(yīng)用于個(gè)人視頻記錄器以使輸出視頻信號(hào)具有允許期望記錄時(shí)間的被減小的位速率。
代碼轉(zhuǎn)換方法已在歐洲專利申請(qǐng)?zhí)朎P 0 690 392 A1中被提出。該專利申請(qǐng)描述了用于修改被編碼數(shù)據(jù)信號(hào)的方法及其相應(yīng)設(shè)備。特別地，該方法被用于降低依照MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)被編碼的輸入視頻信號(hào)的位速率。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供一種借助被用于MPEG-2視頻解碼器和編碼器的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償處理步驟來(lái)修改被編碼數(shù)據(jù)信號(hào)中的數(shù)據(jù)的方法。
現(xiàn)有技術(shù)方法是基于簡(jiǎn)化解碼器和編碼器的級(jí)聯(lián)以減少對(duì)MPEG-2視頻信號(hào)進(jìn)行代碼轉(zhuǎn)換所必要的處理步驟的數(shù)量。為了這個(gè)目的，假定運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)木€性、解碼器的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償步驟和編碼器的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償步驟被合并，導(dǎo)致被用于此現(xiàn)有技術(shù)方法的單一運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償步驟。
在專用于遞送輸出視頻信號(hào)的視頻代碼轉(zhuǎn)換、解碼或編碼方法中，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償主要包括兩個(gè)處理步驟-存儲(chǔ)步驟，用于在存儲(chǔ)器設(shè)備中存儲(chǔ)所述輸出視頻信號(hào)的編碼誤差在視頻解碼器和編碼器中，該存儲(chǔ)步驟導(dǎo)致由8位無(wú)符號(hào)像素值組成的編碼誤差的在標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)。則所述標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)器的特征在于每個(gè)存儲(chǔ)基本空間接收8位無(wú)符號(hào)值。
-預(yù)測(cè)步驟，用于從所述被存儲(chǔ)的編碼誤差計(jì)算所預(yù)測(cè)的信號(hào)所預(yù)測(cè)的信號(hào)對(duì)應(yīng)于被存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器設(shè)備中信號(hào)的部分，其由相對(duì)于正被處理的輸入視頻信號(hào)部分的運(yùn)動(dòng)矢量來(lái)指向(point)。如果這樣的運(yùn)動(dòng)矢量具有半整數(shù)值，即從半像素運(yùn)動(dòng)估算得出，則被存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器的值之間的線性或雙線性插值被進(jìn)行。在視頻解碼器和編碼器中，依照MPEG-2國(guó)際視頻標(biāo)準(zhǔn)(移動(dòng)畫面專家組，ISO/IEC13818-2)來(lái)進(jìn)行插值。
代碼轉(zhuǎn)換的現(xiàn)有技術(shù)方法使用在被存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中的編碼誤差上進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償步驟，所述編碼誤差由被代碼轉(zhuǎn)換的視頻信號(hào)和欲被代碼轉(zhuǎn)換的輸入視頻信號(hào)之間的差而產(chǎn)生。由于像素以用于在0和255之間限定無(wú)符號(hào)值的8位動(dòng)態(tài)來(lái)編碼，編碼誤差具有用于在-256和255之間限定符號(hào)值的9位動(dòng)態(tài)。這樣，如在用于存儲(chǔ)被用于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)幀的解碼器或編碼器中所使用的、專用于存儲(chǔ)8位無(wú)符號(hào)值的標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)器不能被使用。作為結(jié)果，所述存儲(chǔ)器必須被特別定大小(dimension)以便在現(xiàn)有技術(shù)代碼轉(zhuǎn)換方法的實(shí)施中存儲(chǔ)限定所述編碼誤差的值。這導(dǎo)致在針對(duì)這種特定存儲(chǔ)器時(shí)被增加的存儲(chǔ)器空間和難度。
