專利名稱：運動圖像編碼方法、運動圖像解碼方法、運動圖像編碼裝置、運動圖像解碼裝置、程序以及 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及運動圖像編碼時所使用的濾波器，尤其涉及適用于通過對差分脈沖編碼調(diào)制中的預(yù)測信號和量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行重構(gòu)而得到的信號的濾波器。

背景技術(shù)：
為了進(jìn)行運動圖像數(shù)據(jù)的壓縮，從而開發(fā)了多種運動圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)。作為運動圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)的例子，可以列舉出被稱作H.26x的ITU-T標(biāo)準(zhǔn)，以及被稱作MPEG-x的ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)。最新的運動圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)是被稱作H.264/MPEG-4AVC的標(biāo)準(zhǔn)。
這些標(biāo)準(zhǔn)全部是基于由以下所示的多個主要階段構(gòu)成的混合運動圖像編碼的標(biāo)準(zhǔn)。
(a)為了針對每個獨立的運動圖像幀以塊為單元進(jìn)行其中的數(shù)據(jù)壓縮，而將各個運動圖像幀劃分為二維的像素塊的階段 (b)針對各個塊適用時間空間預(yù)測方法，通過將空域中的預(yù)測誤差轉(zhuǎn)換為頻域，來對時間空間運動圖像信息進(jìn)行無相關(guān)化，從而獲得系數(shù)的階段 (c)通過對得到的系數(shù)進(jìn)行量化，來減少總數(shù)據(jù)量的階段 (d)通過利用熵編碼對量化系數(shù)和預(yù)測參數(shù)進(jìn)行編碼，從而壓縮剩余數(shù)據(jù)的階段 也就是說，最新的運動圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)采用了差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM)方法，該差分脈沖編碼調(diào)制方法是根據(jù)輸入運動圖像序列的塊和編碼后的塊(一部分被解碼的圖像)，僅傳輸與預(yù)測結(jié)果的差分。能夠利用于這種運動圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)測方法之一就是運動補償預(yù)測。在該預(yù)測方法之中，為了描述對象物體以及/或者由于攝像機的運動而造成的圖像的位移，從而針對運動圖像數(shù)據(jù)的各個塊而至少確定一個運動矢量。根據(jù)被確定的運動矢量，至少從某種程度上能夠從編碼后的塊的圖像內(nèi)容中預(yù)測某個塊中的圖像內(nèi)容。預(yù)測圖像內(nèi)容和實際輸入圖像內(nèi)容的差分被稱作預(yù)測誤差，其取代實際的輸入圖像的內(nèi)容，而與運動矢量一起被編碼。這樣，能夠針對幾乎所有的“自然的”運動圖像序列大幅度地減少編碼信息量。
圖1是示出按照H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)的以往的運動圖像編碼裝置的方框圖。從整體上來看，運動圖像編碼裝置包括用于求出差分的減法器110，該差分是運動圖像(輸入信號)的編碼對象塊和根據(jù)被存儲在存儲器140中的編碼后塊(局部被解碼的圖像)而獲得的該編碼對象塊的預(yù)測塊之間的差分。因此，存儲器140作為能夠?qū)膶ο笮盘栔岛驮诖酥暗男盘柹傻念A(yù)測信號進(jìn)行比較的延遲部來工作。轉(zhuǎn)換/量化部120將獲得的預(yù)測誤差從空域轉(zhuǎn)換為頻域，并對獲得的系數(shù)進(jìn)行量化。熵編碼部190對量化系數(shù)進(jìn)行熵編碼。
局部解碼圖像由被設(shè)置在運動圖像編碼裝置中的解碼部來提供。解碼部以與編碼步驟相反的順序來進(jìn)行處理。逆量化/逆轉(zhuǎn)換部130對量化系數(shù)進(jìn)行逆量化，并對逆量化系數(shù)進(jìn)行逆轉(zhuǎn)換。加法器135為了生成局部解碼圖像，而使解碼誤差與預(yù)測信號相加。
通過量化，量化噪聲被疊加于重構(gòu)運動圖像信號。由于是以塊為單位的編碼，因此被疊加的噪聲會經(jīng)常具有分塊特性，從而出現(xiàn)刺眼的情況。為了減輕分塊特性，而對各個重構(gòu)宏塊適用解塊濾波器137。解塊濾波器137被適用于對預(yù)測信號和量化預(yù)測誤差信號相加后的重構(gòu)信號。解塊信號為解碼信號，一般是被表示出來的。在H.264/AVC的一部分采用了解塊濾波器137。在分塊噪聲的程度高的情況下，采用較強的低通濾波器。另外，在分塊噪聲的程度低的情況下，采用較弱的低通濾波器。低通濾波器的強度由預(yù)測信號和量化預(yù)測誤差信號來決定。解塊濾波器137具有以下所示的兩個優(yōu)點。
1.塊的邊緣被平滑化，這樣，在主觀上解碼圖像的畫質(zhì)得到了改善。
2.由于濾波完畢的宏塊被用于后續(xù)圖像的運動補償預(yù)測，因此，通過濾波而預(yù)測誤差減小，這樣，編碼效率得到了改善。
畫面內(nèi)預(yù)測宏塊在這種狀況下可以說是一種特殊的情況。由于這些畫面預(yù)測宏塊是在被顯示前而被濾波的，因此，畫面內(nèi)預(yù)測是通過利用濾波前的重構(gòu)宏塊而被執(zhí)行的。
作為針對垂直方向上的塊的邊界的分塊的例子，可以舉例示出利用四個系數(shù)的線性解塊濾波器。該濾波器被適用于輸入樣本p2、p1、p0、q0、q1以及q2。在此，例如p0和q0是該塊邊界上相鄰的兩個像素，p1以及q1是與p0和q0相鄰的像素。關(guān)于作為濾波輸出的p0，new以及q0，new的定義，p0，new被定義為p0，new＝(p2-(p1＜＜1)+(p0+q0+1)＞＞1)＞)1，q0，new被定義為q0，new＝(q2-(q1＜＜1)+(q0+p0+1)＞＞1)＞＞1。
運動圖像編碼裝置中所采用的預(yù)測類型是根據(jù)宏塊是以“畫面間”模式和“畫面內(nèi)”模式中的哪種模式被編碼而被決定的。在H.264/AVC運動圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)中，要想以“畫面內(nèi)”模式來預(yù)測后續(xù)的宏塊，則采用基于同一圖像內(nèi)的已編碼的宏塊的預(yù)測方法。在“畫面內(nèi)”模式中采用在連續(xù)的多個幀的相同位置上的塊之間的運動補償預(yù)測。
只有畫面內(nèi)編碼圖像(I類型圖像)能夠在不參考已解碼圖像的情況下進(jìn)行解碼。I類型圖像的編碼運動圖像序列對錯誤具有耐受性。而且，作為能夠隨機訪問的，且朝向編碼數(shù)據(jù)的比特流的進(jìn)入點，也提供了這些I類型圖像，所述能夠隨機訪問具體而言是指，能夠訪問編碼運動圖像序列內(nèi)的I類型圖像。由畫面內(nèi)幀預(yù)測部150所進(jìn)行的處理的畫面內(nèi)模式和由運動補償預(yù)測部160所進(jìn)行的處理的畫面間模式之間的切換，可以由畫面內(nèi)/畫面間開關(guān)180來控制。
在“畫面間”模式中，通過采用運動補償預(yù)測，從而能夠從與以前的幀相同的位置上的塊中預(yù)測宏塊。該預(yù)測由運動預(yù)測部170來執(zhí)行，并接收對象輸入信號和局部解碼圖像。通過運動預(yù)測從而求出二維的運動矢量，以示出對象塊和已解碼幀中相同位置的塊之間的位移。根據(jù)被預(yù)測的運動，運動補償預(yù)測部160提供預(yù)測信號。
