專利名稱：通過減小b幀的逆離散余弦變換計算而減小了復雜性的視頻解碼的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總的涉及視頻壓縮，更具體地，涉及其中B幀的變換系數(shù)的數(shù)目被減小的解碼，以便減小解碼的計算復雜性。
引用離散余弦變換(DCT)的視頻壓縮是多種國際標準(諸如，MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4，和H.262)中采用的技術。在這些方案中，MPEG-2是在DVD，衛(wèi)星DTV廣播，和用于數(shù)字電視的美國ATSC標準中最廣泛地使用的。


圖1上表示MPEG視頻解碼器的例子。MPEG視頻解碼器是基于MPEG的消費者視頻產品的重要部件。在這樣的產品中，一個設計目標是使得解碼器的復雜性最小化，而同時保持視頻質量。為了達到這個目標，使用自適應方案來完全執(zhí)行或完全跳過B幀的逆離散余弦變換(IDCT)計算。
上述的自適應方案是基于簡單的DC系數(shù)測試。如果DCT塊的DC系數(shù)大于門限值，則計算完全的IDCT。否則，跳過IDCT的計算，這提供計算的節(jié)省。然而，這個方法的問題在于，簡單的門限值測試往往不能精確地確定測試的稀疏性。所以，解碼的視頻輸出質量不總是好的，以及在媒體處理器中進行測試DC系數(shù)所需要的計算會花費好幾個CPU周期。
本發(fā)明針對減小的B幀解碼。按照本發(fā)明，B幀中變換系數(shù)的數(shù)目被減小，以產生減小的B幀。另外，對于減小的B幀執(zhí)行逆掃描和逆量化。而且，對于減小的B幀執(zhí)行逆變換。
在本發(fā)明的一個實施例中，減小的B幀是通過識別與B幀有關的塊和選擇被包括在所識別的塊的預定的區(qū)域中的變換系數(shù)而被產生的。另外，在一個實施例中，逆掃描是反向的來回掃描以及逆變換是逆離散余弦變換。
現(xiàn)在參照附圖，在以下的圖上，相同的參考數(shù)字表示相應的部件圖1是MPBG解碼器的方框圖，圖2是按照本發(fā)明的解碼器的方框圖，圖3是8×8塊的例子的圖，
圖4A-4B是表示按照本發(fā)明的、在塊中選擇的預定的區(qū)域的例子的圖，以及圖5是按照本發(fā)明的系統(tǒng)的一個例子的方框圖。
本發(fā)明針對減小的B幀解碼。按照本發(fā)明，減小B幀中變換系數(shù)的數(shù)目，以便減小解碼的計算復雜性。由于解碼的B幀不被用作為其他類型的幀的固定幀，B幀中的誤差不傳播到其他幀。換句話說，由于I或P幀不取決于B幀，B幀中的任何誤差不會散布到視頻序列中任何其他的幀。
鑒于以上說明，本發(fā)明減小B幀中變換系數(shù)的數(shù)目而保持I和P幀不變。減小B幀中變換系數(shù)的數(shù)目會降低這樣的幀的質量。然而，由于其他的幀的質量保持不變，由減小的B幀的造成的任何誤差不傳播到任何其他幀。所以，預測漂移被最小化，使得輸出視頻的質量得以保持。
而且，由于本發(fā)明減小B幀中變換系數(shù)的數(shù)目，解碼的總的計算復雜性被減小。這在許多應用中是希望的。例如，如果解碼器是以媒體處理器芯片來實施的，則減小計算復雜性將節(jié)省CPU時間。而且，如果解碼器是以專用硬件結構(諸如ASIC)來實施的，則減小計算復雜性將節(jié)省功率。
圖2上顯示按照本發(fā)明的解碼器的一個例子。如圖所示，解碼器包括由可變長度解碼器(VLD)2、修正的逆掃描與逆量化(ISIQ)單元14、和逆離散余弦變換(IDCT)單元6組成的第一路徑；以及由VLD2、運動補償(MC)單元10，和幀存儲單元12組成的第二路徑。加法器8也被包括在其中，它組合第一和第二路徑的輸出，以產生輸出視頻。
圖2的解碼器，除了修正的ISIQ單元14以外，與圖1的解碼器相同地工作。在工作期間，VLD 2解碼進入的比特流，產生DCT系數(shù)。對于I和P幀，修正的ISIQ單元14對于被包括在這樣的幀中的DCT系數(shù)僅僅執(zhí)行逆來回掃描和逆量化。
然而，按照本發(fā)明，修正的ISIQ單元14在對于被包括在這樣的幀中的DCT系數(shù)執(zhí)行逆掃描和逆量化之前減小B幀中的DCT系數(shù)的數(shù)目。由于DCT系數(shù)的數(shù)目被減小，對于B幀執(zhí)行逆掃描和量化所需要的計算量被減小。所以，解碼的總的計算復雜性被減小。
