專利名稱：移動(dòng)圖像編碼裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)圖像編碼裝置和方法，并且尤其涉及如下的移動(dòng)圖像編碼裝置和 方法，在所述移動(dòng)圖像編碼裝置和方法中，圖像幀被同時(shí)以段為單位輸入給段單元編碼模 塊和以宏塊為單位輸入給宏塊單元編碼模塊，并且段單元編碼模塊估計(jì)圖像幀的段的整像 素(整數(shù)像素)運(yùn)動(dòng)并且同時(shí)生成所編碼的圖像幀的段的1/n像素圖像，并且同時(shí)，通過估 計(jì)1/n像素運(yùn)動(dòng)，宏塊單元編碼模塊對(duì)在具有估計(jì)的整像素(整數(shù)像素)運(yùn)動(dòng)的段之內(nèi)的 每個(gè)宏塊進(jìn)行編碼。
背景技術(shù)：
由于數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的固有特性以及對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化的過程中而導(dǎo)致的數(shù) 據(jù)量大幅增長(zhǎng)，通常并不直接使用未壓縮的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，而是使用高效的壓縮方法來壓 縮數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。主要通過使用三種類型的方法來壓縮數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。主要使用減小時(shí)間冗余的方 法、減小空間冗余的方法、以及基于所生成的代碼的統(tǒng)計(jì)特性來減小所生成的代碼的方法。 減小時(shí)間冗余的代表性方法是運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償法，其被用于諸如MPEG或H. 263之類的大多 數(shù)的移動(dòng)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)中。圖1是示出現(xiàn)有H. 264移動(dòng)圖像代碼裝置的框圖。參照?qǐng)D1，H. 264移動(dòng)圖像編碼裝置包括運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元ME 100、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償單元MC 110、幀內(nèi)模式(intra-mode)估計(jì)單元120、變換/量化單元130、逆變換/逆量化單元140、 熵編碼單元150、解塊濾波器160、以及參考圖像存儲(chǔ)單元170。運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元100進(jìn)行從若干片參考圖像中找到運(yùn)動(dòng)矢量的功能，以及進(jìn)行找到 具有最小比特率和誤差的最佳宏塊類型的宏塊模式確定功能。此外，運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元100以宏塊為單位估計(jì)整像素運(yùn)動(dòng)，并且隨后進(jìn)行半像素和 四分之一像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償單元110進(jìn)行基于由運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元100找到的運(yùn)動(dòng)矢量和宏塊模式類 型，來從參考圖像中獲取補(bǔ)償圖像的功能。此處，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償單元110受限于獲取兩圖像間差 異的結(jié)構(gòu)，并且由變換/量化單元130來繼續(xù)進(jìn)行獲取隨后的補(bǔ)償圖像的過程。幀內(nèi)模式估計(jì)單元120進(jìn)行當(dāng)以幀內(nèi)模式編碼宏塊時(shí)，通過從相鄰的和周圍的 塊中進(jìn)行估計(jì)來進(jìn)行選擇最佳幀內(nèi)估計(jì)模式的功能，以及進(jìn)行使用所選擇的幀內(nèi)估計(jì)模 式來從之前編碼的和相鄰的塊中獲取經(jīng)過(subjected to)幀內(nèi)模式估計(jì)的補(bǔ)償圖像的功 能。變換/量化單元130進(jìn)行離散余弦變換，并且進(jìn)行量化所變換的系數(shù)的功能。逆 變換/逆量化單元140進(jìn)行與變換/量化單元130相反的功能。根據(jù)所量化的DCT系數(shù)將會(huì)出現(xiàn)的可能性，熵編碼單元150使用比特分配來進(jìn)行
熵編碼。解塊濾波器160進(jìn)行將通過逆變換/逆量化單元140獲取的復(fù)原圖像改善至更佳圖片質(zhì)量的圖像的功能。在參考圖像存儲(chǔ)單元170中存儲(chǔ)改善后的圖像，并且該改善后 的圖像變?yōu)殡S后輸入圖像的參考圖像。圖2是示出現(xiàn)有H. 264移動(dòng)圖像編碼裝置對(duì)移動(dòng)圖像進(jìn)行編碼的方法的流程圖。參照?qǐng)D2，在步驟S200處，通過估計(jì)整像素、半像素、以及四分之一像素運(yùn)動(dòng)， H. 264移動(dòng)圖像編碼裝置以宏塊為單位對(duì)輸入圖像幀的第一宏塊至第η宏塊進(jìn)行編碼。在 步驟S202處完成了圖像幀的編碼之后，在步驟S204處，H. 264移動(dòng)圖像編碼裝置對(duì)所編碼 的圖像幀進(jìn)行解碼。下面描述H. 264移動(dòng)圖像編碼裝置對(duì)宏塊進(jìn)行編碼的方法。在估計(jì)整像素運(yùn)動(dòng)之 后，H. 264移動(dòng)圖像編碼裝置針對(duì)整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)圖像來估計(jì)半/四分之一像素運(yùn)動(dòng)。