為了對預(yù)測精度進(jìn)行最佳化，因此可以以1/2像素精度以及1/4像素精度等小數(shù)像素精度來求。小數(shù)像素精度的運動矢量可以示出已解碼的幀內(nèi)的可以利用的像素值所不存在的位置，也就是說可以示出小數(shù)像素位置。因此，為了進(jìn)行運動補償而需要進(jìn)行像素值的空間插值。這將由內(nèi)插濾波器162來實現(xiàn)。為了得到小數(shù)像素位置的像素值，因而按照H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)，適用具有固定濾波系數(shù)的6抽頭維納內(nèi)插濾波器和雙線性濾波器。
在“畫面內(nèi)”編碼模式和“畫面間”編碼模式中，對象輸入信號和預(yù)測輸入信號之間的差分由轉(zhuǎn)換/量化部120來轉(zhuǎn)換并被量化，從而獲得量化系數(shù)。一般而言，采用二維離散余弦轉(zhuǎn)換(DCT)等正交轉(zhuǎn)換或其整數(shù)版。
為了減少編碼數(shù)據(jù)量，這些系數(shù)被量化。量化步驟由量化表來控制，該量化表是指定精度和以該精度對各個量化系數(shù)進(jìn)行編碼時所使用的比特數(shù)的表。通常，對于畫質(zhì)而言，低頻分量比高頻分量更重要，對低頻分量進(jìn)行編碼時所消耗的比特數(shù)比對高頻分量進(jìn)行編碼時所消耗的比特數(shù)多。
量化后，量化系數(shù)的二維排列由于要被傳遞給熵編碼器，因此需要轉(zhuǎn)換為一維的排列。該轉(zhuǎn)換可通過按照規(guī)定的順序掃描這些排列來執(zhí)行。通過以上這種方法而獲得的一維量化系數(shù)序列，由熵編碼部190利用可變長編碼(VLC)來進(jìn)行壓縮編碼。得到的比特流與運動信息一起被多路復(fù)用，或者被存儲到記錄介質(zhì)，或者被發(fā)送到運動圖像解碼裝置一側(cè)。
為了從主觀上改善畫質(zhì)，因此可以將被稱為后濾波器的濾波器在運動圖像解碼裝置一側(cè)適用。根據(jù)H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)，通過使用附加擴(kuò)展信息(SEI)消息，從而能夠發(fā)送后濾波器所使用的后濾波器信息。后濾波器信息既可以是濾波系數(shù)本身，也可以是為了求出這些濾波系數(shù)而能夠利用的互相關(guān)信息。后濾波器信息由后濾波器設(shè)計部138在運動圖像編碼裝置一側(cè)被決定，并與局部解碼信號以及原始圖像輸入信號進(jìn)行比較。后濾波器設(shè)計部138的輸出被編碼并需要被插入到編碼信號，因此被提供給熵編碼部190。
為了在運動圖像解碼裝置一側(cè)重構(gòu)編碼圖像，因此編碼處理可以適用于相反的順序。圖2是用于說明對應(yīng)的運動圖像解碼裝置的構(gòu)成概要的方框圖。
在圖2的運動圖像解碼裝置中，首先由熵解碼部191對系數(shù)和運動數(shù)據(jù)進(jìn)行熵解碼。該步驟也包括用于將解碼系數(shù)列轉(zhuǎn)換為在進(jìn)行逆轉(zhuǎn)換時所需要的二維排列數(shù)據(jù)的逆掃描。量化系數(shù)的解碼塊在此之后被提供給逆量化/逆轉(zhuǎn)換部121，解碼運動數(shù)據(jù)被發(fā)送到運動補償預(yù)測部160。根據(jù)運動矢量的實際的值，會出現(xiàn)為了進(jìn)行運動補償預(yù)測而需要進(jìn)行像素值內(nèi)插的情況。該內(nèi)插由內(nèi)插濾波器162來實現(xiàn)。
逆轉(zhuǎn)換結(jié)果是在空域中的量化預(yù)測誤差，由加法器135進(jìn)行加法運算，在畫面間模式中被加到從運動補償預(yù)測部160生成的預(yù)測信號，在畫面內(nèi)模式中被加到從畫面內(nèi)幀預(yù)測部150生成的預(yù)測信號。重構(gòu)圖像可以通過解塊濾波器137被傳遞，得到的解碼信號由于要適用于畫面內(nèi)幀預(yù)測部150以及運動補償預(yù)測部160，因此被存儲到存儲器140。
熵解碼部191也檢索根據(jù)編碼器而被確定的后濾波器。后濾波器139以進(jìn)一步改善畫質(zhì)為目的，為了設(shè)定適用于解碼信號的后濾波器而采用該信息。
上述以往的后濾波器是自適應(yīng)濾波器的一個例子，也就是說是適應(yīng)于編碼對象運動圖像信號的特性的濾波器的一個例子。這種自適應(yīng)濾波器的安裝形態(tài)大多是以維納濾波器為基礎(chǔ)，也就是說以線性離散時間系統(tǒng)最優(yōu)濾波器為基礎(chǔ)。維納濾波器一般用于去除附加的噪音。在運動圖像編碼中，量化錯誤能夠被視為被疊加于原運動圖像輸入信號的噪聲。
維納濾波器方法的優(yōu)點之一是，能夠根據(jù)破損的信號(解碼運動圖像信號)的自相關(guān)，和破損的信號與所希望的信號(原運動圖像輸入信號)之間的互相關(guān)，來求濾波系數(shù)。更具體而言，在R表示破損信號的M×M的自相關(guān)矩陣，p表示破損信號和所希望的信號之間的M×1的互相關(guān)矢量時，維納濾波器的濾波波長為M，最優(yōu)維納濾波系數(shù)w的M×1矢量用以下公式1來表示。
(公式1) w＝R-1·p 在此，R-1是自相關(guān)矩陣R的倒數(shù)。
例如，從引用文獻(xiàn)的公開號為第1841230號公報(專利文獻(xiàn)1)的歐洲專利申請中可知，自適應(yīng)濾波器能夠適用于預(yù)測循環(huán)內(nèi)。例如，在適用解塊濾波器137之前或不進(jìn)行適用而對重構(gòu)信號直接適用自適應(yīng)濾波器，或者對解塊濾波器的輸出適用自適應(yīng)濾波器，或者對預(yù)測信號適用自適應(yīng)濾波器。以往的運動圖像濾波器的目的是，使平均平方預(yù)測誤差以及/或者平均平方重構(gòu)誤差成為最小，或者對圖像進(jìn)行解塊濾波處理，這樣能夠從主觀上提高畫質(zhì)。
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1歐洲專利申請公開第1841230號公報 然而，該濾波形式僅在預(yù)測信號和量化預(yù)測誤差信號具有相同的統(tǒng)計特性的情況下才有效。預(yù)測信號和量化預(yù)測誤差信號例如在具有不同疊加噪聲的不同統(tǒng)計特性的情況下，從不能與這種不同的統(tǒng)計特性相對應(yīng)的觀點來看，該濾波器設(shè)計是不利的。
預(yù)測信號和量化預(yù)測誤差信號的統(tǒng)計特性出現(xiàn)不同的理由可以考慮到以下幾點。第一，雖然僅對量化步驟中的預(yù)測誤差疊加量化噪聲，但是對于某時刻的預(yù)測信號本身不進(jìn)行疊加。預(yù)測信號有包含不同時刻的量化噪聲的情況，因而會有具有不同統(tǒng)計特性的情況。第二，運動補償預(yù)測中的塊的邊緣有與預(yù)測誤差編碼中的塊的邊緣不同的情況，與量化預(yù)測誤差信號相比，在預(yù)測信號中的分塊特性不同。


發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種改善編碼效率的運動圖像編碼方法以及與該方法相對應(yīng)的裝置。
本發(fā)明的實施例所涉及的運動圖像編碼方法對構(gòu)成運動圖像的編碼對象信號進(jìn)行編碼。具體而言，包括預(yù)測信號生成步驟，根據(jù)在所述編碼對象信號之前被編碼的其他的編碼對象信號，來生成通過對所述編碼對象信號進(jìn)行預(yù)測而得到的預(yù)測信號；量化步驟，通過對從所述編碼對象信號中減去所述預(yù)測信號而得到的預(yù)測誤差進(jìn)行量化，從而生成量化系數(shù)；逆量化步驟，對所述量化系數(shù)進(jìn)行逆量化，從而生成量化預(yù)測誤差信號；濾波器信息生成步驟，既生成第一濾波器信息又生成第二濾波器信息，所述第一濾波器信息是僅根據(jù)所述預(yù)測信號以及所述量化預(yù)測誤差信號中的所述預(yù)測信號的統(tǒng)計特性而被生成的，所述第二濾波器信息是僅根據(jù)所述預(yù)測信號以及所述量化預(yù)測誤差信號中的所述量化預(yù)測誤差信號的統(tǒng)計特性而被生成的；以及熵編碼步驟，對在所述量化步驟生成的所述量化系數(shù)以及在所述濾波器信息生成步驟生成的所述第一濾波器信息和所述第二濾波器信息進(jìn)行熵編碼，從而生成編碼信號。
