專利名稱：用集成的時間濾波器降噪的視頻編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及給視頻數(shù)據(jù)編碼的領(lǐng)域，更具體地說涉及在給視頻數(shù)據(jù)編碼的 系統(tǒng)和方法中使用集成的時間濾波器。
現(xiàn)有技術(shù)傳統(tǒng)的以緊湊的數(shù)字格式給視頻數(shù)據(jù)編碼的系統(tǒng)和方法是作為當(dāng)軟件在專用處 理器上運行的時候或當(dāng)在軟件通用處理器上運行的時候完成各種不同類型的信號處理的 特殊用途集成電路和/或集成電路系統(tǒng)實現(xiàn)的。數(shù)字視頻信號是為了描述幀序列中每個象素的色調(diào)、色飽和度和亮度最后被解碼 的數(shù)字?jǐn)?shù)值(按照慣例二進制數(shù)字(即，位)的序列被組織成字節(jié)、字、象素、幀，等等)在 數(shù)字電路里面的電流和電壓的表示法?，F(xiàn)代的數(shù)字視頻信號已經(jīng)被設(shè)計成表現(xiàn)分辨率非常 高的移動幀序列。因為這樣的分辨率非常高的幀序列將需要非常高的帶寬(即，信息承載 量)把所表現(xiàn)的大量信息從來源傳送到顯示裝置，所以現(xiàn)代的系統(tǒng)為了傳輸對信號進行編 碼或壓縮。數(shù)字壓縮和移動補償技術(shù)能大幅度地減少所需要的視頻信道帶寬。傳統(tǒng)的視頻編 解碼器除了其它功能之外在完成移動補償之后通過將被傳送的最后一幀與當(dāng)前幀進行比 較給幀序列編碼并獲取差異。傳統(tǒng)的時間濾波器配置和傳統(tǒng)的視頻編解碼器分別展示在圖6和圖7的方框圖 中。簡要地說，如圖6的方框圖所示，傳統(tǒng)的時間濾波器配置接受輸入幀數(shù)據(jù)101進入 移動預(yù)估和移動補償模塊603。輸入幀數(shù)據(jù)101也被時間濾波器605接收并且被儲存在舊 幀的存儲器606中。舊幀的存儲器606可能保存時間濾波之前(即，輸入幀數(shù)據(jù)101)或時 間濾波之后(替代數(shù)據(jù)路徑607)的幀，舉例來說，使用無限脈沖響應(yīng)(IIR)時間濾波器，但 是在任一情況下這些幀都比要對它進行操作的當(dāng)前幀陳舊。舊幀是在移動預(yù)估和移動補償 模塊603的操作期間從存儲器606取回的，因為舊幀形成預(yù)估和補償?shù)幕A(chǔ)。在圖7的方框圖所示的傳統(tǒng)的成熟的視頻編解碼器中，輸入幀數(shù)據(jù)101被收進移 動預(yù)估和移動補償模塊703，同時也被收進入殘差計算模塊707。殘差計算模塊707計算移 動補償舊幀和現(xiàn)行當(dāng)前幀之差，被稱為殘留誤差。然后，用變換/量化/熵編碼模塊709給 殘留誤差編碼。關(guān)于舊幀的編碼殘留誤差被重建模塊711反饋和解碼。重建幀被儲存在存 儲器713，供移動預(yù)估和移動補償模塊703存取。從存儲器713取回的重建幀被用于模塊 703所做的移動預(yù)估和補償。

發(fā)明內(nèi)容
有輸出傳送編碼幀序列的帶集成時間濾波器的視頻編碼器包括接收輸入幀數(shù)據(jù) 的輸入端；接收從輸入端輸入的幀數(shù)據(jù)并且產(chǎn)生濾波幀數(shù)據(jù)的時間濾波器；接收起源于編 碼幀序列和濾波幀數(shù)據(jù)的重建幀并產(chǎn)生殘留誤差信號輸出的移動處理模塊；以及接收輸入幀數(shù)據(jù)和殘留誤差信號并產(chǎn)生編碼幀序列的編碼器模塊。