接 下來，H. 264移動(dòng)圖像編碼裝置確定模式，并且使用所確定的模式來變換、量化、以及編碼半 /四分之一像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)的圖像。接下來，在S206處，通過內(nèi)插解碼的圖像，H. 264移動(dòng)圖像編碼裝置生成半/四分 之一像素圖像。將生成的半/四分之一像素圖像用來估計(jì)下一個(gè)圖像的運(yùn)動(dòng)。如上面所描述的，除了通過插值來生成半/四分之一像素圖像的功能之外的其他 所有功能均被順序地執(zhí)行，以編碼一個(gè)宏塊。在完成了上一個(gè)宏塊的編碼之后，再開始下一 個(gè)宏塊的編碼。在編碼了所有宏塊之后，獲得根據(jù)編碼的圖像解碼的圖像。通過內(nèi)插解碼 的圖像來生成半/四分之一像素圖像，并且準(zhǔn)備將該半/四分之一像素圖像用于估計(jì)下一 個(gè)圖像的運(yùn)動(dòng)。由于沉重的計(jì)算負(fù)荷，上面描述的H. 264移動(dòng)圖像編碼裝置耗費(fèi)了許多時(shí)間來進(jìn) 行編碼。特別地，諸如運(yùn)動(dòng)估計(jì)、四分之一像素圖像的生成、以及解塊之類的一些過程需要 沉重的計(jì)算負(fù)荷，因而導(dǎo)致編碼時(shí)間的延遲。特別地，諸如H. 264之類的基于塊的編碼裝置將圖像幀劃分為宏塊，并且以宏塊 為單位進(jìn)行編碼。將基于塊的編碼裝置配置為，在編碼了上一個(gè)宏塊之后再編碼下一個(gè)宏 塊。在由對(duì)宏塊進(jìn)行編碼的步驟所構(gòu)成的具體過程比其它過程耗費(fèi)更多執(zhí)行時(shí)間的 情形中，產(chǎn)生了由該具體過程延遲整個(gè)編碼時(shí)間的現(xiàn)象。在具有特別是管線結(jié)構(gòu)的編碼器的情形中，這個(gè)現(xiàn)象嚴(yán)重地影響了性能表現(xiàn)。為 了解決該問題，存在如下問題將需要大量時(shí)間來執(zhí)行的過程的時(shí)間減小到類似于其它過 程所需要的時(shí)間，或者不得不改變編碼器的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種移動(dòng)圖像編碼裝置和方法，其能夠同時(shí)以段為單位 和以宏塊為單位對(duì)圖像幀并行進(jìn)行編碼，從而實(shí)現(xiàn)高速度編碼。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種移動(dòng)圖像編碼裝置和方法，其能夠減小由于在模 塊之間的處理速度上的差異而造成的編碼速度的延遲，并且通過將不同編碼單元應(yīng)用到模 塊中并使用并行處理和管線方案，來實(shí)現(xiàn)高速度編碼。例如，同時(shí)使用圖形處理單元(GPU)和CPU的系統(tǒng)可以具有改進(jìn)的性能表現(xiàn)，這是 因?yàn)镚PU和CPU被并行地執(zhí)行。然而，由CPU和GPU處理的任務(wù)的單元、以及CPU和GPU的處理速度是完全不同的，這是因?yàn)镚PU包括數(shù)十至數(shù)百個(gè)處理單元，而CPU卻只具有一個(gè)非常 高性能表現(xiàn)的處理單元。鑒于移動(dòng)圖像編碼的上述問題，本發(fā)明的一個(gè)目的是，使諸如GPU 和CPU之類的具有不同任務(wù)單元和不同處理速度的兩個(gè)設(shè)備并行，以便兩個(gè)設(shè)備中的一個(gè) 設(shè)備(例如，GPU)處理段單元(即，較大單元)的輸入，而兩個(gè)設(shè)備中的另一個(gè)設(shè)備(例如， CPU)處理宏塊單元的輸入。此外，本發(fā)明的一個(gè)目的是，通過將圖像編碼過程即時(shí)劃分為以 段為單位進(jìn)行處理的過程以及以宏塊為單位進(jìn)行處理的過程以應(yīng)用到并行的結(jié)構(gòu)中，并且 通過提出適用于上述過程的編碼器結(jié)構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)高速編碼。技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)上面的目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種移動(dòng)圖像編碼裝置，其 包括段單元編碼模塊，其用于接收段單元圖像、估計(jì)整像素運(yùn)動(dòng)、并且同時(shí)將由宏塊單元 編碼模塊編碼的圖像生成為1/n像素圖像；以及宏塊單元編碼模塊，其用于以宏塊為單位 從段單元編碼模塊中接收此時(shí)具有估計(jì)的整像素運(yùn)動(dòng)的圖像，并且通過每個(gè)宏塊的1/n像 素運(yùn)動(dòng)估計(jì)來編碼每個(gè)宏塊。此外，在宏塊單元編碼模塊對(duì)具有估計(jì)的整像素運(yùn)動(dòng)的宏塊單元的圖像進(jìn)行編碼 之前，段單元編碼模塊預(yù)先估計(jì)下一個(gè)段的整像素運(yùn)動(dòng)。此外，當(dāng)宏塊單元編碼模塊對(duì)具有估計(jì)的整像素運(yùn)動(dòng)的宏塊單元的圖像進(jìn)行編碼 時(shí)，段單元編碼模塊估計(jì)下一個(gè)段圖像的整像素運(yùn)動(dòng)，并且同時(shí)地且獨(dú)立地生成上一個(gè)段 圖像的1/n像素圖像。此外，段單元編碼模塊包括整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元，其估計(jì)段單元的當(dāng)前圖像幀的 整像素單元的運(yùn)動(dòng)矢量；運(yùn)動(dòng)估計(jì)信息存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)由整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元估計(jì)的信 息；以及1/n像素圖像生成單元，其將由宏塊單元編碼模塊編碼的圖像生成為1/n像素圖像。