在本實施例中，修正的ISIQ單元14通過首先識別與B幀有關的DCT塊而減小B幀中DCT系數(shù)的數(shù)目。在DCT型壓縮時，通常每個幀在編碼之前被劃分成象素塊。圖3上顯示8×8塊的例子。
為了識別與B幀有關的DCT塊，修正的ISIQ單元14查看從VLD 2接收的標題信息HI。諸如MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4，和H.262那樣的標準都需要依從的比特流包括標題區(qū)，該區(qū)表示在編碼之前DCT塊所起源的幀的類型。因此，在工作期間，VLD 2解碼進入的比特流，產生HI，它使得修正的ISIQ單元14能夠識別與B幀有關的DCT塊。
在識別與B幀有關的DCT塊后，修正的ISIQ單元14然后選擇被包括在這些塊的預定的區(qū)域中的DCT系數(shù)。這樣的預定的區(qū)域的例子表示于圖4A和4B。如圖4A所示，預定的區(qū)域是2×8區(qū)域，以及在圖4B上，預定的區(qū)域是1×8區(qū)域。因此，按照本發(fā)明，修正的ISIQ單元14將只選擇預定區(qū)域內的系數(shù)，該預定區(qū)域由這些例子的陰影區(qū)域表示。在預定區(qū)域以外的任何系數(shù)不被利用。
然而，應當指出，圖4A和4B所示的區(qū)域只打算作為例子。本發(fā)明也預期具有各種形狀和各種尺寸的其他的預定區(qū)域。
如上所述，在工作期間，修正的ISIQ單元14對被包括在減小的B幀中的DCT系數(shù)以及對I和P幀執(zhí)行逆掃描和量化。IDCT單元6然后對從修正的ISIQ單元14接收的幀執(zhí)行逆離散余弦變換。
如上所述，B幀中的DCT系數(shù)的數(shù)目已通過只選擇在塊的預定區(qū)域內的系數(shù)而被減小。由于逆離散余弦變換是對較少數(shù)目的系數(shù)執(zhí)行的，故可由IDCT單元6實施較少復雜的方法。
在許多圖象編碼標準中，使用二維DCT/I DCT運算。二維IDCT是通過先對于列進行一維IDCT，然后對于行進行一維IDCT，而進行計算的。所以，對于8×8的IDCT，先對于8列執(zhí)行一維IDCT，然后對于得到的8×8塊的8行執(zhí)行一維IDCT。
然而，正如前面描述的，本發(fā)明利用例如可以包括8×1或8×2塊的減小的B幀。因此，例如IDCT單元6可被配置來執(zhí)行8×1或8×2IDCT。對于8×1 IDCT，先對第一列執(zhí)行一維IDCT，而其他七列被設置為0。而且，在執(zhí)行列的一維IDCT后對8行執(zhí)行一維IDCT。
對于8×2 IDCT，以類似的方式施加一維IDCT，如以上對于8×1 IDCT描述的。一維IDCT可被表示為如下s(x)＝sum{u＝0 to 7}C(u)/2*S(u)cos[(2x+1)u*pi/16](1)其中C(u)＝1/sqrt(2)，對于u＝0；1，對于u＞0，x＝0到7，以及S(u)表示一維DCT系數(shù)。
如上所述，IDCT單元6對于B幀中減小的數(shù)目的系數(shù)執(zhí)行IDCT。因此，對于執(zhí)行IDCT所需要的計算量也應當被減小，由此，進一步減小解碼的總的計算復雜性。例如，對于8×1或8×2 IDCT，至少可以減小總的計算的3/8。
圖5上表示其中可以實施減小的B幀的解碼的系統(tǒng)的一個例子。作為例子，系統(tǒng)可以表示電視機；機頂盒；臺式、膝上或掌上電腦；個人數(shù)字助理(PDA)；視頻/圖象貯存裝置(諸如盒式磁帶錄像機(VCR))；數(shù)字視頻記錄器(DVR)；TiVO設備等；以及這些和其他設備的一部分或組合。系統(tǒng)16包括一個或多個視頻源18、一個或多個輸入/輸出設備26、處理器20、存儲器22和顯示裝置28。
視頻/圖象源18可以表示例如電視接收機、VCR或其他視頻/圖象貯存裝置。源18可以替換地表示一個或多個網(wǎng)絡連接，用于通過例如全球計算機通信網(wǎng)絡接收來自服務器的視頻，諸如互聯(lián)網(wǎng)、廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)、地面廣播系統(tǒng)、有線網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)、無線網(wǎng)、或電話網(wǎng)、以及這些和其他類型的網(wǎng)絡的一部分或組合。