在一種變化中，移動處理模塊進 一步包括接收重建幀和輸入幀數(shù)據(jù)并且產(chǎn)生預(yù)估移動矢量的移動預(yù)估模塊；以及接收預(yù) 估的移動矢量并且產(chǎn)生移動補償幀數(shù)據(jù)的移動補償模塊；其中時間濾波器進一步接收用來 濾波的移動補償幀數(shù)據(jù)。在另一種變化中，該編碼器進一步包括接收編碼幀序列并且把重 建幀提供給移動預(yù)估模塊的幀重建模塊。在另外一種變化中，該編碼器進一步包括時間濾 波器用以決定究竟接收提供給移動預(yù)估模塊的重建幀還是接收交替重建幀的開關(guān)。給視頻編碼的方法包括接收實質(zhì)上同時進入移動預(yù)估模塊和時間濾波器要編碼 的當(dāng)前幀；對當(dāng)前幀進行時間濾波；接收先前編碼幀；依據(jù)先前編碼幀產(chǎn)生重建幀；以及依 據(jù)重建幀和當(dāng)前幀確定在重建幀和當(dāng)前幀之間是否該摻混和該完成多少摻混。在一種變化 中，該方法包括通過使用重建幀摻混進行時間濾波。在另一種變化中，該方法包括依據(jù) 提供給移動預(yù)估模塊的重建幀或沒有移動補償?shù)慕惶嬷亟◣羞x擇地對當(dāng)前幀進行時間 濾波。依照實施方案的其它方面，視頻編碼器包括為接收來自移動預(yù)估單元的預(yù)估移 動矢量而構(gòu)造和安排的移動補償單元；與所述的移動補償單元耦合的殘差計算單元；以及 與所述的移動補償單元耦合并且能夠接收當(dāng)前視頻幀的時間濾波器單元，該時間濾波器單 元能夠確定對移動補償參考幀和所述的當(dāng)前視頻幀之間的摻混的需求和所述摻混的強度 水平。在一種變化中，摻混完成到象素水平。對視頻幀進行視頻編碼的另一種方法包括接收待編碼的當(dāng)前視頻幀；接收先前 編碼的參考幀；依據(jù)所述的先前編碼的參考幀通過使用移動預(yù)估和補償產(chǎn)生移動補償參考 幀；以及基于所述的移動補償參考幀和所述的當(dāng)前視頻幀確定摻混是否是必需的而且如果 是必需的則確定所述的摻混強度。依照變化，摻混完成到象素水平。


附圖不打算按比例繪制。在這些附圖中，在各種不同的附圖中舉例說明的每個同 一的或幾乎同一的組成部分是用相似的數(shù)字表示的。為了清楚，可能并非每個組成部分都 被標(biāo)示在每張附圖中。在展示數(shù)據(jù)和程序流的方框圖中，虛線指出數(shù)據(jù)流，而實線指出數(shù)據(jù) 和程序兩種流動。在附圖中圖1是某實施方案的諸方面的方框圖；圖2是圖1的實施方案的諸方面的比較詳細(xì)的方框圖；圖3是另一個實施方案的諸方面的方框圖；圖4是另外一個實施方案的諸方面的方框圖；圖5是某實施方案的另外一些方面的流程圖；圖6是傳統(tǒng)的視頻編碼器的方框圖；而圖7是傳統(tǒng)的視頻編解碼器的方框圖。
具體實施例方式這項發(fā)明在其應(yīng)用方面不局限于在下面的描述中陳述的和在附圖中舉例說明的 組成部分的構(gòu)造和安排的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠有其它的實施方案而且能夠以各種不同的方式 實踐和實施。
本發(fā)明的諸方面的實施方案能圍繞著與位流一樣給叫做數(shù)字視頻位流的幀流編 碼的數(shù)字信號處理反饋回路構(gòu)成。編碼包括為了預(yù)測當(dāng)前幀的內(nèi)容使用先前編碼的幀(被 稱為參考幀)完成移動預(yù)估和移動補償，其中參考幀可能已經(jīng)為了完成這項預(yù)測已被重 建。預(yù)測結(jié)果和真實的當(dāng)前幀之間的差異是作為編碼信息壓縮和傳送的。在這樣的系統(tǒng)中， 接收當(dāng)前幀并且把它與已經(jīng)應(yīng)用移動預(yù)估和補償?shù)膮⒖紟M行比較，以確定是否已經(jīng)發(fā)生 和已經(jīng)發(fā)生多少不同于預(yù)估和補償?shù)囊苿?