專利名稱：使用對于p幀的兩步驟運(yùn)動估算的視頻編碼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種視頻編碼器以及一種參考第一預(yù)測模式中的一個參考圖像以及第二預(yù)測模式中的兩個參考圖像對圖像預(yù)測編碼的方法。
背景技術(shù)：
開始段落中說明的預(yù)測視頻編碼器一般是公知的。例如，MPEG視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)提供了第一預(yù)測模式，其中參考序列的先前圖像對圖像進(jìn)行編碼。這樣，被編碼的圖像稱作P圖像。先前圖像可以是自主編碼的I圖像或另外的P圖像。MPEG標(biāo)準(zhǔn)還提供了第二預(yù)測模式，其中參考序列的先前圖像以及后來圖像對圖像進(jìn)行編碼。這樣，被編碼的圖像稱作B圖像。它們被比P圖像更有效地編碼。
通常將運(yùn)動補(bǔ)償應(yīng)用于相應(yīng)的參考圖像。為此，已知的視頻編碼器包括一個運(yùn)動估算電路，用來搜索表示輸入圖像和相應(yīng)的參考圖像之間的運(yùn)動的運(yùn)動矢量。在第一(P)預(yù)測模式中，將運(yùn)動估算電路用于搜索代表了輸入圖像和先前圖像之間的運(yùn)動的前向運(yùn)動矢量。在第二(B)預(yù)測模式中，將運(yùn)動估算電路用于在幀編碼周期的第一間隔中搜索表示輸入圖像和先前圖像之間的運(yùn)動的前向運(yùn)動矢量，并用于在所述幀編碼周期的第二間隔中搜索表示輸入圖像和后來圖像之間的運(yùn)動的后向運(yùn)動矢量。
發(fā)明目的及概述本發(fā)明的一個目的是進(jìn)一步改善視頻編碼器。
為此，根據(jù)本發(fā)明的視頻編碼器的特征在于運(yùn)動估算電路被安排使用第一(P)預(yù)測模式中的幀編碼周期中的第一個間隔來搜索表示輸入圖像和所述一個參考圖像之間的運(yùn)動的運(yùn)動矢量，并使用所述幀編碼周期中的第二個間隔以加工在第一個間隔中找到的運(yùn)動矢量。
現(xiàn)有技術(shù)的視頻編碼器的運(yùn)動估算電路在第二個(B)預(yù)測模式中的一個幀編碼周期中執(zhí)行兩次運(yùn)動矢量搜索。搜索過程的一次運(yùn)行或發(fā)生被用于產(chǎn)生前向運(yùn)動矢量，另一次運(yùn)行被用于產(chǎn)生后向運(yùn)動矢量。在第一個(P)預(yù)測模式中，只需要搜索前向運(yùn)動矢量。本發(fā)明基于的認(rèn)識是，運(yùn)動估值器可以在P預(yù)測模式中被第二次使用，以進(jìn)一步加工對于前向運(yùn)動矢量的搜索。利用本發(fā)明，與P圖像有關(guān)的運(yùn)動矢量比與B圖像有關(guān)的運(yùn)動矢量更精確。這是有吸引力的，因?yàn)镻圖像通常比B圖像互相之間離開得更寬。
在編碼器的一個實(shí)施例中，其中運(yùn)動估算電路被安排來從多個指定的候選運(yùn)動矢量中搜索一個運(yùn)動矢量，在第二個間隔中的所述候選運(yùn)動矢量由在第一個間隔中找到的運(yùn)動矢量的預(yù)定變量構(gòu)成。
附圖簡述

圖1表示根據(jù)本發(fā)明的視頻編碼器的示意圖。
圖2表示說明視頻編碼器的現(xiàn)有技術(shù)操作的圖。
圖3和4A-4C表示說明根據(jù)本發(fā)明的視頻編碼器的操作的圖。
實(shí)施例描述現(xiàn)在參考MPEG視頻編碼器來描述本發(fā)明。不過，本發(fā)明并不限于遵照MPEG標(biāo)準(zhǔn)的編碼器。圖1表示根據(jù)本發(fā)明的編碼器的示意圖。在本領(lǐng)域中，其基本設(shè)計是已知的。該編碼器包括減法器1、正交變換(例如DCT)電路2、量化器3、變長編碼器4、逆量化器5、逆變換電路6、加法器7、存儲器單元8和運(yùn)動估算和補(bǔ)償電路9。
存儲器單元8包括存儲器81a和81b，其中的每個具有用于存儲參考圖像的容量。存儲器單元還包括兩個開關(guān)83和84。開關(guān)83控制由運(yùn)動估值器讀取所述兩個存儲器中的哪一個。開關(guān)84控制被編碼的圖像存儲到所述兩個存儲器中的哪一個。在編碼器的實(shí)際實(shí)施例中，開關(guān)被作為軟件控制的存儲器尋址操作來實(shí)現(xiàn)。