此外，1/n像素圖像生成單元通過將參考圖像幀放大η倍來生成1/n像素圖像，從 而以1/n像素為間隔估計(jì)由宏塊單元編碼模塊編碼的圖像的運(yùn)動(dòng)。此外，宏塊單元編碼模塊包括l/n像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元，其通過使用在運(yùn)動(dòng)估計(jì)信 息存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)信息，以及由1/n像素圖像生成單元生成的1/n像素 圖像，來估計(jì)當(dāng)前宏塊圖像的1/n像素運(yùn)動(dòng)；變換/量化單元，其對(duì)由1/n像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)單 元估計(jì)的宏塊圖像進(jìn)行變換和量化；熵編碼單元，其對(duì)由變換/量化單元所變換/量化的圖 像進(jìn)行編碼；以及逆變換/逆量化單元，其對(duì)由變換/量化單元所變換/量化的圖像進(jìn)行逆 變換/逆量化。此外，宏塊單元編碼模塊還包括幀內(nèi)模式估計(jì)單元，其用于當(dāng)以幀內(nèi)模式編碼宏 塊圖像時(shí)，通過從相鄰的和周圍的塊中進(jìn)行估計(jì)來選擇最佳幀內(nèi)估計(jì)模式，以及用于使用 所選擇的幀內(nèi)估計(jì)模式來從之前編碼的和相鄰的宏塊中獲取針對(duì)幀內(nèi)模式估計(jì)的補(bǔ)償圖像。此外，并行地進(jìn)行段單元編碼模塊以及宏塊單元編碼模塊的操作。同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種移動(dòng)圖像編碼裝置編碼圖像幀的方法， 其包括下面的步驟(a)使用段單元編碼模塊來估計(jì)圖像幀的段的整像素運(yùn)動(dòng)；(b)使用宏 塊單元編碼模塊，通過段內(nèi)的每個(gè)宏塊的1/n像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)，來以宏塊為單位對(duì)具有估計(jì) 的整像素運(yùn)動(dòng)的圖像幀的段進(jìn)行編碼；以及(c)由段單元編碼模塊生成以宏塊為單位編碼的圖像幀的段的1/n像素圖像。對(duì)順序輸入的圖像幀的段依次進(jìn)行步驟(a)至(C)。此外，對(duì)圖像幀的不同段并行地進(jìn)行步驟(a)、(b)、以及(C)。此外，在步驟(a)估計(jì)第η個(gè)輸入的段的整像素運(yùn)動(dòng)、并且在步驟(c)生成先于第 η個(gè)輸入段以預(yù)定次數(shù)輸入的段的1/η像素圖像的情形中，由段單元編碼模塊同時(shí)進(jìn)行步 驟(a)和(c)。此外，所述方法還包括在步驟(a)之前將圖像幀劃分為N個(gè)段的步驟。此外，步驟(b)包括步驟使用通過在具有由段單元編碼模塊估計(jì)的整像素運(yùn)動(dòng) 的段之內(nèi)的每個(gè)宏塊的1/η像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)而生成的1/η像素圖像，來估計(jì)1/η像素單元的 運(yùn)動(dòng)矢量；對(duì)以所述1/η像素為單位進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)的每個(gè)宏塊進(jìn)行量化，其中所述1/η像素 進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)估計(jì)；并且對(duì)所量化的宏塊進(jìn)行可變長(zhǎng)度編碼。此外，在步驟(c)中生成圖像幀的上一個(gè)段的1/η像素圖像包括生成通過將由宏 塊單元編碼模塊生成的圖像幀之內(nèi)的段的參考圖像幀放大η倍來獲得的圖像。同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種移動(dòng)圖像編碼裝置編碼圖像幀的方法， 包括下面的步驟(a)估計(jì)第一輸入圖像幀的第一段的整像素運(yùn)動(dòng)；(b)通過1/η像素運(yùn)動(dòng) 估計(jì)，對(duì)在具有估計(jì)的整像素運(yùn)動(dòng)的第一段之內(nèi)的每個(gè)宏塊進(jìn)行編碼，并且同時(shí)估計(jì)圖像 幀的第二段的整像素運(yùn)動(dòng)；以及(c)通過1/η像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)，同時(shí)對(duì)在具有估計(jì)的整像素運(yùn) 動(dòng)的第二段之內(nèi)的每個(gè)宏塊進(jìn)行編碼，估計(jì)圖像幀的第三段的整像素運(yùn)動(dòng)，并且生成所編 碼的第一段的1/η像素圖像。此處，在步驟(a)中生成所編碼的第一段的1/η像素圖像指的是生成通過將以宏 塊為單位編碼的第一段的參考圖像幀放大η倍來獲得的圖像。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種其上記錄有編碼圖像幀的程序的記錄介質(zhì)， 其中程序執(zhí)行下面的步驟(a)段單元編碼模塊對(duì)以段為單位輸入的當(dāng)前圖像幀的第三段 的整像素運(yùn)動(dòng)進(jìn)行估計(jì)，并且同時(shí)，生成當(dāng)前圖像幀的第一段的1/η像素圖像，以及(b)通 過1/η像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)，宏塊單元編碼模塊對(duì)具有由段單元編碼模塊估計(jì)的整像素運(yùn)動(dòng)的當(dāng) 前幀的第二段之內(nèi)的每個(gè)宏塊進(jìn)行編碼。