，即，殘留差異。然后，完成該殘留差異的編碼和 量化用于輸出。在反饋路徑中，該當(dāng)前幀也被解碼和重建以便形成用于下一個當(dāng)前幀的參 考幀。為了消除用空間濾波沒有消除的噪聲(如果有)，將使用時間濾波。依照實施方案的諸方面，時間濾波能在所描述系統(tǒng)的若干不同的級之一完成。為 完成時間濾波選定的級的業(yè)已發(fā)現(xiàn)有利的特征(但并非所有的需要都被包括在任何一個 選定的級之中)包括使用同一讀取接收當(dāng)前幀作為移動預(yù)估和/或補償模塊以及要么對該 當(dāng)前幀完成時間濾波運算并把結(jié)果提供給殘差計算單元進行最后的殘差計算要么把關(guān)于 所需摻混的決定提供給殘差計算單元，由后者同時完成摻混/插值和殘差計算。所述結(jié)構(gòu)是由配置成形成對它們的輸入完成特定的功能產(chǎn)生輸出的模塊的專用 或通用硬件和/或軟件構(gòu)成的?，F(xiàn)在將要討論的這樣的個別模塊的落實對于熟練的技術(shù)人 員是眾所周知的。類似的模塊是也能構(gòu)成傳統(tǒng)的編碼器的硬件和/或軟件元素。移動預(yù)估器移動預(yù)估器可能是作為專用數(shù)字邏輯電路、作為在有足夠的速度和帶寬的數(shù)字信 號處理器(DSP)上運行的數(shù)字信號處理軟件、作為有限狀態(tài)機或借助任何其它適當(dāng)?shù)姆椒?構(gòu)成的。移動預(yù)估器把當(dāng)前幀與一個或多個先前幀進行比較以便預(yù)估在先前幀和當(dāng)前幀之 間是否有、哪里有和/或有多少移動可能已經(jīng)發(fā)生。移動是作為矢量表示的，從而指出象素 塊或個別象素從一幀到另一幀的位移的方向和幅度。移動補償器移動補償器可能是作為專用數(shù)字邏輯電路、作為在有足夠的速度和帶寬的DSP上 運行的數(shù)字信號處理軟件、作為有限狀態(tài)機或借助任何其它適當(dāng)?shù)姆椒?gòu)成的。移動補償 器把移動矢量應(yīng)用于參考幀產(chǎn)生有移動補償?shù)念A(yù)測幀。預(yù)測幀可能不同于當(dāng)前幀，那個差 異被稱為殘留誤差。殘差計算器殘差計算器可能是作為專用數(shù)字邏輯電路、作為在有足夠的速度和帶寬的DSP上 運行的數(shù)字信號處理軟件、作為有限狀態(tài)機或借助任何其它適當(dāng)?shù)姆椒?gòu)成的。殘差計算 器逐個象素確定當(dāng)前幀和預(yù)測幀之間的差異，然后將該差異編碼成數(shù)字視頻位流。用時間 濾波器指導(dǎo)的摻混也能用殘差計算器完成。時間濾波器時間濾波器可能是作為專用數(shù)字邏輯電路、作為在有足夠的速度和帶寬的DSP上 運行的數(shù)字信號處理軟件、作為有限狀態(tài)機或借助任何其它適當(dāng)?shù)姆椒?gòu)成的。時間濾波 器通過確定摻混、插值、和/或其它補償技術(shù)應(yīng)該被用到什么程度來除去時間噪聲。與變更 象素或子象素數(shù)值在一幀的某行或某區(qū)域內(nèi)的空間變化速率空間濾波相比較，時間濾波比 較和變更一個或多個象素或子象素在一段時間內(nèi)的變化速率。摻混(所描述的可仿效的技術(shù))是接收兩個以上輸入數(shù)值、應(yīng)用一個或多個摻混