根據(jù)上述的構(gòu)成，能夠分別除去被重疊在預(yù)測信號以及量化預(yù)測誤差信號上的噪聲。這樣改善了編碼效率。
并且，也可以是，在所述濾波器信息生成步驟中生成所述第一濾波器信息和所述第二濾波器信息，以使重構(gòu)信號和所述編碼對象信號的差分被最小化，所述重構(gòu)信號是通過使濾波處理后預(yù)測信號和濾波處理后量化預(yù)測誤差信號相加而得到的，所述濾波處理后預(yù)測信號是通過根據(jù)所述第一濾波器信息對所述預(yù)測信號進(jìn)行濾波處理而得到的，所述濾波處理后量化預(yù)測誤差信號是通過根據(jù)所述第二濾波器信息對所述量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行濾波處理而得到的。據(jù)此，能夠在主觀上提高解碼圖像的畫質(zhì)。
并且，也可以是，所述預(yù)測信號生成步驟包括濾波處理步驟，根據(jù)所述第一濾波器信息對所述預(yù)測信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后預(yù)測信號，并且根據(jù)所述第二濾波器信息對所述量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后量化預(yù)測誤差信號，通過使所述濾波處理后預(yù)測信號和所述濾波處理后量化預(yù)測誤差信號相加，從而生成重構(gòu)信號；以及預(yù)測信號生成步驟，根據(jù)所述重構(gòu)信號，來生成通過對在所述編碼對象信號之后被編碼的其他的編碼對象信號進(jìn)行預(yù)測而得到的第二預(yù)測信號。這樣，也可以使第一濾波器信息和第二濾波器信息適用于循環(huán)濾波器。
作為一個實施例，在所述濾波處理步驟中，進(jìn)行使所述重構(gòu)信號的塊失真減少的解塊處理。作為另一個實施例，在所述濾波處理步驟，在進(jìn)行運動補償預(yù)測之前先進(jìn)行內(nèi)插濾波處理。
并且，在所述濾波器信息生成步驟，根據(jù)重構(gòu)信號的統(tǒng)計特性來生成第三濾波器信息，所述重構(gòu)信號是通過使所述預(yù)測信號和所述量化預(yù)測誤差信號相加而得到的。并且，也可以是，在所述熵編碼步驟，通過對所述量化預(yù)測誤差信號以及所述第一濾波器信息、所述第二濾波器信息和所述第三濾波器信息進(jìn)行熵編碼，從而生成所述編碼信號。這樣，除第一濾波器信息和第二濾波器信息以外，還可以生成被利用于以往的后濾波器的第三濾波器信息。
本發(fā)明的一個實施例所涉及的運動圖像解碼方法，通過對構(gòu)成運動圖像的編碼信號進(jìn)行解碼，從而生成解碼信號。具體而言，包括熵解碼步驟，通過對所述編碼信號進(jìn)行熵解碼，從而獲得量化系數(shù)和第一濾波器信息以及第二濾波器信息；逆量化步驟，對所述量化系數(shù)進(jìn)行逆量化，從而生成量化預(yù)測誤差信號；預(yù)測信號生成步驟，根據(jù)在所述編碼信號之前被解碼的其他的編碼信號，來生成通過對所述解碼信號進(jìn)行預(yù)測而得到的預(yù)測信號；以及濾波處理步驟，根據(jù)所述第一濾波器信息對所述預(yù)測信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后預(yù)測信號，并且根據(jù)所述第二濾波器信息對所述量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后量化預(yù)測誤差信號，通過使所述濾波處理后預(yù)測信號和所述濾波處理后量化預(yù)測誤差信號相加，從而生成所述解碼信號。
根據(jù)上述的構(gòu)成，能夠分別除去被疊加在預(yù)測信號以及量化預(yù)測誤差信號上的噪聲，因此能夠在主觀上提高畫質(zhì)。
并且，也可以是，所述預(yù)測信號生成步驟包括濾波處理步驟，根據(jù)所述第一濾波器信息對所述預(yù)測信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后預(yù)測信號，并且根據(jù)所述第二濾波器信息對所述量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后量化預(yù)測誤差信號，通過使所述濾波處理后預(yù)測信號和所述濾波處理后量化預(yù)測誤差信號相加，從而生成重構(gòu)信號；以及預(yù)測信號生成步驟，根據(jù)所述重構(gòu)信號，來生成通過對在所述編碼信號之后被解碼的其他的解碼信號進(jìn)行預(yù)測而得到的第二預(yù)測信號。這樣，第一濾波器信息以及第二濾波器信息不僅能夠適用于后濾波器，而且還能夠適用于循環(huán)濾波器。
本發(fā)明的一個實施例所涉及的運動圖像編碼裝置對構(gòu)成運動圖像的編碼對象信號進(jìn)行編碼。具體而言，包括預(yù)測信號生成部，根據(jù)在所述編碼對象信號之前被編碼的其他的編碼對象信號，來生成通過對所述編碼對象信號進(jìn)行預(yù)測而得到的預(yù)測信號；量化部，通過對從所述編碼對象信號中減去所述預(yù)測信號而得到的預(yù)測誤差進(jìn)行量化，從而生成量化系數(shù)；逆量化部，對所述量化系數(shù)進(jìn)行逆量化，從而生成量化預(yù)測誤差信號；濾波器信息生成部，既生成第一濾波器信息又生成第二濾波器信息，所述第一濾波器信息是僅根據(jù)所述預(yù)測信號以及所述量化預(yù)測誤差信號中的所述預(yù)測信號的統(tǒng)計特性而被生成的，所述第二濾波器信息是僅根據(jù)所述預(yù)測信號以及所述量化預(yù)測誤差信號中的所述量化預(yù)測誤差信號的統(tǒng)計特性而被生成的；以及熵編碼部，對在所述量化部生成的所述量化系數(shù)以及在所述濾波器信息生成部生成的所述第一濾波器信息和所述第二濾波器信息進(jìn)行熵編碼，從而生成編碼信號。
本發(fā)明的一個實施例所涉及的運動圖像解碼裝置對構(gòu)成運動圖像的編碼信號進(jìn)行解碼，從而生成解碼信號。具體而言，包括熵解碼部，通過對所述編碼信號進(jìn)行熵解碼，從而獲得量化系數(shù)和第一濾波器信息以及第二濾波器信息；逆量化部，對所述量化系數(shù)進(jìn)行逆量化，從而生成量化預(yù)測誤差信號；預(yù)測信號生成部，根據(jù)在所述編碼信號之前被解碼的其他的編碼信號，來生成通過對所述解碼信號進(jìn)行預(yù)測而得到的預(yù)測信號；以及濾波處理部，根據(jù)所述第一濾波器信息對所述預(yù)測信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后預(yù)測信號，并且根據(jù)所述第二濾波器信息對所述量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后量化預(yù)測誤差信號，通過使所述濾波處理后預(yù)測信號和所述濾波處理后量化預(yù)測誤差信號相加，從而生成所述解碼信號。
本發(fā)明的一個實施例所涉及的程序使計算機對構(gòu)成運動圖像的編碼對象信號進(jìn)行編碼。具體而言，包括預(yù)測信號生成步驟，根據(jù)在所述編碼對象信號之前被編碼的其他的編碼對象信號，來生成通過對所述編碼對象信號進(jìn)行預(yù)測而得到的預(yù)測信號；量化步驟，通過對從所述編碼對象信號中減去所述預(yù)測信號而得到的預(yù)測誤差進(jìn)行量化，從而生成量化系數(shù)；逆量化步驟，對所述量化系數(shù)進(jìn)行逆量化，從而生成量化預(yù)測誤差信號；濾波器信息生成步驟，既生成第一濾波器信息又生成第二濾波器信息，所述第一濾波器信息是僅根據(jù)所述預(yù)測信號以及所述量化預(yù)測誤差信號中的所述預(yù)測信號的統(tǒng)計特性而被生成的，所述第二濾波器信息是僅根據(jù)所述預(yù)測信號以及所述量化預(yù)測誤差信號中的所述量化預(yù)測誤差信號的統(tǒng)計特性而被生成的；以及熵編碼步驟，對在所述量化步驟生成的所述量化系數(shù)以及在所述濾波器信息生成步驟生成的所述第一濾波器信息和所述第二濾波器信息進(jìn)行熵編碼，從而生成編碼信號。