在現(xiàn)有技術(shù)的代碼轉(zhuǎn)換方法中，可論證當(dāng)使用半像素運(yùn)動(dòng)矢量時(shí)，有關(guān)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)木€性假定是不合理的?？烧撟C在被級(jí)聯(lián)的解碼器/編碼器中進(jìn)行了舍入，在解碼器部分和編碼器部分中均使用了在簡(jiǎn)化的代碼轉(zhuǎn)換器中不再可用而又不能被推導(dǎo)出的信息。然而，如果考慮欲被插值的值之和的符號(hào)(sign)，則與解碼器/編碼器的最佳級(jí)聯(lián)相比，由于不正確舍入造成的有符號(hào)的誤差可以平均為零?；旧?，基于符號(hào)的舍入必須在依照現(xiàn)有技術(shù)的代碼轉(zhuǎn)換器中被限定，以避免在數(shù)據(jù)插值中進(jìn)行的舍入誤差。然而，如在MPEG-2視頻標(biāo)準(zhǔn)中所述，被用于解碼器和編碼器的數(shù)據(jù)插值不在被插值的值上進(jìn)行基于符號(hào)的舍入。作為結(jié)果，控制如在MPEG-2中所限定的數(shù)據(jù)插值的預(yù)測(cè)步驟不能被用于所述現(xiàn)有技術(shù)代碼轉(zhuǎn)換方法。實(shí)際上，如果標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)步驟被用于現(xiàn)有技術(shù)代碼轉(zhuǎn)換方法，則相同符號(hào)的舍入誤差可由數(shù)據(jù)插值而產(chǎn)生。即使為小振幅，這些舍入誤差在MPEG-2視頻序列的代碼轉(zhuǎn)換期間逐幀累積，特別是如果許多暫時(shí)被預(yù)測(cè)的幀被包含于所述序列中，導(dǎo)致在被代碼轉(zhuǎn)換幀的組上的質(zhì)量漂移，并導(dǎo)致被代碼轉(zhuǎn)換視頻序列的劣質(zhì)。然而，本發(fā)明的目的是使用用于如在現(xiàn)有技術(shù)方法中所限定的數(shù)據(jù)插值的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)步驟，這意味著額外的花費(fèi)，因?yàn)楸仨氃O(shè)計(jì)專門的預(yù)測(cè)步驟。除此之外，預(yù)測(cè)步驟可由編碼器、解碼器和代碼轉(zhuǎn)換器共享。這對(duì)于減少成本和最優(yōu)化集成電路的資源分配是理想的。
為消除現(xiàn)有技術(shù)方法的局限性，依照本發(fā)明修改數(shù)據(jù)的方法的特征在于-第二附加子步驟，用于將第一偏移加給所述初步編碼誤差，導(dǎo)致所述被修改的編碼誤差，-減去子步驟，用于從所述初步運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)減去第二偏移，導(dǎo)致所述被修改的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)。
首先，所述附加和減去子步驟允許轉(zhuǎn)換(shift)所述編碼誤差的范圍以使它可被存儲(chǔ)于專用于存儲(chǔ)8位無(wú)符號(hào)值的標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)器設(shè)備。其次，所述減去子步驟允許在減小由數(shù)據(jù)插值導(dǎo)致的質(zhì)量漂移時(shí)使用標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)步驟，假定由于使用標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)而造成的平均舍入誤差被包括在該減法中。
依照本發(fā)明的另一特征，第二偏移由將具有所述第一偏移值的固定基本偏移加給具有依賴于運(yùn)動(dòng)矢量水平和豎直分量振幅的值的附加偏移而產(chǎn)生，該運(yùn)動(dòng)矢量被用于所述運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償步驟。
依照本發(fā)明的另一特征，如果所述水平和豎直分量的振幅都具有整數(shù)值，則所述附加偏移被設(shè)定為零。
依照本發(fā)明的另一特征，如果所述水平和豎直分量的振幅具有非整數(shù)值，則所述附加偏移被設(shè)定為非零值。
以這種方式，由半像素雙線性插值導(dǎo)致的舍入誤差的校正被適配于從被用于所述運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)動(dòng)矢量分量的振幅得出的插值類型，以減小考慮欲被代碼轉(zhuǎn)換的視頻序列時(shí)的質(zhì)量漂移。
依照本發(fā)明的另一特征，所述第二附加和減去子步驟在DCT域中進(jìn)行。
依照本發(fā)明的另一特征，所述第一偏移的值與組成所述初步編碼誤差的數(shù)據(jù)的最大動(dòng)態(tài)成比例。
以這種方式，所述附加和減去子步驟是成本有效的，這是因?yàn)樗鼈兪窃贒CT域(離散余弦變換)，即在頻域中進(jìn)行的，并且因?yàn)榻M成所述編碼誤差的數(shù)據(jù)的每8*8塊進(jìn)行一個(gè)附加和一個(gè)減去。而且，這種舍入校正可被容易地適配于所使用的DCT精度。另外，DCT精度好于像素域精度，其允許較精確的舍入校正(小于1個(gè)像素單位的精度)?？烧撟C，這種成本有效的方法優(yōu)于代碼轉(zhuǎn)換的現(xiàn)有技術(shù)。不僅與最佳解碼器/編碼器級(jí)聯(lián)的平均為零相比，有符號(hào)的誤差是由于不正確的舍入，而且其方差(variance)亦低于在現(xiàn)有技術(shù)代碼轉(zhuǎn)換中。
本發(fā)明亦涉及一種代碼轉(zhuǎn)換設(shè)備，用于修改輸入被編碼視頻信號(hào)中的數(shù)據(jù)以通過(guò)所提出方法的不同處理步驟而產(chǎn)生輸出視頻信號(hào)。
本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明和其他方面將在以下給出。
附圖簡(jiǎn)述本發(fā)明的具體方面現(xiàn)在將參照以下所述實(shí)施例被說(shuō)明并被與附圖一起考慮

圖1描述依照本發(fā)明的代碼轉(zhuǎn)換方法的一個(gè)實(shí)施例。