5參數(shù)并且在輸出產(chǎn)生標(biāo)量數(shù)值的計算，該標(biāo)量值可能，舉例來說，是輸入數(shù)值之間的界限。 在收到兩個以上輸入數(shù)值的實施方案中，它們能表示兩幀或多幀的同一部分，例如，兩幀或 多幀中對應(yīng)象素的亮度數(shù)值。作為替代，它們能表示在較大區(qū)域里的數(shù)值，例如，在兩幀中 對應(yīng)的3X3的象素區(qū)域里的亮度數(shù)值，從而把時間和空間濾波效應(yīng)結(jié)合起來。這個程序 (為了簡單，用雙輸入的情況來舉例說明)可以用方程0 = f(A、B、bPl、bp2、...、bPn)來表 示其中A，B是輸入數(shù)值；Bp” bp2、…、bpn是摻混參數(shù)(可能有任意個，η個)；0是在下列范圍的輸出結(jié)果如果A < B，則A < 0 < B，如果A > B，則B < 0 < Α。依照已經(jīng)嘗試過的一個模型，摻混函數(shù)可以表示成0 = bPiXA+d-bPi) XB0量化器量化器可能是作為專用數(shù)字邏輯電路、作為在有足夠的速度和帶寬的DSP上運行 的數(shù)字信號處理軟件、作為有限狀態(tài)機或借助任何其它適當(dāng)?shù)姆椒?gòu)成的。量化器采取先 前計算的結(jié)果(該結(jié)果可能有更重要的數(shù)值或可能包括比例因子或相似的東西)，而后把 該結(jié)果減少到有限的量子數(shù)之一，即，能被編碼的特定數(shù)值。逆量化器逆量化器可能是作為專用數(shù)字邏輯電路、作為在有足夠的速度和帶寬的DSP上運 行的數(shù)字信號處理軟件、作為有限狀態(tài)機或借助任何其它適當(dāng)?shù)姆椒?gòu)成的。逆量化器獲 取量子序列，而且基于狀態(tài)信息、其它的先驗信息、插值法或其它技術(shù)把數(shù)值擴充回可能有 更重要的數(shù)值或可能包括比例因子或類似的東西的數(shù)值序列。變換/逆變換包括變換/逆變換運算的各種不同的矩陣運算可能是需要的而且可能是作為專 用數(shù)字邏輯電路、作為在有足夠的速度和帶寬的DSP上運行的數(shù)字信號處理軟件、作為有 限狀態(tài)機或借助任何其它適當(dāng)?shù)姆椒?gòu)成的。編碼器編碼器可能是作為專用數(shù)字邏輯電路、作為在有足夠的速度和帶寬的DSP上運行 的數(shù)字信號處理軟件、作為有限狀態(tài)機或借助任何其它適當(dāng)?shù)姆椒?gòu)成的。編碼器可能為 了減少在數(shù)值序列中包含的冗余，借此把該序列壓縮成數(shù)目較少的數(shù)值；為了增加在數(shù)值 序列中包含的冗余，借此逐漸增加對可能在該序列的傳輸期間引進的該序列的錯誤的抵抗 力；或只是為了將信息的一種表示法翻譯成該信息的另一種表示法對輸入數(shù)值序列完成各 種不同的變換。用于視頻處理的一些編碼器包括熵編碼器、變換編碼器(例如，離散余弦變 換(DCT)編碼器)和移動預(yù)估和補償編碼器。在這份討論中，編碼器的特定功能將在一定 條件下被識別，而且單詞“編碼器”或“譯碼器”當(dāng)單獨提及功能清楚的時候可能不被使用。現(xiàn)在參照圖1描述某實施方案的諸方面。圖1所示的組成部分前面已經(jīng)逐個描述 過了。這些塊中每個塊的替代構(gòu)造是熟悉這項技術(shù)的人已知的。幀是被系統(tǒng)100捕獲并且作為輸入幀數(shù)據(jù)101被提供給完成移動預(yù)估和移動補償 的移動處理模塊103的。輸入幀數(shù)據(jù)101也被提供給時間濾波器模塊105和殘差計算器模 塊107。在先前幀和當(dāng)前正在處理的輸入幀數(shù)據(jù)101之間發(fā)生的移動是預(yù)估的，而是補償是