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種其上記錄有編碼圖像幀的程序的記錄介質(zhì)， 其中程序執(zhí)行下面的步驟(a)對(duì)以段為單位輸入的當(dāng)前圖像幀的第三段的整像素運(yùn)動(dòng)和 1/η像素運(yùn)動(dòng)進(jìn)行估計(jì)，并且同時(shí)，生成當(dāng)前圖像幀的所編碼的第一段的1/η像素圖像，以 及(b)對(duì)具有以宏塊為單位估計(jì)的整像素運(yùn)動(dòng)和1/η運(yùn)動(dòng)的當(dāng)前圖像幀的第二段進(jìn)行編碼。有益效果根據(jù)本發(fā)明，提供了一種移動(dòng)圖像編碼裝置和方法，其在編碼幀圖像時(shí)通過使用 并行編碼來實(shí)現(xiàn)高速編碼。此外，通過將不同的編碼單元應(yīng)用給模塊，并且通過減小由于模塊之間處理速度 上的差異而導(dǎo)致的編碼速度的延遲，實(shí)現(xiàn)以高速度進(jìn)行編碼。此外，同時(shí)以段為單位和以宏塊為單位并行處理圖像，并且因而減小了編碼所用 的時(shí)間。因此，可以提供能夠改善編碼速度的移動(dòng)圖像編碼裝置和方法。


圖1是示出現(xiàn)有H. 264移動(dòng)圖像編碼裝置的框圖；圖2是示出現(xiàn)有H. 264移動(dòng)圖像編碼裝置編碼移動(dòng)圖像的方法的流程圖；圖3是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)圖像編碼裝置的結(jié)構(gòu)的框圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的編碼圖像幀的方法的流程圖；以及圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的在將圖像幀劃分為三個(gè)段的情形下的編碼方法的流程 圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，從本發(fā)明的以下詳細(xì)描述中，本發(fā)明的關(guān)于其上面描述的目的、技術(shù)配 置、以及操作效果的細(xì)節(jié)內(nèi)容將會(huì)更加清楚地被理解，將參照附圖對(duì)其進(jìn)行描述。圖3是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)圖像編碼裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。參照?qǐng)D3，移動(dòng)圖像編碼裝置包括段單元編碼模塊300，其以段為單位劃分輸入 圖像幀，并且估計(jì)整像素(整數(shù)像素)運(yùn)動(dòng)；以及宏塊單元編碼模塊350，其用于對(duì)在具有 由段單元編碼模塊300估計(jì)的其整像素運(yùn)動(dòng)的段之內(nèi)的每個(gè)模塊進(jìn)行編碼。段單元編碼模塊300用于以段為單位接收?qǐng)D像幀，并且估計(jì)整像素運(yùn)動(dòng)，并且同 時(shí)，生成由宏塊單元編碼模塊350編碼的宏塊的1/n像素圖像。此處，段指的是被垂直劃分 為預(yù)定數(shù)量的圖像幀。1/n像素圖像指的是，通過將由宏塊單元編碼模塊350生成的參考圖 像幀放大兩或者四倍而獲得的圖像，從而在1/2或1/4像素的間隔處估計(jì)運(yùn)動(dòng)信息。此處， η是整數(shù)，并且η可以變成諸如在H. 264的情形中的2或4之類的2的倍數(shù)。段單元編碼模塊300包括整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元302、運(yùn)動(dòng)估計(jì)信息存儲(chǔ)單元304、 以及1/n像素圖像生成單元306。整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元302將當(dāng)前輸入圖像幀劃分為預(yù)定數(shù)量的段，并且以整像素 (整數(shù)像素)為單位估計(jì)具有段單元的當(dāng)前圖像幀的運(yùn)動(dòng)矢量。此處，應(yīng)當(dāng)將段理解為在時(shí)間上劃分段以處理圖像的概念，而非在時(shí)間上劃分連 續(xù)圖像數(shù)據(jù)的概念。也就是說，即使在圖像數(shù)據(jù)形成一個(gè)場(chǎng)景的情形中，在將圖像數(shù)據(jù)劃 分為具體部分并在時(shí)間上使用優(yōu)先關(guān)系處理這些部分的情形中，也可以將每個(gè)部分理解為 段。也就是說，整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元302計(jì)算在用具體大小劃分的段之前或之后的參 考幀的具有預(yù)定大小的段的整像素運(yùn)動(dòng)的成本價(jià)值，并且進(jìn)行整像素搜索。此處，成本價(jià)值 可以包括絕對(duì)差的絕對(duì)差和(SAD)值。此處，運(yùn)動(dòng)信息是x、y形式的矢量信息，并且該運(yùn)動(dòng)信息指示在圖像幀之內(nèi)的塊 從上一個(gè)參考圖像幀以2-D形式移動(dòng)的量。因此，整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元將運(yùn)動(dòng)信息估計(jì)為 像素間隔分辨率。運(yùn)動(dòng)估計(jì)信息存儲(chǔ)單元304存儲(chǔ)由整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元302估計(jì)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)信 肩、ο1/n像素圖像生成單元306生成由宏塊單元編碼模塊350編碼的宏塊的1/n像素 圖像。此處，由宏塊單元編碼模塊350編碼的宏塊可以是段內(nèi)的宏塊，而該段先于由整像素 運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元302估計(jì)的整像素運(yùn)動(dòng)的段。此外，η是整數(shù)，并且在H. 264的情形下η可以是諸如2或4之類的2的倍數(shù)。為了便于描述，在下文中將1/n像素圖像生成單元306稱為半/四分之一像素圖 像生成單元。半/四分之一像素圖像生成單元306用作生成通過將由宏塊單元編碼模塊350 生成的參考圖像幀放大兩或四倍來獲得的圖像，以為了以1/2或1/4像素為間隔估計(jì)運(yùn)動(dòng)