發(fā)明詳述本發(fā)明良好地適用于MPEG-2輸入被編碼視頻信號(hào)的代碼轉(zhuǎn)換，但是對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然這種方法可用于已通過(guò)基于塊的壓縮方法如，例如在MPEG-1、MPEG-4、H.261或H.263標(biāo)準(zhǔn)中所描述的方法而被編碼的任何被編碼信號(hào)。
在以下，本發(fā)明將被詳述，假定輸入和輸出被編碼視頻信號(hào)遵循MPEG-2國(guó)際視頻標(biāo)準(zhǔn)(移動(dòng)畫面專家組，ISO/IEC 13818-2)。假定欲被代碼轉(zhuǎn)換的視頻幀被分為叫作宏塊(MB)的16*16像素的相鄰方區(qū)域，每個(gè)宏塊被分為叫作塊(B)的8*8像素的四個(gè)相鄰方區(qū)域。
圖1描述依照本發(fā)明的代碼轉(zhuǎn)換方法的通用安排。包括功能步驟的這種代碼轉(zhuǎn)換安排操作如下。
這個(gè)代碼轉(zhuǎn)換安排包括誤差解碼步驟101，用于遞送來(lái)自當(dāng)前輸入被編碼視頻信號(hào)103的被解碼數(shù)據(jù)信號(hào)102。這個(gè)誤差解碼步驟101進(jìn)行輸入視頻信號(hào)103的部分解碼，即僅被包含于所述輸入信號(hào)的被減小數(shù)量的數(shù)據(jù)類型被解碼。該步驟包括被包含于信號(hào)103中的至少DCT系數(shù)和運(yùn)動(dòng)矢量的可變長(zhǎng)度解碼(VLD)104。該步驟在于平均信息量解碼，例如借助霍夫曼碼的逆查找表，允許獲得被解碼的DCT系數(shù)105和運(yùn)動(dòng)矢量106。與所述步驟104串聯(lián)，逆量化(IQ)107在所述被解碼系數(shù)105上被進(jìn)行以遞送所述被解碼數(shù)據(jù)信號(hào)102。逆量化107主要在于以被包含于所述輸入信號(hào)103的量化因子乘以所述DCT被解碼系數(shù)105。在多數(shù)情況下，這個(gè)逆量化以宏塊水平被進(jìn)行，這是因?yàn)樗隽炕蜃涌稍诤陦K與宏塊之間變化。被解碼信號(hào)102處于頻域。
代碼轉(zhuǎn)換安排亦包括再編碼步驟108，用于遞送對(duì)應(yīng)于由所述輸入視頻信號(hào)103的代碼轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的信號(hào)的輸出視頻信號(hào)109。信號(hào)109作為輸入信號(hào)103遵循MPEG-2視頻標(biāo)準(zhǔn)。所述再編碼108作用于中間數(shù)據(jù)信號(hào)110，其由借助附加子步驟111將所述被解碼信號(hào)102加給被修改的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)112而產(chǎn)生。所述再編碼步驟108串聯(lián)地包括量化(Q)113。該量化113在于用新的量化因子來(lái)除被包含于信號(hào)110中的DCT系數(shù)，以遞送被量化的DCT系數(shù)114。這個(gè)新的量化因子表征通過(guò)所述輸入被解碼視頻信號(hào)103的代碼轉(zhuǎn)換而進(jìn)行的修改，這是因?yàn)?，例如，大的量化因子可?dǎo)致所述輸入被編碼視頻信號(hào)103的位速率減小。與所述量化113串聯(lián)，可變長(zhǎng)度編碼(VLC)115被應(yīng)用于所述系數(shù)114以獲得平均信息量被編碼DCT系數(shù)116。類似于VLD處理，VLC處理存在于用于將霍夫曼碼分配給每個(gè)系數(shù)114的查找表。然后系數(shù)116以及運(yùn)動(dòng)矢量106(未示出)被累積于緩沖器BUF 117中，以構(gòu)成由所述輸出視頻信號(hào)109載運(yùn)的被代碼轉(zhuǎn)換的幀。
該安排亦包括重構(gòu)步驟118，用于遞送所述輸出視頻信號(hào)109的初步編碼誤差119。這個(gè)重構(gòu)步驟允許量化由量化113引入的編碼誤差。為避免輸出視頻信號(hào)109中幀與幀之間的質(zhì)量漂移，在接下來(lái)的視頻幀的代碼轉(zhuǎn)換過(guò)程中，在以下進(jìn)一步具體討論的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償步驟期間，當(dāng)前被代碼轉(zhuǎn)換視頻幀的這種編碼誤差被考慮。借助在所述信號(hào)114上進(jìn)行的逆量化120，所述初步編碼誤差119被重構(gòu)，產(chǎn)生信號(hào)121。然后減去子步驟122在信號(hào)110和121之間進(jìn)行，產(chǎn)生DCT域即頻域中的所述初步編碼誤差119。在附加子步驟123中，第一偏移124被加給所述初步編碼誤差119以產(chǎn)生DCT域中的被修改編碼誤差125。所述被修改編碼誤差125然后被傳遞經(jīng)過(guò)逆離散余弦變換(IDCT)126以產(chǎn)生像素域中的被修改編碼誤差127。
這種附加子步驟123的目的是在正值的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)換組成所述初步編碼誤差119的值的動(dòng)態(tài)。實(shí)際上，在像素域中，由于所述編碼誤差119對(duì)應(yīng)于每個(gè)都從8位無(wú)符號(hào)值的DCT編碼(即從0到255范圍內(nèi)的像素)得出的兩個(gè)頻率信號(hào)110和121之間的差，所述編碼誤差119為可被考慮為從9位有符號(hào)值的DCT編碼(即在-256到255的范圍內(nèi))得出的頻率信號(hào)。假定組成所述初步編碼誤差119的多數(shù)值具有小振幅，并且它們被集中在零左右，則第一轉(zhuǎn)換通過(guò)將所述偏移124加給所述初步編碼誤差而進(jìn)行。