6加給先前幀的每個象素的，從而產(chǎn)生補償幀，該補償幀連同輸入幀數(shù)據(jù)101和經(jīng)時間濾波 105的幀數(shù)據(jù)和/或元數(shù)據(jù)(例如，摻混系數(shù))一起被提供給殘差計算器模塊107。然后，殘 差計算器模塊107在幀數(shù)據(jù)的各種不同版本之間進行摻混或插值，產(chǎn)生能用編碼模塊109 編碼的殘差數(shù)值。為了完成與將來幀進行比較，在給后續(xù)幀編碼期間，編碼幀用幀重建模塊 111重建，產(chǎn)生重建幀113。重建幀113起源于經(jīng)時間濾波的而且在被重建之前完成編碼程 序的整個平衡的輸入數(shù)據(jù)。這些重建幀113是移動處理模塊103用來與輸入幀數(shù)據(jù)101進 行比較的先前幀。依照一些實施方案，經(jīng)過時間濾波105的幀數(shù)據(jù)可能是虛擬的，即，時間濾波器模 塊105提供濾波系數(shù)作為它的輸出，而真實的濾波運算是在飛行時連同殘差計算一起在殘 差計算器模塊107中完成的。依照其它的實施方案，時間濾波器模塊105把適當(dāng)?shù)臑V波系 數(shù)應(yīng)用于輸入幀數(shù)據(jù)101直接產(chǎn)生濾波幀數(shù)據(jù)。圖1的各種不同的模塊可能是作為集成的專用硬件模塊或作為集成的軟件模塊 實現(xiàn)的，或者可能為了易于落實在功能上被進一步分解。舉例來說，移動處理模塊103可能 被分解成分開的移動預(yù)估模塊和移動補償模塊。舉例來說，見圖2，分別為210和220。現(xiàn)在參照圖2描述把圖1的幾個模塊作為實現(xiàn)低級功能性的獨立模塊舉例說明的 實施方案的諸方面。圖2所示的組成部分已經(jīng)在上面?zhèn)€別地描述過。這些塊中每個塊的替 代構(gòu)造是熟悉這項技術(shù)的人已知的。幀被系統(tǒng)200捕獲并且被作為輸入幀數(shù)據(jù)101提供給移動預(yù)估模塊210，后者的輸 出與移動補償模塊220耦合，該移動補償模塊也能非必選地直接接收輸入幀數(shù)據(jù)101。移動 預(yù)估是相對于先前幀按編碼次序完成的。移動補償模塊220完成插值，如果有必要，在殘差 計算模塊230中借助殘差計算完成減法。依照本發(fā)明，時間濾波器模塊225與移動補償模 塊220耦合，而且進一步接收輸入幀數(shù)據(jù)101和把輸出提供給殘差計算模塊230。時間濾 波器模塊225能夠?qū)σ欢〝?shù)目的象素(直到對每個象素)檢查在移動補償基準(zhǔn)和當(dāng)前幀之 間是否加和以那種強度加摻混。摻混可能依照需要被應(yīng)用于幀的某個部份或整個幀。與現(xiàn) 有技術(shù)的解決辦法相反，殘差計算模塊130現(xiàn)在使用來自時間濾波器模塊225的輸出和來 自移動補償模塊220的基準(zhǔn)完成摻混，而且可能進一步使用輸入幀數(shù)據(jù)101完成同一件事。 所以，在一個實施方案中，摻混是由時間濾波器模塊225完成的。然后，系統(tǒng)200讓規(guī)則的 壓縮流繼續(xù)通過變換模塊240 (例如，離散余弦變換(DCT))、量化模塊250、逆量化模塊280 和逆變換模塊245 (例如，逆DCT (IDCT))。與熵編碼模塊270耦合完成對殘差系數(shù)重新排 序的重新排序模塊260與量子化模塊250的輸出連接。幀重建模塊111接收逆變換的輸出 和移動補償幀，而且可能把重建幀在存儲器114中存檔。存儲器114進一步與移動預(yù)估模 塊210和移動補償模塊220耦合。當(dāng)系統(tǒng)200作為集成電路被實現(xiàn)的時候，存儲器114可 能是外部的或內(nèi)部的存儲器。依照實施方案的替代方面的系統(tǒng)300是用圖3舉例說明的。列舉的替代選擇允許 不同的幀或其某些部分在一個或多個移動預(yù)估和移動比較模塊中充當(dāng)參考幀。幀被系統(tǒng)300捕獲并且被作為輸入幀數(shù)據(jù)101提供給移動處理模塊103。