輸入/輸出設備26，處理器20和存儲器22通過通信媒體24通信。通信媒體24可表示例如總線、通信網(wǎng)、電路的一個或多個內部連接、電路卡或其他裝置、以及這些和其他通信媒體的一部分或組合。來自源18的輸入視頻數(shù)據(jù)按照被存儲在存儲器22中的、并由處理器20執(zhí)行的一個或多個軟件程序被處理，以產生被提供到顯示裝置28的輸出視頻/圖象。
在一個實施例中，圖2的減小的B幀解碼是通過由系統(tǒng)執(zhí)行的計算機可讀的代碼而實施的。代碼可被存儲在存儲器22或從存儲器媒體(諸如CD-ROM或軟盤)中被讀出/下載。在另一個實施例中，可以使用硬件電路來實施本發(fā)明，代替或與軟件指令相組合。
雖然以上通過具體的例子描述本發(fā)明，但應當看到，本發(fā)明并不打算限制于這里所揭示的例子。例如，本發(fā)明是通過使用MPEG-2框架被描述的。然而，應當指出，這里描述的概念和方法也可應用于任何DCT/概念預測方案，以及在更一般的意義上，任何鑒于幀的視頻壓縮方案，其中允許不同的相互依賴性的圖象類型。所以，本發(fā)明打算覆蓋被包括在附屬權利要求的精神和范圍內的各種結構和修正方案。
權利要求
1.一種用于解碼視頻的方法，包括以下步驟-減小B幀中的變換系數(shù)的數(shù)目，以產生減小的B幀；-逆掃描減小的B幀；-對減小的B幀執(zhí)行逆量化；以及-對減小的B幀執(zhí)行逆變換。
2.權利要求1的方法，其中減小的B幀通過以下步驟產生-識別與B幀有關的塊；以及-選擇被包括在與B幀有關的塊的預定的區(qū)域中的變換系數(shù)。
3.權利要求1的方法，其中逆掃描是反向來回掃描。
4.權利要求1的方法，其中逆變換是逆離散余弦變換。
5.一種包括用于解碼視頻的代碼的存儲器媒體，所述代碼包括-用于減小B幀中的變換系數(shù)的數(shù)目，以產生減小的B幀的代碼；-用于逆掃描減小的B幀的代碼；-用于對減小的B幀執(zhí)行逆量化的代碼；以及-用于對減小的B幀執(zhí)行逆變換的代碼。
6.權利要求5的存儲器媒體，其中用于產生減小的B幀的代碼包括-用于識別與B幀有關的塊的代碼；以及-用于選擇被包括在與B幀有關的塊的預定的區(qū)域中的變換系數(shù)的代碼。
7.權利要求5的存儲器媒體，其中逆掃描是反向來回掃描。
8.權利要求5的存儲器媒體，其中逆變換是逆離散余弦變換。
9.一種用于解碼視頻的設備，包括-用于減小B幀中的變換系數(shù)的數(shù)目，以產生減小的B幀的裝置；-用于逆掃描減小的B幀的裝置；-用于對減小的B幀執(zhí)行逆量化的裝置；以及-用于對減小的B幀執(zhí)行逆變換的裝置。
10.權利要求9的設備，其中用于產生減小的B幀的裝置包括-用于識別與B幀有關的塊的裝置；以及-用于選擇被包括在與B幀有關的塊的預定的區(qū)域中的變換系數(shù)的裝置。
11.權利要求9的設備，其中逆掃描是反向來回掃描。
12.權利要求9的設備，其中逆變換是逆離散余弦變換。
13.用于解碼視頻的設備，包括-逆掃描和量化單元，用于減小B幀中的變換系數(shù)的數(shù)目，以產生減小的B幀，逆掃描減小的B幀和對減小的B幀執(zhí)行逆量化；以及-逆變換單元，用于對減小的B幀執(zhí)行逆變換。
14.權利要求13的設備，其中減小的B幀通過以下步驟被產生-識別與B幀有關的塊；以及-選擇被包括在與B幀有關的塊的預定的區(qū)域中的變換系數(shù)。
15.權利要求13的設備，其中逆掃描是反向來回掃描。
16.權利要求13的設備，其中逆變換是逆離散余弦變換。
全文摘要
本發(fā)明針對減小的B幀解碼。按照本發(fā)明，B幀中變換系數(shù)的數(shù)目被減小，以產生減小的B幀。另外，對于減小的B幀執(zhí)行逆掃描和逆量化。而且，對于減小的B幀執(zhí)行逆變換。在本發(fā)明的一個實施例中，減小的B幀是通過識別與B幀有關的塊和選擇被包括在所識別的塊的預定的區(qū)域中的變換系數(shù)而被產生的。
文檔編號H04N7/32GK1533676SQ02814622
公開日2004年9月29日 申請日期2002年6月26日 優(yōu)先權日2001年7月24日
發(fā)明者藍澤華, 鐘準, 陳迎衛(wèi) 申請人:皇家菲利浦電子有限公司