在圖1中，偏移124的附加有利地在DCT域中進(jìn)行，這是因?yàn)閷⑵?24單一地加給對(duì)應(yīng)于每個(gè)8*8 DCT塊中的連續(xù)分量的DCT系數(shù)，等效于將偏移加給每個(gè)組成8*8像素塊的值。偏移124被固定以對(duì)應(yīng)于所述編碼誤差119的四分之一范圍值。如果如圖1中所述在DCT域中被附加，則其值進(jìn)一步與所實(shí)施的DCT的精度成比例，并且可由此被表示為128*k，k為整數(shù)。例如，如MPEG-2視頻標(biāo)準(zhǔn)中所推薦的，如果編碼誤差119的DCT系數(shù)的動(dòng)態(tài)在-2048到2047的范圍內(nèi)，則k被設(shè)定為8。在被傳遞經(jīng)過(guò)IDCT 126之后，像素域中的被修改編碼誤差127由0到255范圍內(nèi)的像素值組成。在于迫使負(fù)的像素值到0、而255以上的像素值到255的限幅(clipping)步驟，可被應(yīng)用于由IDCT126產(chǎn)生的值，其在圖1中未被明確示出，這是因?yàn)槿缭贛PEG-2視頻標(biāo)準(zhǔn)中所指定的IDCT隱含了這樣的限幅步驟。
當(dāng)然，由附加子步驟123進(jìn)行的轉(zhuǎn)換可選地可在像素域中進(jìn)行，其未在圖1中示出。這種變化導(dǎo)致與在DCT域中相同的結(jié)果，盡管它就計(jì)算來(lái)說(shuō)是較貴的。為了這個(gè)目的，初步編碼誤差119首先被傳遞經(jīng)過(guò)IDCT 126以產(chǎn)生由像素域中-256到255范圍內(nèi)的值組成的編碼誤差。借助附加子步驟123，對(duì)應(yīng)于四分之一范圍-256到255的被設(shè)定為128的偏移124被加給像素域中所述編碼誤差的每個(gè)值。在附加之后，進(jìn)行范圍0到255之外的限幅。
被修改的編碼誤差127然后被存儲(chǔ)于8位無(wú)符號(hào)存儲(chǔ)器設(shè)備128，所述被修改編碼誤差127具有被包括在0到255之間的值。標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)器設(shè)備128可由此被使用，如在視頻解碼器和編碼器中所使用的。
所述安排亦包括運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償步驟129，用于遞送所述初步運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)130，其來(lái)自相對(duì)于由信號(hào)109所載運(yùn)的先前被代碼轉(zhuǎn)換的視頻幀的被存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器MEM 128中的被修改編碼誤差。存儲(chǔ)器128包含至少兩個(gè)子存儲(chǔ)器第一個(gè)專用于存儲(chǔ)相對(duì)于正被代碼轉(zhuǎn)換的視頻幀的被修改編碼誤差127，而第二個(gè)專用于存儲(chǔ)先前被代碼轉(zhuǎn)換的視頻幀的被修改編碼誤差127。首先，通過(guò)在可借助于信號(hào)131存取的所述第二子存儲(chǔ)器的內(nèi)容上進(jìn)行預(yù)測(cè)步驟，來(lái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償132(COMP)。預(yù)測(cè)步驟在于從所述被存儲(chǔ)的編碼誤差131來(lái)計(jì)算所預(yù)測(cè)信號(hào)133亦被稱為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)的所預(yù)測(cè)信號(hào)對(duì)應(yīng)于被存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器設(shè)備128中的信號(hào)的部分，其由相對(duì)于正被代碼轉(zhuǎn)換的輸入視頻信號(hào)102的部分的運(yùn)動(dòng)矢量來(lái)指向。通常，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的，所述預(yù)測(cè)是以MB水平來(lái)進(jìn)行的，這意味著對(duì)于由信號(hào)102載運(yùn)的每個(gè)輸入MB，所預(yù)測(cè)的MB被確定，并進(jìn)一步在DCT域中由附加子步驟111加給所述輸入MB，以衰減時(shí)間上的任何質(zhì)量漂移。由于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)牡男盘?hào)133處于像素域中，它被傳遞經(jīng)過(guò)DCT步驟134以產(chǎn)生DCT域中的所述初步運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)130。為了使對(duì)信號(hào)130與對(duì)信號(hào)119動(dòng)態(tài)相同，借助減去子步驟135來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。為了這個(gè)目的，第二偏移136被從所述初步運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)130減去，導(dǎo)致所述被修改的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)112。圖1描述了在DCT域中進(jìn)行的減去子步驟135，其提供了與針對(duì)附加子步驟123所提及的那些相同的優(yōu)點(diǎn)。