輸入幀 數(shù)據(jù)101也被提供給時間濾波器模塊305和殘差計算器模塊107。發(fā)生在先前的輸入幀 和當(dāng)前正在處理的輸入幀數(shù)據(jù)101之間的移動是預(yù)估的，而補償被應(yīng)用于參考幀的每個象 素，從而產(chǎn)生補償幀，該補償幀連同輸入幀數(shù)據(jù)101和經(jīng)過時間濾波305的幀數(shù)據(jù)一起被提供給殘差計算器模塊107。然后，殘差計算器模塊107在幀數(shù)據(jù)的各種不同的版本之間進行 摻混或插值，產(chǎn)生能用編碼模塊109編碼的殘差數(shù)值。為了完成與將來幀比較，將編碼幀用 幀重建模塊111重建，產(chǎn)生重建幀113。重建幀113起源于經(jīng)過時間濾波并且在重建之前完 成編碼程序的整個平衡的輸入數(shù)據(jù)。這些重建幀113是移動處理模塊103用來與輸入幀數(shù) 據(jù)101進行比較的先前幀。開關(guān)306是在硬件中或通過選擇使用軟件讀的儲存器位置提供 的，所以提供給時間濾波器的重建幀113可能與提供給移動處理模塊103的那些相同，或者 可能是與目前提供給移動處理模塊103的那些不同的重建幀或其儲存在存儲器114中的某 些部分，例如，沒有移動補償?shù)闹亟◣?。依照某實施方案的另一些方面的系統(tǒng)400展示在圖4中。在這個實施方案中，時 間濾波器接收移動預(yù)估信息，而不是移動補償信息。幀被系統(tǒng)400捕獲并且被當(dāng)做輸入幀數(shù)據(jù)101提供給移動預(yù)估模塊402，后者的輸 出與移動補償模塊403耦合，該移動補償模塊也能非必選地直接接收輸入幀數(shù)據(jù)101。移動 預(yù)估是相對于先前幀按編碼次序完成的。移動補償模塊403完成插值，如果有必要，在殘差 計算器模塊107中借助殘差計算完成減法。依照本發(fā)明，時間濾波器模塊405與移動預(yù)估 模塊402耦合，而且進一步接收輸入幀數(shù)據(jù)101和把輸出提供給殘差計算器模塊107。時間 濾波器模塊405能夠?qū)γ總€象素檢查在基準(zhǔn)和當(dāng)前幀之間是否加和加哪種強度的摻混。摻 混可能依照需要被應(yīng)用于幀的某部份或整個幀。與現(xiàn)有技術(shù)的解決辦法相反，殘差計算器 模塊107，現(xiàn)在使用來自時間濾波器模塊405的輸出和來自移動補償模塊403的基準(zhǔn)完成 摻混，而且可能進一步使用輸入幀數(shù)據(jù)101來完成同一件事。所以，在一個實施方案中，摻 混是時間濾波器模塊405完成的。然后，系統(tǒng)400讓規(guī)則的壓縮流繼續(xù)通過編碼模塊109。 幀重建模塊111接收編碼模塊109的輸出和移動補償幀而且可能把重建幀在存儲器114中 存檔。存儲器114進一步與移動預(yù)估模塊402和移動補償模塊403耦合。當(dāng)系統(tǒng)400作為 集成電路實現(xiàn)的時候，存儲器114可能是外部的或內(nèi)部的存儲器。如同就圖5的流程圖500進一步描述的那樣，本發(fā)明現(xiàn)在使帶時間濾波的視頻編 碼的完成成為可能。在S510，接收要編碼的幀。在S520，接收一個或多個先前編碼的參考 幀。人們應(yīng)該注意到，接收這樣的幀可能是從存儲器114得到的。在S530，使用移動預(yù)估 從參考幀產(chǎn)生移動補償參考幀。在S540，確定摻混是否是必需的，如果是必需的，則以S250 繼續(xù)運行；否則，以S570繼續(xù)運行。在S550，確定必需的摻混強度。在所揭示的本發(fā)明的 一個實施方案中，而且沒有限制其一般原則的意圖，摻混完成到象素水平。