本發(fā)明的一個實施例所涉及的程序使計算機對構(gòu)成運動圖像的編碼信號進(jìn)行解碼，從而生成解碼信號。具體而言，包括熵解碼步驟，通過對所述編碼信號進(jìn)行熵解碼，從而獲得量化系數(shù)和第一濾波器信息以及第二濾波器信息；逆量化步驟，對所述量化系數(shù)進(jìn)行逆量化，從而生成量化預(yù)測誤差信號；預(yù)測信號生成步驟，根據(jù)在所述編碼信號之前被解碼的其他的編碼信號，來生成通過對所述解碼信號進(jìn)行預(yù)測而得到的預(yù)測信號；以及濾波處理步驟，根據(jù)所述第一濾波器信息對所述預(yù)測信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后預(yù)測信號，并且根據(jù)所述第二濾波器信息對所述量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后量化預(yù)測誤差信號，通過使所述濾波處理后預(yù)測信號和所述濾波處理后量化預(yù)測誤差信號相加，從而生成所述解碼信號。
本發(fā)明的一個實施例所涉及的集成電路對構(gòu)成運動圖像的編碼對象信號進(jìn)行編碼。具體而言，包括預(yù)測信號生成部，根據(jù)在所述編碼對象信號之前被編碼的其他的編碼對象信號，來生成通過對所述編碼對象信號進(jìn)行預(yù)測而得到的預(yù)測信號；量化部，通過對從所述編碼對象信號中減去所述預(yù)測信號而得到的預(yù)測誤差進(jìn)行量化，從而生成量化系數(shù)；逆量化部，對所述量化系數(shù)進(jìn)行逆量化，從而生成量化預(yù)測誤差信號；濾波器信息生成部，既生成第一濾波器信息又生成第二濾波器信息，所述第一濾波器信息是僅根據(jù)所述預(yù)測信號以及所述量化預(yù)測誤差信號中的所述預(yù)測信號的統(tǒng)計特性而被生成的，所述第二濾波器信息是僅根據(jù)所述預(yù)測信號以及所述量化預(yù)測誤差信號中的所述量化預(yù)測誤差信號的統(tǒng)計特性而被生成的；以及熵編碼部，對在所述量化部生成的所述量化系數(shù)以及在所述濾波器信息生成部生成的所述第一濾波器信息和所述第二濾波器信息進(jìn)行熵編碼，從而生成編碼信號。
本發(fā)明的一個實施例所涉及的集成電路對構(gòu)成運動圖像的編碼信號進(jìn)行解碼，從而生成解碼信號。具體而言，包括熵解碼部，通過對所述編碼信號進(jìn)行熵解碼，從而獲得量化系數(shù)和第一濾波器信息以及第二濾波器信息；逆量化部，對所述量化系數(shù)進(jìn)行逆量化，從而生成量化預(yù)測誤差信號；預(yù)測信號生成部，根據(jù)在所述編碼信號之前被解碼的其他的編碼信號，來生成通過對所述解碼信號進(jìn)行預(yù)測而得到的預(yù)測信號；以及濾波處理部，根據(jù)所述第一濾波器信息對所述預(yù)測信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后預(yù)測信號，并且根據(jù)所述第二濾波器信息對所述量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后量化預(yù)測誤差信號，通過使所述濾波處理后預(yù)測信號和所述濾波處理后量化預(yù)測誤差信號相加，從而生成所述解碼信號。
并且，本發(fā)明不僅可以作為運動圖像編碼方法(裝置)以及運動圖像解碼方法(裝置)來實現(xiàn)，而且可以作為實現(xiàn)這些功能的集成電路來實現(xiàn)，還可以作為使計算機執(zhí)行這些功能的程序來實現(xiàn)。并且，這樣的程序可以通過CD-ROM等記錄介質(zhì)或互聯(lián)網(wǎng)等傳輸介質(zhì)來分發(fā)。
這些可以由獨立權(quán)利要求中所記載的技術(shù)特征來實現(xiàn)。
較為理想的實施方式是從屬權(quán)利要求的主題。
本發(fā)明所特有的方法是，以兩個濾波器來取代針對重構(gòu)信號進(jìn)行工作的以往的自適應(yīng)濾波器，該兩個濾波器針對預(yù)測信號和量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行工作，能夠分別與輸入信號的各自的統(tǒng)計特性相對應(yīng)。
作為本發(fā)明的一個實施方式提供了一種運動圖像信號的編碼方法。該方法根據(jù)差分脈沖編碼調(diào)制，進(jìn)行以下的步驟。這些步驟是根據(jù)編碼對象運動圖像信號來求出預(yù)測信號和誤差信號的步驟，獲得示出適應(yīng)了預(yù)測信號的統(tǒng)計特性的第一濾波器的第一濾波器信息的步驟，獲得示出適應(yīng)了誤差信號的統(tǒng)計特性的第二濾波器的第二濾波器信息的步驟，以及對第一濾波器信息和第二濾波器信號進(jìn)行編碼的步驟。
作為本發(fā)明的另一個實施方式提供了一種運動圖像信號的解碼方法。該方法根據(jù)差分脈沖編碼調(diào)制，進(jìn)行以下的步驟。這些步驟是獲得預(yù)測信號和誤差信號的步驟，根據(jù)預(yù)測信號和誤差信號來求出重構(gòu)信號的步驟，對第一濾波器信息和第二濾波器信息進(jìn)行解碼的步驟，根據(jù)第一濾波器信息和第二濾波器信息分別設(shè)定第一濾波器和第二濾波器的步驟，以及利用第一濾波器和第二濾波器分別對預(yù)測信號和誤差信號進(jìn)行濾波的步驟。在此，重構(gòu)信號是通過對濾波后預(yù)測信號和濾波后誤差信號進(jìn)行相加而求出的。
作為本發(fā)明的另一個實施方式提供了一種運動圖像信號的編碼裝置。該裝置包括差分脈沖編碼調(diào)制部，從編碼對象運動圖像信號中求出預(yù)測信號和誤差信號；濾波器設(shè)計部，獲得示出適應(yīng)于預(yù)測信號的統(tǒng)計特性的第一濾波器的第一濾波器信息，并且獲得示出適應(yīng)于誤差信號的統(tǒng)計特性的第二濾波器的第二濾波器信息；以及編碼器，對第一濾波器信息和第二濾波器信息進(jìn)行編碼。
并發(fā)明的另一個實施方式提供了一種運動圖像信號的解碼裝置。該裝置基于差分脈沖編碼調(diào)制，包括以下的構(gòu)成要素。即包括重構(gòu)部，獲得預(yù)測信號和誤差信號，并從獲得的預(yù)測信號和誤差信號中求出重構(gòu)信號；解碼器，對第一濾波器信息和第二濾波器信息進(jìn)行解碼；第一濾波器，按照用于對預(yù)測信號進(jìn)行濾波處理的第一濾波器信息而被設(shè)定；第二濾波器，按照用于對誤差信號進(jìn)行濾波處理的第二濾波器信息而被設(shè)定。在此，重構(gòu)部通過對濾波后預(yù)測信號和濾波后誤差信號進(jìn)行相加而求出重構(gòu)信號。
在編碼方法以及裝置的理想的實施方式中，獲得第一濾波器信息和第二濾波器信息，以使示出(a)編碼對象運動圖像信號和(b)重構(gòu)信號的差分的測定值成為最小，該重構(gòu)信號是通過使由第一濾波器進(jìn)行濾波處理后的預(yù)測信號和由第二濾波器進(jìn)行濾波處理后的誤差信號相加而得到的。