fn息ο半/四分之一像素圖像生成單元306進(jìn)行下面的功能將通過宏塊單元編碼模塊 350的逆變換/逆量化單元360獲取的恢復(fù)圖像改善至具有更佳圖片質(zhì)量的圖像。改善后 的圖像變成接下來輸入的圖像的參考圖像。通過在具有由段單元編碼模塊300估計(jì)的其整像素運(yùn)動(dòng)的段之內(nèi)的每個(gè)宏塊的 1/n像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)，宏塊單元編碼模塊350以宏塊為單位進(jìn)行編碼。此處，1/n像素運(yùn)動(dòng)估 計(jì)包括半像素(1/2像素)運(yùn)動(dòng)估計(jì)、四分之一像素(1/4像素)運(yùn)動(dòng)估計(jì)等等。宏塊單元編碼模塊350包括l/n像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元352、變換/量化單元354、幀 內(nèi)模式估計(jì)單元356、逆變換/逆量化單元360、以及熵編碼單元358。1/n像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元352通過使用在段單元編碼模塊300的運(yùn)動(dòng)估計(jì)信息存儲(chǔ) 單元304中存儲(chǔ)的整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)信息，以及由1/n像素圖像生成單元306生成的1/n像 素圖像，來估計(jì)當(dāng)前宏塊的1/n像素運(yùn)動(dòng)。為了便于描述，在下文中將1/n像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元352稱為半/四分之一像素運(yùn) 動(dòng)估計(jì)單元。通過使用整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)信息和半/四分之一像素圖像，半/四分之一像素運(yùn)動(dòng) 估計(jì)單元352以當(dāng)前宏塊的1/2和1/4像素為間隔估計(jì)運(yùn)動(dòng)信息。變換/量化單元3M變換和量化由1/n像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元352估計(jì)的宏塊。艮口， 變換/量化單元3M用作進(jìn)行離散余弦變換并且量化所變換的系數(shù)。逆變換/逆量化單元360進(jìn)行與變換/量化單元3M相反的功能。根據(jù)由變換/量化單元3M量化的DCT系數(shù)出現(xiàn)的可能性，熵編碼單元358進(jìn)行 熵編碼比特分配。幀內(nèi)模式估計(jì)單元356當(dāng)以幀內(nèi)模式編碼宏塊時(shí)通過從相鄰的和周圍的塊中進(jìn) 行估計(jì)來選擇最佳幀內(nèi)估計(jì)模式，并且通過使用所選擇的幀內(nèi)估計(jì)模式，從之前編碼的和 相鄰的宏塊中獲取經(jīng)過幀內(nèi)模式估計(jì)的補(bǔ)償圖像。按以上描述配置的段單元編碼模塊300和宏塊單元編碼模塊350并行地執(zhí)行。段 單元編碼模塊300和宏塊單元編碼模塊350優(yōu)選操作為同時(shí)處理不同的段。在下文中，參照?qǐng)D4和圖5來描述編碼裝置的操作。為了方便描述，在下面描述宏塊單元編碼模塊進(jìn)行半/四分之一像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)、 以及段單元編碼模塊生成由宏塊單元編碼模塊編碼的段的半/四分之一像素圖像的示例。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的對(duì)圖像幀進(jìn)行編碼的方法的流程圖。在下文中，將圖像 幀被劃分為三個(gè)段的情形作為示例描述。參照?qǐng)D4，在步驟S400處，段單元編碼模塊估計(jì)以段為單位輸入的圖像幀的第一 段的整像素運(yùn)動(dòng)。在步驟S402b處，通過半/四分之一像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)，宏塊單元編碼模塊對(duì)在具有估計(jì)的整像素運(yùn)動(dòng)的第一段之內(nèi)的每個(gè)宏塊進(jìn)行編碼。當(dāng)執(zhí)行步驟S402b時(shí)，在步驟S40M處，段單元編碼模塊估計(jì)圖像幀的第二段的整 像素運(yùn)動(dòng)。同時(shí)并行地執(zhí)行步驟S4(^a和S402b。接下來，在步驟S404b處，通過半/四分之一像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)，宏塊單元編碼模塊對(duì) 在具有估計(jì)的整像素運(yùn)動(dòng)的第二段之內(nèi)的每個(gè)宏塊進(jìn)行編碼。當(dāng)執(zhí)行步驟S404b時(shí)，在步驟S4(Ma處，段單元編碼模塊估計(jì)圖像幀的第三段的整 像素運(yùn)動(dòng)，并且同時(shí)，生成在步驟S402b處編碼的第一段的半/四分之一像素圖像。優(yōu)選同時(shí)地來并行執(zhí)行步驟S4(Ma和S404b。在步驟S406處直到完成了當(dāng)前圖像幀的第三段的整像素運(yùn)動(dòng)之后，在步驟S408a 處，段單元編碼模塊將下一個(gè)輸入圖像幀劃分為三個(gè)段；估計(jì)當(dāng)前圖像幀的第一段的整像 素運(yùn)動(dòng)；并且同時(shí)，生成在步驟S404b處編碼的第一段的半/四分之一像素圖像。