在S560，完成幀 之間的摻混。在S570，檢查是否有附加的幀需要處理，如果有，以S510繼續(xù)運行；否則，運 行結(jié)束。依照關(guān)于所描述的各種不同的實施方案的變化，依據(jù)先前編碼的參考幀產(chǎn)生移動 補償參考幀能在移動預(yù)估器模塊和移動補償器模塊中同時進行，而且在提供時間濾波器模 塊的時間濾波器模塊中接收不同于移動預(yù)估器模塊和移動補償器模塊的參考幀。使用實施方案的諸方面的原則，能節(jié)約可觀的帶寬。傳統(tǒng)的系統(tǒng)對時間濾波器的 帶寬要求是輸入MB (384字節(jié))+參考MB (384字節(jié))+輸出MB (384字節(jié))=1. 125KB/MB。 加之，依照對視頻編碼器的要求，帶寬為輸入MB (384字節(jié))+參考MB (384字節(jié))+輸出碼 /MB ( 10字節(jié))=0. 76KB/MB。因此，傳統(tǒng)系統(tǒng)所需要的總帶寬是每MB大約1. 885KB。反 之，上述的實施方案的諸方面有對組合的時間濾波器和編碼器的帶寬要求輸入MB (384字節(jié))+參考MB (384字節(jié))+輸出碼/MB ( 10字節(jié))=0. 76KB/MB。使用上述的實施方案的 諸方面節(jié)約帶寬大約60%，因為實施方案的諸方面是只使用傳統(tǒng)系統(tǒng)的大約40%的帶寬 獲得類似的結(jié)果。上述的較低的帶寬需求也能對要求編碼設(shè)備有較低的耗電量作出貢獻。較低的帶 寬導(dǎo)致這樣的設(shè)備的個別開關(guān)元素(例如，個別的晶體管)以更有效的操作區(qū)域操作更多 的時間，因為與為了支持高帶寬它們以非常高的頻率操作的時候相比它們以較低的頻率操作。實施方案的其它方面的優(yōu)點是能支持比特率較低的高質(zhì)量視頻。時間濾波器甚至 能被比特率控制用來降低比特率而沒有任何可觀的質(zhì)量犧牲。實施方案的另一些其它方面的優(yōu)點是由于比較少的噪聲和在幀之間的較平滑的 過渡感覺得到視頻質(zhì)量較高。實施方案的另一些其它方面的另一個優(yōu)點是減少編碼流中所需位元數(shù)目并因此 減少所需帶寬的潛力較大，因為時間濾波減少為了表現(xiàn)預(yù)測的當(dāng)前幀和真實的當(dāng)前幀之間 的差異需要編碼的殘差數(shù)據(jù)的數(shù)量，因此減少對壓縮的需求。至此已經(jīng)描述了這項發(fā)明的至少一個實施方案的一些方面，人們將領(lǐng)會到各種不 同的變化、修改和改進對于熟悉這項技術(shù)的人將很容易發(fā)生。這樣的變化、修改和改進傾向 于作為這份揭示的一部份，而且傾向于在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。因此，前面的描述和附 圖僅僅是作為范例。
權(quán)利要求
1.一種帶集成的時間濾波器有傳送編碼幀序列的輸出的視頻編碼器，其中包括 接收輸入幀數(shù)據(jù)的輸入端；接收輸入的輸入幀數(shù)據(jù)并產(chǎn)生濾波幀數(shù)據(jù)的時間濾波器；移動處理模塊，其具有接收起來自編碼幀序列和濾波幀數(shù)據(jù)的重建幀的輸入端，并產(chǎn) 生殘留誤差信號輸出；以及編碼器模塊，其接收殘留誤差信號并產(chǎn)生編碼幀序列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的視頻編碼器，其中移動處理模塊進一步包括 接收重建幀和輸入幀數(shù)據(jù)并產(chǎn)生預(yù)估移動矢量的移動預(yù)估模塊；以及 接收預(yù)估移動矢量并產(chǎn)生移動補償幀數(shù)據(jù)的移動補償模塊；其中 