編碼方法以及裝置的其他的理想的實施方式是，第一濾波器信息可以通過對預(yù)測信號和編碼對象運動圖像信號的各自的統(tǒng)計特性進(jìn)行分析來獲得，第二濾波器信息可以通過對誤差信號和編碼對象運動圖像信號的各自的統(tǒng)計特性進(jìn)行分析來獲得。編碼方法或編碼裝置的其他的理想的實施方式是，本發(fā)明能夠適用于后濾波處理，該后濾波處理利用針對預(yù)測信號、誤差信號、解碼信號進(jìn)行工作的本發(fā)明的后濾波器。以此為目的，預(yù)測信號和誤差信號被相加，規(guī)定的濾波器被適用于相加后的結(jié)果，獲得第三濾波器信息，并對該第三濾波器信息編碼，所述第三濾波器信息示出第三濾波器，該第三濾波器與在規(guī)定的濾波器的步驟中得到的信號的統(tǒng)計特性相適應(yīng)。規(guī)定的濾波器最好是解塊濾波器。
與解碼方法或解碼裝置相對應(yīng)的理想的實施方式是，預(yù)測信號和誤差信號被相加，使規(guī)定的濾波器適用于該相加后的結(jié)果，第三濾波器信息被解碼，并按照該第三濾波器信息來設(shè)定第三濾波器，該第三濾波器被適用于規(guī)定的濾波器的輸出信號。在此，重構(gòu)信號是通過對濾波后預(yù)測信號、濾波后誤差信號、以及第三濾波器的輸出信號進(jìn)行相加而求出的。
編碼方法或編碼裝置的其他的理想的實施方式是，本發(fā)明能夠適用于后濾波處理，該后濾波處理利用針對預(yù)測信號、誤差信號以及以往的后濾波器的輸出信號進(jìn)行工作的本發(fā)明的后濾波器。以此為目的，預(yù)測信號和誤差信號被相加，使規(guī)定的濾波器適用于在相加步驟中得到得結(jié)果，獲得基于在適用了規(guī)定的濾波器而得到的信號的統(tǒng)計特性的后濾波器信息，并按照該后濾波器信息設(shè)定后濾波器，使該后濾波器適用于在適用規(guī)定的濾波器步驟中得到的信號，獲得第三濾波器信息，并對該第三濾波器信息和后濾波器信息進(jìn)行編碼，所述第三濾波器信息示出第三濾波器，該第三濾波器與在適用后濾波器的步驟中得到的信號的統(tǒng)計特性相適應(yīng)。
與解碼方法或解碼裝置相對應(yīng)的理想的實施方式是，預(yù)測信號和誤差信號被相加，使規(guī)定的濾波器適用于該相加結(jié)果，后濾波器信息和第三濾波器信息被解碼，按照該后濾波器信息和第三濾波器信息分別設(shè)定后濾波器和第三濾波器，后濾波器被適用于規(guī)定的濾波器的輸出信號，第三濾波器被適用于后濾波器的輸出信號。在此，重構(gòu)信號是通過對濾波后預(yù)測信號、濾波后誤差信號、以及第三濾波器的輸出信號進(jìn)行相加而求出的。
編碼以及解碼方法或編碼以及解碼裝置的理想的實施方式是，將本發(fā)明作為循環(huán)濾波器來應(yīng)用。以此為目的，使濾波后預(yù)測信號和濾波后誤差信號相加，并使該相加的結(jié)果延遲。在此，預(yù)測信號從延遲結(jié)果中獲得。
編碼以及解碼方法或編碼以及解碼裝置的理想的實施方式是，將本發(fā)明應(yīng)用于自適應(yīng)內(nèi)插濾波處理，該自適應(yīng)內(nèi)插濾波處理用于小數(shù)精度的運動補償預(yù)測。以此為目的，使預(yù)測信號延遲，使第一濾波器適用于延遲預(yù)測信號，使誤差信號延遲，使第二濾波器適用于延遲誤差信號，使濾波后延遲預(yù)測信號和濾波后延遲誤差信號相加，并從該相加后的結(jié)果中獲得預(yù)測信號。
第一濾波器信息最好是由第一濾波器的濾波系數(shù)構(gòu)成，第二濾波器信息最好是由第二濾波器的濾波系數(shù)構(gòu)成，第三濾波器信息最好是由第三濾波器的濾波系數(shù)構(gòu)成。據(jù)此，能夠減少解碼器的運算負(fù)荷。其原因是，解碼器即使不進(jìn)行所有的運算，也能夠容易地設(shè)定這些濾波器。
并且最好是，第一濾波器信息指定預(yù)測信號的統(tǒng)計特性，第二濾波器信息指定誤差信號的統(tǒng)計特性。據(jù)此，能夠減少編碼器的運算負(fù)荷。其原因是，解碼器能夠按照由編碼器所決定的統(tǒng)計特性來設(shè)定這些濾波器。而且，解碼器能夠靈活地按照需求來使濾波器被適應(yīng)。
并且最好是，該第一濾波器和第二濾波器是維納濾波器。據(jù)研究，維納濾波器是根據(jù)輸入信號的統(tǒng)計特性和所希望的輸出信號的統(tǒng)計特性，能夠容易地被求出的最佳的線性濾波器的一個例子。
根據(jù)本發(fā)明，預(yù)測信號和量化預(yù)測誤差信號在濾波過程中將被個別討論。這樣，能夠減少預(yù)測誤差以及/或者重構(gòu)誤差，從而能夠改善編碼效率。



圖1是示出以往的運動圖像編碼裝置的方框圖。
圖2是示出以往的運動圖像解碼裝置的方框圖。
圖3A是示出本發(fā)明的實施例1中所涉及的運動圖像編碼裝置的方框圖。
圖3B是圖3A所示的運動圖像編碼裝置的工作流程圖。
圖4A是示出本發(fā)明的實施例1中所涉及的運動圖像解碼裝置的方框圖。
圖4B是圖4A所示的運動圖像解碼裝置的工作流程圖。
圖5是示出本發(fā)明的實施例2所涉及的運動圖像編碼裝置的方框圖。
圖6是示出本發(fā)明的實施例2所涉及的運動圖像解碼裝置的方框圖。
圖7是示出本發(fā)明的實施例3所涉及的運動圖像編碼裝置的方框圖。
圖8是示出本發(fā)明的實施例3所涉及的運動圖像解碼裝置的方框圖。
圖9是示出本發(fā)明的實施例4所涉及的運動圖像編碼裝置的方框圖。
圖10是示出本發(fā)明的實施例4所涉及的運動圖像解碼裝置的方框圖。
圖11A示出了MPEG測試順序的率失真曲線的一個例子。
圖11B示出了MPEG測試順序的率失真曲線的另外一個例子。

具體實施例方式 在H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)，除了能夠?qū)⒂糜诤鬄V波的暗示發(fā)送給按照特別指定的后濾波方法(作為用于后濾波的暗示的SEI消息)的運動圖像解碼裝置，還能夠指定兩種濾波方法(內(nèi)插濾波以及解塊濾波)。以下所述的本發(fā)明的實施例將示出通過適用本發(fā)明而對上述的三個方法分別進(jìn)行改善的方法。
(實施例1) 圖3A是示出本發(fā)明的實施例1所涉及的運動圖像編碼裝置100的方框圖。圖3B是圖3A的運動圖像編碼裝置100的工作流程圖。圖3A的方框圖與圖1所示的以往的運動圖像編碼裝置類似，對于相同構(gòu)成要素賦予相同的符號。對于類似的構(gòu)成要素省略詳細(xì)說明。
圖3A所示的運動圖像編碼裝置100包括減法器110、轉(zhuǎn)換/量化部120、逆量化/逆轉(zhuǎn)換部130、后濾波器設(shè)計部(濾波器信息生成部)138′、熵編碼部190、以及預(yù)測信號生成部200。該運動圖像編碼裝置100對構(gòu)成運動圖像的編碼對象信號進(jìn)行編碼，并輸出編碼后的編碼信號。
減法器110從編碼對象信號中減去預(yù)測信號，從而生成預(yù)測誤差信號(S11)。轉(zhuǎn)換/量化部120對預(yù)測誤差進(jìn)行量化，從而生成量化系數(shù)(S12)。逆量化/逆轉(zhuǎn)換部130對量化系數(shù)進(jìn)行逆量化，從而生成量化預(yù)測誤差信號(S13)。后濾波器設(shè)計部138′根據(jù)編碼對象信號以及預(yù)測信號生成第一濾波器信息，并根據(jù)編碼對象信號以及量化預(yù)測誤差信號生成第二濾波器信息(S14)。并且，輸出包括第一以及第二濾波器信息的后濾波器信息。熵編碼部190對量化系數(shù)、后濾波器信息以及后述的運動數(shù)據(jù)進(jìn)行熵編碼，從而生成編碼信號(S15)。預(yù)測信號生成部200根據(jù)在編碼對象信號(輸入信號)之前被編碼的其他的編碼對象信號，對該編碼對象信號進(jìn)行預(yù)測，從而生成預(yù)測信號(S16)。
并且，預(yù)測信號生成部200包括加法器135、解塊濾波器137、存儲器140、畫面內(nèi)幀預(yù)測部150、運動補償預(yù)測部160、內(nèi)插濾波器162、運動預(yù)測部170、以及畫面內(nèi)/畫面間開關(guān)180。該預(yù)測信號生成部200形成以減法器110為出發(fā)點的循環(huán)。因此，預(yù)測信號生成部200中所包含的濾波器(解塊濾波器137、內(nèi)插濾波器162等)也被稱為循環(huán)濾波器。