當(dāng)執(zhí)行步驟S406時(shí)，在步驟S408b處，通過半/四分之一像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)，宏塊單元 編碼模塊對(duì)在具有估計(jì)的整像素運(yùn)動(dòng)的第三段之內(nèi)的每個(gè)宏塊進(jìn)行編碼。段單元編碼模塊和宏塊單元編碼模塊執(zhí)行上面的過程，直到完成了相應(yīng)圖像信號(hào) 的輸入為止。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的將圖像幀劃分為三個(gè)段的情形中的編碼方法的流程圖。參照?qǐng)D5，一個(gè)圖像幀由M個(gè)宏塊組成，并且一個(gè)段由M/3個(gè)宏塊組成。將移動(dòng)圖像編碼裝置劃分為宏塊單元編碼模塊500和段單元編碼模塊550，并且 在兩個(gè)編碼模塊中并行執(zhí)行編碼。S卩，優(yōu)選同時(shí)地，宏塊單元編碼模塊500進(jìn)行編碼，并且段單元編碼模塊550估計(jì) 整像素運(yùn)動(dòng)560并獨(dú)立地生成半/四分之一像素圖像570。宏塊單元編碼模塊500順序地編碼(510)在第一段中包含的第一宏塊至第M/3宏 塊，并且在編碼了第一段中包含的每個(gè)宏塊之后，再編碼(520)第二段中包含的宏塊。在下面描述宏塊單元編碼模塊500編碼每個(gè)宏塊的方法。整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元對(duì) 具有以半/四分之一像素為單位估計(jì)的整像素運(yùn)動(dòng)的第一段的相應(yīng)宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行 估計(jì)。接下來，宏塊單元編碼模塊對(duì)具有以半/四分之一像素為單位估計(jì)的其運(yùn)動(dòng)的每 個(gè)宏塊進(jìn)行變換和量化，并且對(duì)量化的宏塊執(zhí)行可變長(zhǎng)度編碼。然而，在宏塊單元編碼模塊執(zhí)行之前，必須先執(zhí)行半/四分之一像素圖像以及整 像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)結(jié)果。為此目的，整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元估計(jì)下一個(gè)段的整像素運(yùn)動(dòng)，該段是在時(shí)間上先 于宏塊單元編碼模塊中編碼的段的一個(gè)段。此外，由于針對(duì)所編碼的段必須對(duì)圖像應(yīng)用內(nèi)插，因此半/四分之一像素圖像生 成單元生成現(xiàn)在正被編碼的段之前剛被編碼的段的半/四分之一像素圖像。因此，當(dāng)宏塊單元編碼模塊以宏塊為單位編碼(500)當(dāng)前圖像幀的第一段時(shí)，整 像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元估計(jì)(562)當(dāng)前圖像幀的第二段的整像素運(yùn)動(dòng)，并且半/四分之一像素 圖像生成單元生成(57 上一個(gè)圖像幀的第三段的半/四分之一像素圖像。在完成了上面的過程之后，宏塊單元編碼模塊編碼(520)在當(dāng)前圖像幀的第二段 之內(nèi)的每個(gè)宏塊，整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元估計(jì)(564)當(dāng)前圖像幀的第三段的整像素運(yùn)動(dòng)，并且半/四分之一像素圖像生成單元生成(574)當(dāng)前圖像幀的第一段的半/四分之一像素圖像。接下來，宏塊單元編碼模塊編碼(530)在當(dāng)前圖像幀的第三段之內(nèi)的每個(gè)宏塊， 整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元估計(jì)(566)下一個(gè)圖像幀的第一段的整像素運(yùn)動(dòng)，并且半/四分之一 像素圖像生成單元生成(576)當(dāng)前圖像幀的第二段的半/四分之一像素圖像。如上面描述的，當(dāng)以宏塊為單位編碼第二段時(shí)，同時(shí)進(jìn)行第三段的當(dāng)前圖像幀的 整像素運(yùn)動(dòng)的估計(jì)以及當(dāng)前圖像幀的第一段的半/四分之一像素圖像的生成。用于編碼的 時(shí)間是在“宏塊單元編碼時(shí)間”、“整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)時(shí)間”、以及“半/四分之一像素圖像生成 時(shí)間”當(dāng)中的最大值。如上面描述的，對(duì)每個(gè)段順序地執(zhí)行估計(jì)整像素運(yùn)動(dòng)、編碼每個(gè)宏塊、以及生成半 /四分之一像素圖像的過程。同時(shí)，對(duì)每個(gè)段順序地執(zhí)行所有過程，但這些段是被分開并處 理的。因此，可以在對(duì)一個(gè)段執(zhí)行所有過程之前初始化下一個(gè)段的過程，并且從而同時(shí)并行 地執(zhí)行多個(gè)段的操作。如上面描述的，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員可以理解的是，在不改變本發(fā)明的技術(shù)精神 或者必要特征的情況下，可以以各種細(xì)節(jié)的形式來實(shí)施本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解 的是，從所有方面而言，上面描述的實(shí)施例都是說明性的而非限制性的。