當(dāng)然，由減去子步驟135進(jìn)行的轉(zhuǎn)換可選地可在像素域中進(jìn)行，其未在圖1中示出。這種變化導(dǎo)致與在DCT域中相同的結(jié)果，盡管它就計(jì)算來(lái)說(shuō)是較貴的。為了這個(gè)目的，借助減去子步驟135，等于信號(hào)133的動(dòng)態(tài)的四分之一(即等于128)的偏移被從運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)133減去。這個(gè)減法導(dǎo)致像素域中被修改的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)，其然后被傳遞經(jīng)過(guò)DCT 134以產(chǎn)生DCT域中的所述被修改運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信號(hào)112。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，偏移136被設(shè)定以正好消去由附加子步驟123進(jìn)行的偏移附加，或者在DCT域中、或者在像素域中進(jìn)行，這樣，初步編碼誤差119具有與被修改運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信號(hào)112的動(dòng)態(tài)相同的動(dòng)態(tài)。例如，如果附加和減去子步驟均在DCT域中進(jìn)行，偏移136將具有與被設(shè)定為128*k的偏移124相同的值。
如在發(fā)明概述中所提及的，可論證在如圖1所述的代碼轉(zhuǎn)換方法中、在如MPEG-2視頻標(biāo)準(zhǔn)所限定的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償過(guò)程中，當(dāng)被存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器128中的像素值以半像素水平被插值時(shí)，即如果以半像素水平被計(jì)算的運(yùn)動(dòng)矢量106具有非整數(shù)的水平和/或豎直分量時(shí)，舍入誤差出現(xiàn)在預(yù)測(cè)步驟中。具有+1振幅的舍入誤差可被看作修改理論被插值的值的偏差。通過(guò)使用條件概率，所述偏差在統(tǒng)計(jì)上被估算以被校正。
以半像素水平被估算的四個(gè)不同類型的運(yùn)動(dòng)矢量106被考慮full_motion具有水平和豎直分量?jī)烧叩恼麛?shù)值的運(yùn)動(dòng)矢量，例如(8.0，8.0)，-half_hori_motion具有水平分量的半整數(shù)值并具有豎直分量的整數(shù)值的運(yùn)動(dòng)矢量，例如(8.5，8.0)，-half_verti_motion具有水平分量的整數(shù)值并具有豎直分量的半整數(shù)值的運(yùn)動(dòng)矢量，例如(8.0，8.5)，-half_center_motion具有水平和豎直分量?jī)烧叩陌胝麛?shù)值的運(yùn)動(dòng)矢量，例如(8.5，8.5)，在以下，認(rèn)為具有運(yùn)動(dòng)矢量的這四個(gè)類型之一的概率是相等的。這被表示如下Prob(full_motion) 方程1＝Prob(half_hori_motion)＝Prob(half_verti_motion)＝Prob(half_center_motion)＝其中Prob(x)表示具有x的概率。
以像素單元表示的平均偏差被計(jì)算如下bias＝E[error] 方程2＝E[error/“full_motion”]*Prob(“full_motion”)
+E[error/“half_hori_motion”]*Prob(“half_hori_motion”)+E[error/“half_verti_motion”]*Prob(“half_verti_motion”)+E[error/“half_center_motion”]*Prob(“half_center_motion”)＝0*+*+*+(3-1)/16*＝5/32像素單元其中誤差為由“解碼器和編碼器的最佳級(jí)聯(lián)”給出的總運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償結(jié)果減去由“使用標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)暮?jiǎn)化代碼轉(zhuǎn)換器”給出的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償結(jié)果E[error]表示誤差期望值(或偏差)，E[error/“x”]表示具有x時(shí)的誤差期望值。
依照本發(fā)明使得有標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)拇a轉(zhuǎn)換器沒(méi)有漂移的嘗試構(gòu)成了依照方程2估算并由舍入誤差導(dǎo)致的偏差的去除。這可通過(guò)從像素域中的所述信號(hào)133或從DCT域中的所述初步運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)130減去所述偏差而實(shí)現(xiàn)。分離的減去子步驟(未在圖1中示出)可被用于此。然而，減去子步驟135有利地被再使用，這是因?yàn)槠羁杀豢醋饔麖男盘?hào)130減去的附加偏移。這亦有利地在DCT域中進(jìn)行，這是因?yàn)镈CT信號(hào)的動(dòng)態(tài)比像素信號(hào)的動(dòng)態(tài)大，這樣像素值的小部分(fraction)較容易被減去。這樣，偏移136的值被設(shè)定以使其對(duì)應(yīng)于將所述偏移124(被稱為基本偏移)附加給所述偏差值。然后偏移136的值被設(shè)定如下offset_136＝Round(offset_124+bias)方程3＝Round(128+bias)*k＝Round(128+5/32)*k其中Round(x)將x舍入到最接近的整數(shù)。