時間濾波器進一步接收用來過濾的移動補償幀數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的視頻編碼器，進一步包括接收編碼幀序列并且把重建幀提供給移動預(yù)估模塊的幀重建模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的視頻編碼器，進一步包括開關(guān)，通過該開關(guān)，時間濾波器接收提供給移動預(yù)估模塊的重建幀或者替換的重建幀。
5.一種視頻編碼方法，該方法包括接收實質(zhì)上同時被編碼成移動預(yù)估模塊和時間濾波器的當(dāng)前幀； 對當(dāng)前幀進行時間濾波； 接收先前編碼的幀； 依據(jù)先前編碼的幀產(chǎn)生重建幀；以及依據(jù)重建幀和當(dāng)前幀確定在重建幀和當(dāng)前幀之間是否該摻混和該完成多少摻混。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，進一步包括 使用重建幀通過摻混進行時間濾波。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，進一步包括依據(jù)提供給移動預(yù)估模塊的重建幀或沒用移動補償?shù)慕惶嬷亟◣羞x擇地對當(dāng)前幀 進行時間濾波。
8.一種視頻編碼器，其中包括為接收來自移動預(yù)估單元的預(yù)估移動矢量而構(gòu)造和安排的移動補償單元； 與所述的移動補償單元耦合的殘差計算單元；以及 與所述的移動補償單元耦合并且能夠接收當(dāng)前視頻幀的時間濾波器單元； 該時間濾波器單元能夠確定對移動補償參考幀和所述當(dāng)前視頻幀之間的摻混的需求 以及所述摻混的強度水平。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的視頻編碼器，其中摻混完成到象素水平。
10.一種用于視頻幀的視頻編碼的方法，該方法包括 接收待編碼的當(dāng)前視頻幀；接收先前編碼的參考幀；依據(jù)所述的先前編碼的參考幀通過使用移動預(yù)估和補償產(chǎn)生移動補償參考幀；以及 基于所述的移動補償參考幀和所述的當(dāng)前視頻幀確定摻混是否是必需的，如果是必需 的則確定所述摻混的強度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述的摻混完成到象素水平。
全文摘要
一種有傳送編碼幀序列的輸出的帶集成的時間濾波器的視頻編碼器，其中包括接收輸入幀數(shù)據(jù)的輸入端；接收從該輸入端輸入的幀數(shù)據(jù)并產(chǎn)生濾波幀數(shù)據(jù)的時間濾波器；接收起源于編碼幀序列的重建幀和來自時間濾波器的濾波幀數(shù)據(jù)并產(chǎn)生殘留誤差信號輸出的移動處理模塊；以及接收輸入幀數(shù)據(jù)和殘留誤差信號并產(chǎn)生編碼幀序列的編碼器模塊。視頻的編碼方法包括接收要實質(zhì)上同時編碼進入移動預(yù)估程序和時間濾波器的當(dāng)前幀；接收先前編碼的參考幀；依據(jù)先前編碼的參考幀產(chǎn)生重建的移動補償參考幀；以及依據(jù)移動補償參考幀和當(dāng)前幀確定在移動補償參考幀和當(dāng)前幀之間是否該摻混和該完成多少摻混。
文檔編號H04N7/50GK102067605SQ200980123913
公開日2011年5月18日 申請日期2009年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月1日
發(fā)明者E·D·平哈索, V·平托, Y·多爾金 申請人:卓瑞公司