由所附權(quán)利要求而 非細(xì)節(jié)描述來界定本發(fā)明的范圍，并且本發(fā)明應(yīng)當(dāng)被解釋為涵蓋通過所附權(quán)利要求和其對(duì) 等體的含義和范圍推導(dǎo)出的所有修改或變更。工業(yè)實(shí)用性如上面描述的，根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)圖像編碼裝置和方法適用于移動(dòng)圖像編碼技 術(shù)，由于其在對(duì)圖像幀進(jìn)行編碼的過程中使用并行編碼，因此實(shí)現(xiàn)了高速編碼。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)圖像編碼裝置，其包括段單元編碼模塊，其用于接收段單元圖像、估計(jì)整像素運(yùn)動(dòng)、并且將由宏塊單元編碼模 塊編碼的圖像生成為1/n像素圖像；以及宏塊單元編碼模塊，其用于以宏塊為單位從所述段單元編碼模塊中接收具有所估計(jì)的 整像素運(yùn)動(dòng)的所述圖像，并且通過每個(gè)宏塊的1/n像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)來對(duì)所述每個(gè)宏塊進(jìn)行編碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)圖像編碼裝置，其中，在所述宏塊單元編碼模塊對(duì)具有所述估計(jì)的整像素運(yùn)動(dòng)的所述宏塊單元的圖像進(jìn)行 編碼之前，所述段單元編碼模塊預(yù)先估計(jì)下一個(gè)段的整像素運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)圖像編碼裝置，其中，當(dāng)所述宏塊單元編碼模塊對(duì)具有所述估計(jì)的整像素運(yùn)動(dòng)的所述宏塊單元的圖像進(jìn)行 編碼時(shí)，所述段單元編碼模塊估計(jì)下一個(gè)段圖像的整像素運(yùn)動(dòng)，并且同時(shí)地且獨(dú)立地生成 上一個(gè)段圖像的1/n像素圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)圖像編碼裝置，其中，所述段單元編碼模塊包括 整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元，其用于估計(jì)段單元的當(dāng)前圖像幀的整像素單元的運(yùn)動(dòng)矢量； 運(yùn)動(dòng)估計(jì)信息存儲(chǔ)單元，其用于存儲(chǔ)由所述整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元估計(jì)的信息；以及 1/n像素圖像生成單元，其用于將由所述宏塊單元編碼模塊編碼的圖像生成為所述1/η像素圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的移動(dòng)圖像編碼裝置，其中，所述1/n像素圖像生成單元通過將參考圖像幀放大η倍以生成所述1/n像素圖像，來 以1/n像素為間隔估計(jì)由所述宏塊單元編碼模塊編碼的所述圖像的運(yùn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的移動(dòng)圖像編碼裝置，其中，所述宏塊單元編碼模塊包括 1/n像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元，其用于通過使用在所述運(yùn)動(dòng)估計(jì)信息存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的所述整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)信息、以及由所述1/n像素圖像生成單元生成的所述1/n像素圖像，來估計(jì) 所述當(dāng)前宏塊圖像的1/n像素運(yùn)動(dòng)；變換/量化單元，其用于對(duì)由所述1/n像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元估計(jì)的所述宏塊圖像進(jìn)行變 換和量化；熵編碼單元，其用于對(duì)由所述變換/量化單元所變換和量化的所述圖像進(jìn)行編碼；以及逆變換/逆量化單元，其用于對(duì)由所述變換/量化單元所變換和量化的所述圖像進(jìn)行 逆變換和逆量化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的移動(dòng)圖像編碼裝置，其中，所述宏塊單元編碼模塊還包括 幀內(nèi)模式估計(jì)單元，其用于當(dāng)以幀內(nèi)模式對(duì)所述宏塊圖像進(jìn)行編碼時(shí)，通過根據(jù)相鄰的和周圍的塊進(jìn)行估計(jì)來選擇最佳幀內(nèi)估計(jì)模式，以及用于使用所選擇的幀內(nèi)估計(jì)模式來 從先前編碼的和相鄰的宏塊中獲取經(jīng)過幀內(nèi)模式估計(jì)的補(bǔ)償圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)圖像編碼裝置，其中，同時(shí)地并且并行地執(zhí)行所述段單元編碼模塊和所述宏塊單元編碼模塊的操作。