在視頻編碼領(lǐng)域中眾所周知，不用參考先前編碼圖像而對I圖像自主編碼。減法器1是不起作用的。I圖像被本地解碼，并存儲到存儲器81a或81b之一。參考一個預(yù)測圖像而對P圖像和B圖像進(jìn)行預(yù)測編碼。為此，減法器1從輸入圖像Xi中減去一個運(yùn)動補(bǔ)償預(yù)測圖像Xp，這樣，差被編碼并被發(fā)送。加法器7將被本地解碼的P圖像與預(yù)測圖像相加以更新所存儲的參考圖像。
圖2表示概述編碼器的現(xiàn)有技術(shù)操作的時序圖。該圖給出了在用于對IBBPBBP..序列的連續(xù)幀周期中的開關(guān)83和84的位置。這些幀由編碼類型(I，B，P)和顯示順序來標(biāo)識。I1是第一個幀，B2是第二個幀，B3是第三個幀，P4是第五個幀等。
更具體地，圖2表示I圖像(I1)被寫入存儲器81a(位置a處的開關(guān))。第一個P圖像(P4)被參考所存儲的I圖像(位置a處的開關(guān)83)而預(yù)測編碼，并寫入存儲器81b(位置b處的開關(guān)84)。后來的P圖像(P7，P10，…)被交替讀出并寫入存儲器81a和81b。
參考先前和后來的I或P圖像，對B圖像編碼。注意，這需要圖像的編碼順序與顯示順序不同。其電路在本領(lǐng)域中是公知的，所以圖中未給出。運(yùn)動估算和補(bǔ)償電路9訪問存儲器81a和81b，以(參考先前圖像)產(chǎn)生前向運(yùn)動矢量和(參考后來圖像)產(chǎn)生后向運(yùn)動矢量。為此，開關(guān)在位置a和位置b之間切換。為了簡化起見，圖中所示的所述切換是基于逐幀的。實(shí)際上，切換是基于宏塊等級進(jìn)行的。
運(yùn)動估算電路執(zhí)行一個指定的運(yùn)動矢量搜索過程。所述過程需要讀出各自的存儲器一個指定的次數(shù)，例如N。如圖2所示，B圖像的編碼需要每個幀周期的2N次存儲器訪問。在P編碼模式中，相同的矢量搜索過程需要N次存儲器訪問，而2N次訪問是可用的。本發(fā)明利用該認(rèn)識。為此，運(yùn)動矢量搜索過程對于P圖像執(zhí)行兩個步驟(pass)。在第一個步驟中，利用‘標(biāo)準(zhǔn)’精確來找到運(yùn)動矢量。在第二個步驟中，執(zhí)行相同的過程以進(jìn)一步加工在第一個步驟中找到的運(yùn)動矢量的正確性。圖3給出了兩步驟操作，視情況而定，用‘a(chǎn)’或‘b’表示加工步驟。再次注意，實(shí)際上，基于逐個宏塊來執(zhí)行兩步驟操作。
圖4A-4C表示進(jìn)一步說明兩步驟運(yùn)動估算過程的圖像的各部分。圖4A表示當(dāng)前圖像400要被預(yù)測(P)編碼。該圖像被劃分成宏塊。要被編碼的當(dāng)前宏塊包括一個目標(biāo)401。參考編號41、42、43和44表示在相鄰宏塊的編碼過程中已經(jīng)找到的的運(yùn)動矢量。視情況而定，圖4B和4C表示存儲在存儲器81a和81b中之一的先前I或P圖像402。在先前參考圖像中，目標(biāo)(現(xiàn)在以403表示)在一個不同的位置，并且具有稍微不同的形狀。在本例中，運(yùn)動估值器從多個候選運(yùn)動矢量中搜索最佳運(yùn)動矢量。用于選擇恰當(dāng)?shù)暮蜻x運(yùn)動矢量的各種策略在本領(lǐng)域中是公知的。這里假設(shè)圖4A中的由41、42、43和44表示的運(yùn)動矢量在對于當(dāng)前宏塊的候選運(yùn)動矢量中。圖4B表示第一個運(yùn)動矢量搜索過程步驟的結(jié)果?？梢钥吹?，候選運(yùn)動矢量43提供輸入圖像的當(dāng)前宏塊和參考圖像的相同尺寸的塊404之間的最佳匹配。
在第二步驟中，相同的搜索算法用于不同的候選矢量。更具體地，在第一個步驟中找到的運(yùn)動矢量是一個候選運(yùn)動矢量。其它候選矢量是它的進(jìn)一步加工。這在圖4C中表示，其中43是在第一個步驟中找到的運(yùn)動矢量，并且八個點(diǎn)45表示新的候選運(yùn)動矢量的結(jié)束點(diǎn)。它們與運(yùn)動矢量43相差一個(或者半個)象素。相同的搜索算法現(xiàn)在對于新的候選矢量被執(zhí)行。在本例中，可以看到，塊405與當(dāng)前宏塊最相似。因此，運(yùn)動矢量46是用于產(chǎn)生運(yùn)動補(bǔ)償預(yù)測圖像Xp的運(yùn)動矢量。對于P圖像的兩步驟操作尤其具有吸引力，因?yàn)樗鼮楸菳圖像分開更寬的圖像提供了更精確的運(yùn)動矢量。