對圖3B的預(yù)測信號生成處理(S16)進(jìn)行詳細(xì)說明。加法器135使量化預(yù)測誤差信號和預(yù)測信號相加，從而生成重構(gòu)信號。解塊濾波器137從重構(gòu)信號中去除塊失真，從而生成解碼信號。存儲器140作為暫時存儲解碼信號的延遲器來發(fā)揮作用。畫面內(nèi)幀預(yù)測部150對解碼信號進(jìn)行畫面內(nèi)預(yù)測，從而生成預(yù)測信號。內(nèi)插濾波器162在進(jìn)行運動補償預(yù)測之前，對解碼信號的像素值進(jìn)行空間內(nèi)插。運動預(yù)測部170根據(jù)解碼信號和下一個編碼對象信號進(jìn)行運動預(yù)測，從而生成運動數(shù)據(jù)。運動補償預(yù)測部160根據(jù)解碼信號和運動數(shù)據(jù)來進(jìn)行運動補償預(yù)測，從而生成預(yù)測信號。畫面內(nèi)/畫面間開關(guān)180選擇“畫面內(nèi)”模式以及“畫面間”模式中的任一個，以作為預(yù)測模式。并且，從畫面內(nèi)/畫面間開關(guān)180輸出的預(yù)測信號成為對下一個編碼對象信號進(jìn)行預(yù)測后的信號。
本發(fā)明的實施例1所涉及的運動圖像編碼裝置100在后濾波器設(shè)計部138′的構(gòu)成部分與以往的運動圖像編碼裝置不同。與以往的后濾波器設(shè)計部138相比，該新的后濾波器設(shè)計部138′除接收編碼對象信號之外，還接收預(yù)測信號和量化預(yù)測誤差信號。這樣，該新的后濾波器設(shè)計部138′為了對預(yù)測信號和量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行濾波處理，在求最佳的濾波器信息之時，可以考慮預(yù)測信號以及量化預(yù)測誤差信號各自的不同的統(tǒng)計特性。
具體而言，新的后濾波器設(shè)計部138′為了針對預(yù)測信號和量化預(yù)測誤差信號分別決定最佳的濾波器信息，而與量化預(yù)測誤差信號和輸入信號之間的互相關(guān)函數(shù)同樣，可以對預(yù)測信號以及量化預(yù)測誤差信號各自的自相關(guān)函數(shù)，和預(yù)測信號以及量化預(yù)測誤差信號的互相關(guān)函數(shù)進(jìn)行運算。也就是說，新的后濾波器設(shè)計部138′可以將維納方法適用于編碼對象信號以及新的后濾波器139′的輸出之間的差分，也就是將維納濾波方法適用于使平均平方誤差成為最小的濾波器信息的決定中。決定結(jié)果作為后濾波器信息被提供到熵編碼部190，并被插入到編碼信號。后濾波器信息包括分別針對上述的兩個濾波器的濾波系數(shù)集合、自相關(guān)矩陣系數(shù)以及互相關(guān)矢量、以及為了使運動圖像解碼裝置101能夠恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定濾波器的其他的信息。并且，在此只要這些信號和輸入信號的互相關(guān)函數(shù)能夠被發(fā)送，預(yù)測信號以及量化預(yù)測誤差信號的自相關(guān)函數(shù)也可以在運動圖像解碼裝置101一側(cè)被運算。
作為具體的例子，以下將詳細(xì)示出新的后濾波器139′的濾波系數(shù)的運算方法。
新的后濾波器139′的輸出也可以由以下的公式2來表示。
(公式2) 在此，w1，····，wM是適用于M預(yù)測樣本p1，····，pM之后的第一濾波器139-1的M濾波系數(shù)，wM+1，····，wM+N是適用于量化預(yù)測信號的N預(yù)測樣本e1，····，eM之后的第二濾波器139-2的N濾波系數(shù)。
應(yīng)用維納Hopf方程式，并通過以下的公式3能夠求出使所希望的信號s和后濾波器信號s′之間的平均平方誤差成為最小的濾波系數(shù)。
(公式3) 在此，E[·]表示推定值。因此，濾波系數(shù)w1，····wM+N可以根據(jù)預(yù)測信號的自相關(guān)、量化預(yù)測誤差信號的自相關(guān)、預(yù)測信號和量化預(yù)測誤差信號之間的互相關(guān)、預(yù)測信號和所希望的信號之間的互相關(guān)、量化預(yù)測誤差信號和所希望的信號之間的互相關(guān)來求出。在預(yù)測信號的統(tǒng)計特性和量化預(yù)測誤差信號的統(tǒng)計特性不相關(guān)的情況下，上述的公式3為塊的對角矩陣公式，后述的第一以及第二濾波器139-1、139-2的濾波器信息可以僅通過預(yù)測信號(量化預(yù)測誤差信號)的自相關(guān)和預(yù)測信號(量化預(yù)測誤差信號)與所希望的信號之間的互相關(guān)來求。
只要按照上述的公式3，就能夠按照p以及e這兩個統(tǒng)計上的性質(zhì)不同的信號，推導(dǎo)出使噪聲成為最小的濾波系數(shù)。尤其能夠在假定無相關(guān)的情況下，減少用于推導(dǎo)出濾波器的運算量(需要注意的是，在此比不分離p和e的以往的濾波器的性能高)?；蛘撸ㄟ^使相關(guān)反映出來，并以公式3來推導(dǎo)濾波系數(shù)，從而能夠得到最大的降低噪聲性能。
本發(fā)明不受上述的濾波系數(shù)運算方法所限。也可以利用對數(shù)值進(jìn)行最佳化的方法來求出使規(guī)定的測定值成為最小的濾波系數(shù)，所述規(guī)定的測定值表示濾波后信號和所希望的信號之間的差分。規(guī)定的測定值例如可以由加權(quán)的像素的差分絕對值和來構(gòu)成。在此，為了減少輸出中的去塊效應(yīng)，因此使距離塊邊界近的位置上的像素的權(quán)重比位于塊中央的像素的權(quán)重大。
在理想的實施例中，新的后濾波器設(shè)計部138′也可以將解碼信號作為輸入(參照圖3A的點線部分)來接收，也就是說將解塊濾波器137的輸出作為輸入來接收。這樣，新的后濾波器設(shè)計部138′按照解碼信號以及輸入信號各自的統(tǒng)計特性，來求后述的第三濾波器139-3所使用的濾波器信息。該濾波器信息與解碼信號以及量化預(yù)測誤差信號所使用的濾波器信息一起被傳送到運動圖像解碼裝置101。因此，正如以后將要對圖4A進(jìn)行的詳細(xì)說明那樣，運動圖像解碼裝置101也可以設(shè)定針對解碼信號直接工作的第三濾波器139-3。
在理想的實施例中，可以以與公式2類似的公式4來表示新的后濾波器139′。
(公式4) 在此，wM+N+1，····，wM+N+L是適用于解碼信號的L樣本d1，····，dL之后的第三濾波器139-3的L濾波系數(shù)。
與上述同樣，用于使所希望的信號s和濾波后信號s′之間的平均平方誤差成為最小的濾波系數(shù)，可以通過公式5來求出。
(公式5) 在此，E[xi yi]表示由x和y的互相關(guān)項構(gòu)成的子矩陣。
圖4A是示出本發(fā)明的實施例1所涉及的運動圖像解碼裝置101的方框圖。圖4B是示出圖4A的運動圖像解碼裝置101的工作的流程圖。圖4A的方框圖與圖2所示的以往的運動圖像解碼裝置類似，對于相同的要素賦予相同的符號。并且，對于類似的要素省略詳細(xì)說明。
圖4A所示的運動解碼裝置101包括熵解碼部191、逆量化/逆轉(zhuǎn)換部121、加法器135、解塊濾波器137、存儲器140、畫面內(nèi)幀預(yù)測部150、運動補償預(yù)測部160、內(nèi)插濾波器162、畫面內(nèi)/畫面間開關(guān)180、以及后濾波器139′。該運動圖像解碼裝置101對在圖3A所示的運動圖像編碼裝置100被編碼的編碼信號進(jìn)行解碼，從而生成解碼信號。并且，對于與圖3A所示的運動圖像編碼裝置100相同的功能塊賦予相同的參考符號，并省略詳細(xì)說明。