例如，如果選擇DCT精度以使k＝8，則在依照方程3舍入之后，偏移136被設(shè)定為1025。
借助減去子步驟135從信號(hào)130減去所述偏差意味著如被用于解碼器或編碼器的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)步驟可被用于半像素插值，而且大大減小舍入誤差。這導(dǎo)致成本有效的解決方案，這是因?yàn)樗枰獜男盘?hào)130簡(jiǎn)單地減去偏移136，而且因?yàn)榻獯a器和編碼器的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償步驟(MEM+COMP)被再使用或共享。這種方法避免了被代碼轉(zhuǎn)換的幀上的質(zhì)量漂移，其可被量化為PSNR(峰值信噪比)的增加以及與易于漂移的方法相比，在所預(yù)測(cè)幀上較小的位消耗。
偏差去除的改善在以下被提出，其考慮運(yùn)動(dòng)矢量106的類型以確保僅當(dāng)這被認(rèn)為有必要時(shí)，偏差被去除。例如，如果僅全像素運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償被用于輸入數(shù)據(jù)，則沒(méi)有要去除的偏差，就象沒(méi)有誤差。注意在先前的計(jì)算中，不同類型的運(yùn)動(dòng)矢量被認(rèn)為具有相同的出現(xiàn)概率。運(yùn)動(dòng)矢量106的水平和豎直分量被分別參照motion_x和motion_y而考慮，。
常規(guī)上假定，如果水平和/或豎直分量具有奇數(shù)值，則沿該軸的運(yùn)動(dòng)矢量106的振幅具有非零半像素小數(shù)。這涉及對(duì)應(yīng)于如以上定義的half_hori_motion、half_verti_motion和half_center_motion的運(yùn)動(dòng)矢量類型。在此情況下，被存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器128的數(shù)據(jù)之間的數(shù)據(jù)插值在預(yù)測(cè)步驟期間進(jìn)行，其受偏差校正的控制。否則，運(yùn)動(dòng)矢量106的水平和豎直分量被表示為整數(shù)值。這適用于對(duì)應(yīng)如以上定義的full_motion的運(yùn)動(dòng)矢量類型。在此最后的情況下，在預(yù)測(cè)步驟期間不進(jìn)行數(shù)據(jù)插值，這樣不需要偏差校正。
確定是否需要偏差校正的第一策略在于測(cè)試motion_x和motion_y兩者的奇偶性。如果這些分量的至少一個(gè)為奇數(shù)，則進(jìn)行偏差校正(即偏差≠0)，否則不進(jìn)行偏差校正(即偏差＝0)。
這可由以下算法來(lái)表示，即給出偏移136的值，所述偏移136由將所述基本偏移加給所述附加偏移而產(chǎn)生if(odd(motion_x)or odd(motion_y))offset_136＝(128+E[error/“half_motion”])*kelseoffset_136＝128*k有E[error/“half_motion”]＝ 方程4+E[error/“half_hori_motion”]*Prob(“half_hori_motion”)
+E[error/“half_verti_motion”]*Prob(“half_verti_motion”)+E[error/“half_center_motion”]*Prob(“half_center_motion”)＝*1/3+*1/3+(3-1)/16*1/3＝5/24像素單元例如，如果選擇DCT精度以使k＝8，算法為if(odd(motion_x)or odd(motion_y))offset_136＝1025elseoffset_136＝1024在這個(gè)第一策略中，如果該布爾運(yùn)算產(chǎn)生1，則半像素運(yùn)動(dòng)矢量在進(jìn)行motion_x和motion_y的最低有效位之間的exclusive-OR的過(guò)程中被有利地檢測(cè)。
第二策略在于進(jìn)行其值依賴于如以上定義的full_motion、half_hori_motion、half_verti_motion、half_center_motion中運(yùn)動(dòng)矢量類型的偏差校正。對(duì)于首先三個(gè)類型的運(yùn)動(dòng)矢量，進(jìn)行偏差校正，而如果運(yùn)動(dòng)矢量具有整數(shù)的水平和豎直分量，則這個(gè)偏差被設(shè)定為零。這可被概括于以下算法中if(odd(motion_x))if(odd(motion_y))offset_136＝(128+E[error/“half_center_motion”])*kelseoffset_136＝(128+E[error/“half_hori_motion”])*kelseif(odd(motion_y))offset_136＝(128+E[error/“half_verti_motion”])*kelseoffset_136＝128*k例如，如果選擇DCT精度以使k＝8，則算法為