9.一種通過移動(dòng)圖像編碼裝置對(duì)圖像幀進(jìn)行編碼的方法，所述方法包括以下步驟 (a)使用段單元編碼模塊來估計(jì)所述圖像幀的段的整像素運(yùn)動(dòng)；(b)使用宏塊單元編碼模塊，通過所述段內(nèi)的每個(gè)宏塊的1/n像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)，來以宏塊 為單位對(duì)具有估計(jì)的整像素運(yùn)動(dòng)的所述圖像幀的段進(jìn)行編碼；以及(c)由所述段單元編碼模塊生成以所述宏塊為單位編碼的所述圖像幀的段的1/n像素 圖像。其中，對(duì)順序輸入的圖像幀的段依次執(zhí)行所述步驟(a)至(C)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，對(duì)所述圖像幀的不同段并行地執(zhí)行所述步驟(a)、(b)和(C)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在所述步驟(a)中估計(jì)第η個(gè)輸入的段的整像素運(yùn)動(dòng)、并且所述步驟(c)中生成比所 述第η個(gè)輸入的段早預(yù)定個(gè)輸入的段的1/n像素圖像的情形中，由所述段單元編碼模塊同 時(shí)執(zhí)行所述步驟(a)和(c)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括在所述步驟(a)之前將所述圖像幀劃分為N個(gè)段的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述步驟(b)包括以下步驟使用通過在具有由所述段單元編碼模塊估計(jì)的所述整像素運(yùn)動(dòng)的所述段之內(nèi)的每個(gè) 宏塊的1/n像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)而生成的所述1/n像素圖像，來估計(jì)1/n像素單元的運(yùn)動(dòng)矢量； 對(duì)具有以具有所估計(jì)的運(yùn)動(dòng)的所述1/n像素為單位估計(jì)的運(yùn)動(dòng)的每個(gè)宏塊進(jìn)行量化；以及對(duì)所量化的宏塊執(zhí)行可變長(zhǎng)度編碼。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在所述步驟(c)中生成所述圖像幀的上一個(gè)段 的1/n像素圖像包括生成通過將由所述宏塊單元編碼模塊生成的所述圖像幀之內(nèi)的所述段的參考圖像幀 放大η倍而獲得的圖像。
15.一種通過移動(dòng)圖像編碼裝置來對(duì)圖像幀進(jìn)行編碼的方法，所述方法包括以下步驟(a)估計(jì)第一輸入圖像幀的第一段的整像素運(yùn)動(dòng)；(b)通過1/n像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)，對(duì)在具有所估計(jì)的整像素運(yùn)動(dòng)的所述第一段之內(nèi)的每個(gè) 宏塊進(jìn)行編碼，并且同時(shí)估計(jì)所述圖像幀的第二段的整像素運(yùn)動(dòng)；以及(c)通過1/n像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)，對(duì)在具有所述估計(jì)的整像素運(yùn)動(dòng)的所述第二段之內(nèi)的每 個(gè)宏塊進(jìn)行編碼，估計(jì)所述圖像幀的第三段的整像素運(yùn)動(dòng)，并且同時(shí)生成所編碼的第一段 的1/n像素圖像。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中，在所述步驟(a)中生成所述編碼的第一段的1/n像 素圖像包括生成通過將以所述宏塊為單位編碼的所述第一段的參考圖像幀放大η倍而獲得的圖像。
17.一種在其上記錄有對(duì)圖像幀進(jìn)行編碼的程序的記錄介質(zhì)，所述程序被配置為執(zhí)行 以下步驟(a)經(jīng)由段單元編碼模塊對(duì)以段為單位輸入的當(dāng)前圖像幀的第三段的整像素運(yùn)動(dòng)進(jìn)行 估計(jì)、并且同時(shí)生成所述當(dāng)前圖像幀的第一段的1/n像素圖像；以及(b)經(jīng)由宏塊單元編碼模塊，通過1/n像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)，對(duì)具有經(jīng)由所述段單元編碼模塊 估計(jì)的整像素運(yùn)動(dòng)的所述當(dāng)前幀的第二段之內(nèi)的每個(gè)宏塊進(jìn)行編碼。
18. 一種在其上記錄有對(duì)圖像幀進(jìn)行編碼的程序的記錄介質(zhì)，所述程序被配置為執(zhí)行 以下步驟(a)對(duì)以段為單位輸入的當(dāng)前圖像幀的第三段的1/n像素運(yùn)動(dòng)和整像素運(yùn)動(dòng)進(jìn)行估 計(jì)，并且同時(shí)生成所述當(dāng)前圖像幀的編碼的第一段的1/n像素圖像；以及(b)對(duì)具有以宏塊為單位估計(jì)的1/n運(yùn)動(dòng)和整像素運(yùn)動(dòng)的所述當(dāng)前圖像幀的第二段進(jìn) 行編碼。
全文摘要
本發(fā)明涉及移動(dòng)圖像編碼裝置和方法，其包括同時(shí)地并行運(yùn)行相應(yīng)的模塊，即段單元編碼模塊，其中，將輸入圖像幀劃分為段單元并且估計(jì)整像素(整數(shù)像素)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)針對(duì)在編碼模塊中編碼的圖像的段來生成1/n像素圖像；以及宏塊單元編碼模塊，其中，將在段單元編碼模塊中估計(jì)整像素運(yùn)動(dòng)的圖像幀的段接收為宏塊單元形式的輸入，并且通過1/n像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)來以宏塊為單位進(jìn)行編碼。通過將編碼單元分成不同的模塊并且使用并行處理和管線技術(shù)，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)高速編碼，并減小由于相應(yīng)模塊的處理速度的差異而導(dǎo)致的編碼速率的延遲。
文檔編號(hào)H04N7/32GK102150431SQ200980135746
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2009年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月11日
發(fā)明者裴泰眠 申請(qǐng)人:Sk電信有限公司