熵解碼部191對從運動圖像編碼裝置100輸出的編碼信號(輸入信號)進(jìn)行熵解碼，從而獲得量化系數(shù)、后濾波器信息以及運動數(shù)據(jù)。逆量化/逆轉(zhuǎn)換部121對量化系數(shù)進(jìn)行逆量化，從而生成量化預(yù)測誤差信號(S22)。后濾波器139′根據(jù)后濾波器信息，對預(yù)測信號以及量化預(yù)測誤差信號分別適用濾波處理(S23)。具體而言，后濾波器139′包括第一濾波器139-1、第二濾波器139-2以及加法器139-0，所述第一濾波器139-1根據(jù)第一濾波器信息對預(yù)測信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波后預(yù)測信號，所述第二濾波器139-2根據(jù)第二濾波器信息對量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波后量化預(yù)測誤差信號，加法器139-0使濾波后預(yù)測信號和濾波后量化預(yù)測誤差信號相加，從而生成解碼信號。另外，預(yù)測信號生成部200′根據(jù)解碼信號，來生成通過對下一個將要被解碼的解碼信號進(jìn)行預(yù)測而得到的預(yù)測信號(S24)。
預(yù)測信號生成部200′包括加法器135、解塊濾波器137、存儲器140、畫面內(nèi)幀預(yù)測部150、運動補償預(yù)測部160、內(nèi)插濾波器162、以及畫面內(nèi)/畫面間開關(guān)180。與圖3A所示預(yù)測信號生成部200的不同之處是，省略了運動預(yù)測部170，以及運動數(shù)據(jù)從熵解碼部191獲得。
本發(fā)明的實施例1所涉及的運動圖像解碼裝置101在后濾波器139的構(gòu)成上與以往的運動圖像解碼裝置不同。新的后濾波器139′至少包括以下所示的兩個獨立的濾波器。一個是第一濾波器139-1，對作為來自畫面內(nèi)幀預(yù)測部150或運動補償預(yù)測部160的輸出的預(yù)測信號進(jìn)行濾波處理，另一個是第二濾波器139-2，對作為來自逆量化/逆轉(zhuǎn)換部121的輸出的量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行濾波處理。這些濾波器的輸出由加法器139-0合并，并作為運動圖像解碼裝置101的最終輸出信號被提供。
與以往的后濾波器139同樣，新的后濾波器139′接收后濾波器信息，該后濾波器信息是由熵解碼部191從輸入信號中推導(dǎo)出來的。與以往的運動圖像解碼裝置相比，后濾波器信息至少用于兩個濾波器的設(shè)定，即用于預(yù)測信號所用的第一濾波器139-1和量化預(yù)測誤差信號用的第二濾波器139-2。
如圖4A的點線所示，新的后濾波器139′也可以包括第三濾波器139-3，該第三濾波器139-3針對由解塊濾波器137輸出的解碼信號進(jìn)行工作。與第一以及第二濾波器139-1、139-2的情況相同，按照由熵解碼部191提供的濾波器信息來設(shè)定第三濾波器139-3，也就是說按照解碼信號和在運動圖像編碼裝置100一側(cè)被確定的輸入信號的統(tǒng)計特性來設(shè)定第三濾波器139-3。
正如對圖3A的運動圖像編碼裝置100所進(jìn)行的說明那樣，后濾波器信息包括各個濾波器的濾波系數(shù)集合、相關(guān)的自相關(guān)矩陣系數(shù)以及互相關(guān)矢量、以及為了使運動圖像解碼裝置101能夠恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定濾波器的其他的信息。
按照本發(fā)明的實施例1的解碼運動圖像信息的后濾波處理針對預(yù)測信號和量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行工作，也可以根據(jù)需要對解塊濾波器的輸出進(jìn)行工作，并且該后濾波處理至少利用兩個獨立的最佳化濾波器來進(jìn)行。為了生成運動圖像解碼裝置101的最終輸出信號，因此第一以及第二濾波器139-1和139-2的輸出被相加。并且，在設(shè)置了第三濾波器139-3的情況下，也可以對第一以及第二濾波器139-1和139-2的輸出的相加結(jié)果，和第三濾波器139-3的輸出進(jìn)行平均化。這樣，也可以使各個濾波器適應(yīng)于工作的信號的統(tǒng)計特性。據(jù)此，比利用僅針對重構(gòu)信號進(jìn)行工作的單一濾波器的情況更有效率，并能夠減少重構(gòu)誤差。
(實施例2) 圖5是示出本發(fā)明的實施例2所涉及的運動圖像編碼裝置100的方框圖。圖5的方框圖與圖3A所示的運動圖像編碼裝置類似，對于相同的構(gòu)成要素賦予相同的參考符號。對于類似的要素省略詳細(xì)說明。
本發(fā)明的實施例2所涉及的運動圖像編碼裝置100與以往的運動圖像編碼裝置的不同之處是，具有后濾波器139和被添加的第二后濾波器設(shè)計部138′。并且，具備第一后濾波器設(shè)計部138以及后濾波器139之處與圖3A所示的運動圖像編碼裝置100不同。而且，第二后濾波器設(shè)計部138′除了具有圖3A所示的濾波器設(shè)計部138′的功能之外，還根據(jù)后濾波器139的輸出信號的統(tǒng)計特性來生成第三濾波器信息。
與以往的運動圖像編碼裝置同樣，圖5的第一后濾波器設(shè)計部138決定針對第一后濾波器139的最佳濾波器信息，所述第一后濾波器139是被適用于由運動圖像解碼裝置101的解塊濾波器137輸出的解碼信號的濾波器。后濾波器139是本實施例2中的運動圖像編碼裝置100的一部分。該后濾波器139的輸出被提供給被添加的第二后濾波器設(shè)計部138′，該被添加的第二后濾波器設(shè)計部138′將預(yù)測信號、量化預(yù)測誤差信號以及輸入信號作為輸入來接收。根據(jù)輸入信號的統(tǒng)計特性，被添加的第二后濾波器設(shè)計部138′決定針對預(yù)測信號、量化預(yù)測誤差信號、后濾波器139的輸出信號分別進(jìn)行工作的三個獨立的濾波器所使用的濾波器信息。因此，被確定的濾波器信息被提供給熵編碼部190，并被插入到編碼信號。
具體而言，被添加的第二后濾波器設(shè)計部138′為了針對預(yù)測信號、量化預(yù)測誤差信號、來自后濾波器139的輸出信號分別決定最佳的濾波器信息，與這些信號和輸入信號互相關(guān)函數(shù)同樣，可以運算預(yù)測信號、量化預(yù)測誤差信號、以及來自后濾波器139的輸出信號的各自的自相關(guān)函數(shù)。決定結(jié)果作為被添加的后濾波器信息被提供到熵編碼部190，并被插入到編碼信號。后濾波器信息包括分別針對上述的三個濾波器的濾波系數(shù)集合、自相關(guān)矩陣系數(shù)以及互相關(guān)矢量、以及為了使運動圖像解碼裝置101能夠恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定濾波器的其他的信息。并且，在此只要這些信號和輸入信號的互相關(guān)函數(shù)能夠被發(fā)送，預(yù)測信號、量化預(yù)測誤差信號以及來自后濾波器139的輸出信號的自相關(guān)函數(shù)也可以在運動圖像解碼裝置101一側(cè)被運算。
圖6是示出本發(fā)明的實施例2所涉及的運動圖像解碼裝置101的方框圖。圖6的方框圖與圖4A所示的運動圖像解碼裝置101類似，對于相同的要素賦予相同的構(gòu)成要素。對于類似的要素省略詳細(xì)說明。
本發(fā)明的實施例2所涉及的運動圖像解碼裝置101與以往的運動圖像解碼裝置的不同之處是具有被添加的第二后濾波器139′，該被添加的第二后濾波器139′將預(yù)測信號、量化預(yù)測誤差信號、以及來自第一后濾波器139的輸出信號作為輸入來接收。并且，具有第一后濾波器139之處與圖4A所示的運動圖像解碼裝置101不同。