本發(fā)明可以概述如下。一個傳統(tǒng)的MPEG視頻編碼器搜索關(guān)于先前圖像的前向運(yùn)動矢量，并搜索關(guān)于后來圖像的后向運(yùn)動矢量，以提供一個用于對B圖像編碼的運(yùn)動補(bǔ)償預(yù)測圖像。這需要對于其中存儲所述圖像的存儲器的2N次訪問。搜索對于P圖像的運(yùn)動矢量需要N次存儲器訪問。本發(fā)明通過在P編碼模式中運(yùn)行兩步驟運(yùn)動矢量搜索來使用剩余容量。在第二個步驟中，在第一個步驟中找到的運(yùn)動矢量的精確度被進(jìn)一步加工。這提供了用于P圖像的更精確的運(yùn)動矢量。
權(quán)利要求
1.一種用于參考第一(P)預(yù)測模式中的一個參考圖像以及第二(B)預(yù)測模式中的兩個參考圖像來對圖像預(yù)測編碼的視頻編碼器，包括一個運(yùn)動估算電路，它使用在第二個(B)預(yù)測模式中的一個幀編碼周期中的第一間隔，來搜索表示一個輸入圖像和所述兩個參考圖像之一之間的運(yùn)動的運(yùn)動矢量，并使用所述幀編碼周期中的第二間隔來搜索表示所述輸入圖像和所述兩個參考圖像中的另一個之間的運(yùn)動的運(yùn)動矢量；其特征在于運(yùn)動估算電路被安排來使用在第一個(P)預(yù)測模式中的所述幀編碼周期中的第一個間隔，來搜索表示一個輸入圖像和所述一個參考圖像之間的運(yùn)動的運(yùn)動矢量，并使用所述幀編碼周期中的第二個間隔來加工在第一個間隔中找到的運(yùn)動矢量。
2.如權(quán)利要求1所述的視頻編碼器，其中運(yùn)動估算電路被安排來從多個指定的候選運(yùn)動矢量中搜索一個運(yùn)動矢量，在第二個間隔中的所述候選運(yùn)動矢量由在第一個間隔中找到的運(yùn)動矢量的預(yù)定變量構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的視頻編碼器，其中在第一個預(yù)測模式中的所述參考圖像是一個圖像序列的先前圖像，在第二個預(yù)測模式中的參考圖像之一是所述序列的先前圖像，在第二個預(yù)測模式中的參考圖像的另一個是所述序列的后來圖像。
4.一種用于參考第一(P)預(yù)測模式中的一個參考圖像以及第二(B)預(yù)測模式中的兩個參考圖像來對圖像預(yù)測編碼的方法，包括步驟在第二個(B)預(yù)測模式中的一個幀編碼周期中的第一間隔中搜索表示一個輸入圖像和所述兩個參考圖像之一之間的運(yùn)動的運(yùn)動矢量，以及在所述幀編碼周期的第二間隔中搜索表示所述輸入圖像和所述兩個參考圖像中的另一個之間的運(yùn)動的運(yùn)動矢量，其特征在于步驟在第一個(P)預(yù)測模式中的幀編碼周期的第一個間隔中搜索表示一個輸入圖像和所述一個參考圖像之間的運(yùn)動的運(yùn)動矢量，并在所述幀編碼周期中的第二個間隔中對在第一個間隔中找到的運(yùn)動矢量進(jìn)行加工。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中搜索一個運(yùn)動矢量的步驟包括從多個指定候選運(yùn)動矢量中選擇一個運(yùn)動矢量，第二個間隔中的所述候選運(yùn)動矢量由在第一個間隔中找到的運(yùn)動矢量的預(yù)定變量構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求4或5所述的方法，其中在第一個預(yù)測模式中的所述參考圖像是一個圖像序列的先前圖像，在第二個預(yù)測模式中的參考圖像之一是所述序列的一個先前圖像，在第二個預(yù)測模式中的參考圖像中的另一個是所述序列的后來圖像。
全文摘要
一個傳統(tǒng)的MPEG視頻編碼器搜索關(guān)于一個先前圖像的前向運(yùn)動矢量以及關(guān)于一個后來圖像的后向運(yùn)動矢量,以提供用于對B圖像編碼的運(yùn)動補(bǔ)償預(yù)測圖像。運(yùn)需要對于其中存儲了所述圖像的存儲器的2N次訪問。搜索對于P圖像的運(yùn)動矢量需要N次存儲器訪問。本發(fā)明通過在P編碼模式中運(yùn)行兩步驟運(yùn)動矢量搜索來使用剩余容量。在第二個步驟中,在第一個步驟中找到的運(yùn)動矢量的精確度被進(jìn)一步加工。這提供了用于P圖像的更精確的運(yùn)動矢量。
文檔編號H03M7/36GK1363186SQ01800150
公開日2002年8月7日 申請日期2001年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月1日
發(fā)明者W·H·A·布呂爾斯 申請人:皇家菲利浦電子有限公司