if(odd(vector_x))if(odd(vector_y))offset_136＝1025elseoffset_136＝1026elseif(odd(vector_y))offset_136＝1026elseoffset_136＝1024第三策略涉及由兩個(gè)分離場(chǎng)組成的欲被代碼轉(zhuǎn)換的基于場(chǎng)的圖像。由于這個(gè)類型的圖像包括兩個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)，必須為每個(gè)分離的場(chǎng)相繼進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。第二策略由此為欲運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)牡拿總€(gè)場(chǎng)而被用于這個(gè)目的。
在所提出的發(fā)明中，減去子步驟135可由導(dǎo)致相同的被修改的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)112的附加子步驟來(lái)代替。在此情況下，其絕對(duì)值為上述偏移136的絕對(duì)值的負(fù)偏移被加給所述初步運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)130。
如果預(yù)測(cè)步驟意味著在被包含于存儲(chǔ)器128的數(shù)據(jù)的四分之一像素水平上的插值，即有其水平和豎直分量已被以四分之一像素精度計(jì)算的運(yùn)動(dòng)矢量106，則亦可使用本發(fā)明。在此情況下，由在被存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器128的數(shù)據(jù)值之間進(jìn)行的插值而導(dǎo)致的誤差期望值借助條件概率來(lái)計(jì)算，類似于在方程2中，然后被從所述信號(hào)130減去。
在如以上所述的所提出發(fā)明中，如果運(yùn)動(dòng)矢量106的水平和豎直分量的振幅具有整數(shù)值，則附加偏移被設(shè)定為零，但如果不需要漂移校正，則它亦可被設(shè)定為零。
可論證所提出發(fā)明優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)代碼轉(zhuǎn)換器，盡管其目標(biāo)是通過(guò)再使用或共享運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償而減小成本。實(shí)際上，與解碼器/編碼器的最佳級(jí)聯(lián)相比，由不正確舍入導(dǎo)致的誤差的方差低于在現(xiàn)有技術(shù)代碼轉(zhuǎn)換中。
這種方法特別專用于依照MPEG標(biāo)準(zhǔn)系列如MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)被編碼的視頻序列的代碼轉(zhuǎn)換。該方法可由此被實(shí)施以在位速率數(shù)據(jù)減小應(yīng)用、視頻流或廣播中使用以及用于視頻存儲(chǔ)應(yīng)用的任何視頻代碼轉(zhuǎn)換設(shè)備。
例如借助有線(wired)電子電路或可選地，借助被存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的一套指令，可實(shí)施本發(fā)明，所述指令取代所述電路的至少一部分并可在計(jì)算機(jī)或數(shù)字處理器的控制下被執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)與在所述被取代電路中所實(shí)現(xiàn)的相同的功能。本發(fā)明然后亦涉及包括軟件模塊的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其包括用于進(jìn)行上述方法的步驟或一些步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。特別地，專用于存儲(chǔ)8位無(wú)符號(hào)值的存儲(chǔ)器將被用于存儲(chǔ)器設(shè)備128。
權(quán)利要求
1.一種修改輸入被編碼視頻信號(hào)中的數(shù)據(jù)以產(chǎn)生輸出視頻信號(hào)的方法，每個(gè)視頻信號(hào)對(duì)應(yīng)于被編碼視頻幀的序列，所述方法至少包括-誤差解碼步驟，用于遞送來(lái)自當(dāng)前輸入被編碼視頻幀的被解碼數(shù)據(jù)信號(hào)，-再編碼步驟，用于遞送由所述輸出視頻信號(hào)所載運(yùn)的輸出視頻幀，其來(lái)自由被修改的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)牡男盘?hào)和所述被解碼數(shù)據(jù)信號(hào)之間的第一附加子步驟而產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)信號(hào)，-重構(gòu)步驟，用于遞送所述輸出視頻幀的初步編碼誤差，-運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償步驟，用于遞送初步運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)，其來(lái)自先前輸出視頻幀的先前所存的被修改編碼誤差。特征在于所述方法包括-第二附加子步驟，用于將第一偏移加給所述初步編碼誤差，導(dǎo)致所述被修改的編碼誤差，-減去子步驟，用于從所述初步運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)減去第二偏移，導(dǎo)致所述被修改的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)。
2.權(quán)利要求1的修改數(shù)據(jù)的方法，特征在于第二偏移由將具有所述第一偏移值的固定基本偏移加給具有依賴于運(yùn)動(dòng)矢量水平和豎直分量振幅的值的附加偏移而產(chǎn)生，該運(yùn)動(dòng)矢量被用于所述運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償步驟。
3.權(quán)利要求2的修改數(shù)據(jù)的方法，特征在于如果所述水平和豎直分量的振幅都具有整數(shù)值，則所述附加偏移被設(shè)定為零。
4.權(quán)利要求3的修改數(shù)據(jù)的方法，特征在于如果所述水平和豎直分量的振幅具有非整數(shù)值，則所述附加偏移被設(shè)定為非零值。
5.權(quán)利要求4的修改數(shù)據(jù)的方法，特征在于所述第二附加和減去子步驟在DCT域中進(jìn)行。
6.權(quán)利要求5的修改數(shù)據(jù)的方法，特征在于所述第一偏移的值與組成所述初步編碼誤差的數(shù)據(jù)的最大動(dòng)態(tài)成比例。
7.一種用于修改輸入被編碼視頻信號(hào)中的數(shù)據(jù)以產(chǎn)生輸出視頻信號(hào)的代碼轉(zhuǎn)換設(shè)備，每個(gè)視頻信號(hào)對(duì)應(yīng)于被編碼視頻幀的序列，所述代碼轉(zhuǎn)換設(shè)備至少包括-誤差解碼裝置，用于遞送來(lái)自當(dāng)前輸入被編碼視頻幀的被解碼數(shù)據(jù)信號(hào)，-再編碼裝置，用于遞送由所述輸出視頻信號(hào)所載運(yùn)的輸出視頻幀，其來(lái)自由被修改的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)牡男盘?hào)和所述被解碼數(shù)據(jù)信號(hào)之間的第一附加裝置而產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)信號(hào)，-重構(gòu)裝置，用于遞送所述輸出視頻幀的初步編碼誤差，-運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償裝置，用于遞送初步運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)，其來(lái)自先前輸出視頻幀的先前所存的被修改編碼誤差。特征在于所述設(shè)備包括-第二附加裝置，用于將第一偏移加給所述初步編碼誤差，導(dǎo)致所述被修改的編碼誤差，-減去裝置，用于從所述初步運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)減去第二偏移，導(dǎo)致所述被修改的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)。
8.權(quán)利要求7的代碼轉(zhuǎn)換設(shè)備，特征在于第二偏移由將具有所述第一偏移值的固定基本偏移加給具有依賴于運(yùn)動(dòng)矢量水平和豎直分量振幅的值的附加偏移而產(chǎn)生，該運(yùn)動(dòng)矢量由所述運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償裝置使用。
9.權(quán)利要求8的代碼轉(zhuǎn)換設(shè)備，特征在于如果所述水平和豎直分量的振幅都具有整數(shù)值，則所述附加偏移被設(shè)定為零，并在于在于如果所述水平和豎直分量的振幅具有非整數(shù)值，則所述附加偏移被設(shè)定為非零值。
10.一種用于代碼轉(zhuǎn)換設(shè)備的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該代碼轉(zhuǎn)換設(shè)備用于修改被編碼視頻信號(hào)中的數(shù)據(jù)，所述產(chǎn)品包括一套指令，當(dāng)被加載到所述設(shè)備中時(shí)，其導(dǎo)致所述設(shè)備執(zhí)行權(quán)利要求1到6的任何處理步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可成比例縮放的視頻代碼轉(zhuǎn)換方法，用于對(duì)依照MPEG－2視頻標(biāo)準(zhǔn)被編碼的輸入視頻信號(hào)進(jìn)行代碼轉(zhuǎn)換。本發(fā)明的目的是提供一種方法和設(shè)備，用于通過(guò)使用被用于MPEG－2視頻解碼器和編碼器的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償處理步驟來(lái)修改被編碼數(shù)據(jù)信號(hào)中的數(shù)據(jù)。為了這個(gè)目的，附加和減去子步驟被插入預(yù)測(cè)環(huán)以轉(zhuǎn)換編碼誤差的動(dòng)態(tài)，從而使其可被存儲(chǔ)于專用于存儲(chǔ)8位無(wú)符號(hào)值的標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)器設(shè)備中。其次，所述減去子步驟允許當(dāng)減小由數(shù)據(jù)插值產(chǎn)生的質(zhì)量漂移時(shí)，使用標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)步驟。
文檔編號(hào)H04N7/50GK1636405SQ02801907
公開(kāi)日2005年7月6日 申請(qǐng)日期2002年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月29日
發(fā)明者A·莫雷爾 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司