被添加的第二后濾波器139′由以下所示的三個獨立的濾波器構(gòu)成。第一個是第一濾波器139-1，對作為來自畫面內(nèi)幀預(yù)測部150或運動補償預(yù)測部160的輸出的預(yù)測信號進(jìn)行濾波處理，第二個是第二濾波器139-2，對作為來自逆量化/逆轉(zhuǎn)換部121的輸出的量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行濾波處理，第三個是第三濾波器139-3，對作為來自第一后濾波器139的輸出的后濾波器信號進(jìn)行濾波處理。并且，也可以對第一以及第二濾波器139-1和139-2的輸出的相加結(jié)果，和第三濾波器139-3的輸出進(jìn)行平均化，并作為解碼裝置101的最終輸出信號來提供。
正如對圖5的運動圖像編碼裝置100所進(jìn)行的說明那樣，后濾波器信息包括各個濾波器的濾波系數(shù)集合、相關(guān)的自相關(guān)矩陣系數(shù)、互相關(guān)矢量、以及為了使解碼裝置能夠恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定濾波器的其他的信息。
按照本發(fā)明的實施例2，解碼運動圖像信息的后濾波處理針對預(yù)測信號、量化預(yù)測誤差信號以及(以往的)后濾波器的輸出進(jìn)行工作，并且該后濾波處理利用個別的或同時被最佳化的濾波器來進(jìn)行。為了生成運動圖像解碼裝置101的最終輸出信號，因此每個濾波器的輸出被相加。這樣，也可以使各個濾波器適應(yīng)于工作的信號的統(tǒng)計特性。據(jù)此，比利用僅針對重構(gòu)信號進(jìn)行工作的單一濾波器的情況更有效率，并能夠減少重構(gòu)誤差。而且，由本實施例中的運動圖像編碼裝置100生成的編碼信號適用于能夠單純地忽略被添加的后濾波器信息的以往的運動圖像解碼裝置。然而，識別到被添加的后濾波器信息的運動圖像解碼裝置101為了進(jìn)一步改善畫質(zhì)，而會有采用用于設(shè)定被添加的后濾波器的信息的情況。
(實施例3) 圖7是示出本發(fā)明的實施例3所涉及的運動圖像編碼裝置100的方框圖。圖7的方框圖與圖3A所示的運動圖像編碼裝置100類似，對于相同的要素賦予相同的參照符號。對于類似要素省略詳細(xì)說明。
本發(fā)明的實施例3所涉及的運動圖像編碼裝置100與以往的運動圖像編碼裝置以及圖3A所示的運動圖像編碼裝置100的不同之處是，具有新的循環(huán)濾波器137′和與其對應(yīng)的新的循環(huán)濾波器設(shè)計部138″，以取代加法器和解塊濾波器137。但是，圖3A所示的后濾波器設(shè)計部138′和圖7所示的循環(huán)濾波器設(shè)計部138″的不同之處是，生成的濾波器信息是在后濾波器139′被使用還是在循環(huán)濾波器137′被使用，不過，生成濾波器信息的處理本身是共同的。
新的循環(huán)濾波器設(shè)計部138″將輸入信號、預(yù)測信號、以及量化預(yù)測誤差信號作為輸入來接收。與實施例1的新的后濾波器設(shè)計部138′同樣，新的循環(huán)濾波器設(shè)計部138″分析輸入信號的統(tǒng)計特性，并將新的循環(huán)濾波器信息輸入到新的循環(huán)濾波器137′和熵編碼部190。
新的循環(huán)濾波器137′包括第一濾波器137-1、第二濾波器137-2以及加法器137-0，所述第一濾波器137-1針對預(yù)測信號進(jìn)行工作，所述第二濾波器137-2針對量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行工作，加法器137-0使這些濾波器信號相加。第一濾波器137-1和第二濾波器137-2正如對以上的實施例所進(jìn)行的說明那樣，按照從新的循環(huán)濾波器設(shè)計部138″接收的新的循環(huán)濾波器信息來進(jìn)行設(shè)定。
具體而言，第一濾波器137-1和第二濾波器137-2也可以被最佳化，以使編碼對象信號和作為新的循環(huán)濾波器137′的輸出的重構(gòu)信號之間的平均平方誤差等差分測定值成為最小。
新的循環(huán)濾波器137′是作為恰當(dāng)?shù)难h(huán)濾波器(針對某塊中的所有像素，雙方的濾波器均工作的濾波器)來進(jìn)行工作還是作為解塊濾波器(尤其是集中針對于距離塊邊界近的位置上的像素，雙方的濾波器進(jìn)行工作的濾波器)來進(jìn)行工作，取決于第一以及第二濾波器137-1、137-2被怎樣設(shè)定。尤其是在前者的例子中，運動圖像編碼裝置100還可以具有以往的解塊濾波器(圖中未示出)。該解塊濾波器從新的循環(huán)濾波器137′接收輸入，其輸出被輸出到存儲部140和后濾波器設(shè)計部138。
圖8是示出本發(fā)明的實施例3所涉及的運動圖像解碼裝置101的方框圖。圖8的方框圖與圖4A所示的運動圖像解碼裝置101類似，對于相同的要素賦予相同的參照符號。對于類似要素省略詳細(xì)說明。
本發(fā)明的實施例3所涉及的運動圖像解碼裝置101與以往的運動圖像解碼裝置以及圖4A所示的運動圖像解碼裝置101不同之處是，具有新的循環(huán)濾波器137′，而取代加法器135以及以往的解塊濾波器137。
新的循環(huán)濾波器137′的構(gòu)成與圖7所示的相對應(yīng)的運動圖像編碼裝置100的構(gòu)成相同。具體而言，新的循環(huán)濾波器137′包括第一濾波器137-1、第二濾波器137-2以及加法器137-0，所述第一濾波器137-1針對預(yù)測信號進(jìn)行工作，所述第二濾波器137-2針對量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行工作，加法器137-0使這些濾波處理后的信號相加。第一濾波器137-1和第二濾波器137-2正如對以上的實施例所進(jìn)行的說明那樣，按照從熵解碼部191接收的新的循環(huán)濾波器信息來進(jìn)行設(shè)定。正如在實施例3的運動圖像編碼裝置100中已經(jīng)說明的那樣，運動圖像解碼裝置101的新的循環(huán)濾波器137′可以接續(xù)在以往的解塊濾波器(圖中未示出)之后。
按照本發(fā)明的實施例3，提供了一種自適應(yīng)的循環(huán)濾波器137′，該自適應(yīng)的循環(huán)濾波器137′能夠分別針對預(yù)測信號以及量化預(yù)測誤差信號來工作，并且包括同時或者分別地被進(jìn)行了最佳化的兩個濾波器。這樣，循環(huán)濾波器137′可以考慮這些信號的各自不同的統(tǒng)計特性。據(jù)此，比利用僅針對重構(gòu)信號進(jìn)行工作的單一濾波器的情況更有效率，并能夠減少重構(gòu)誤差。而且，通過減少重構(gòu)誤差，從而改善了編碼效率。
(實施例4) 圖9是示出本發(fā)明的實施例4所涉及的運動圖像編碼裝置100的方框圖。圖9的方框圖與圖3A所示的運動圖像解碼裝置100類似，對于相同的要素賦予相同的參照符號。對于類似要素省略詳細(xì)說明。
在實施例4中，本發(fā)明適用于在進(jìn)行運動補償預(yù)測時所使用的自適應(yīng)的內(nèi)插濾波處理。本實施例所涉及的運動圖像編碼裝置100在以下所示之處與以往的運動圖像編碼裝置以及圖3A所示的運動圖像編碼裝置100不同。即不同之處是取代內(nèi)插濾波器162而具有新的循環(huán)濾波器以及設(shè)計部162′，并且還具有兩個解塊濾波器137、137″和兩個存儲部140、140′，所述兩個解塊濾波器137、137″分別對預(yù)測信號和量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行解塊濾波處理，所述兩個存儲部140、140′用于分別存儲預(yù)測信號和量化預(yù)測誤差信號。
并且，由于量化預(yù)測誤差的動態(tài)范圍一般比預(yù)測信號的動態(tài)范圍大，因此用于存儲量化預(yù)測誤差的存儲器140′可以具有比用于存儲預(yù)測信號的存儲器140大的比特深度。要想使比特深度變小，縮小量化預(yù)測誤差信號的動態(tài)范圍是一個比較有效的方法。也可以針對量化預(yù)測信號進(jìn)一步進(jìn)行量化。
圖9的新的循環(huán)濾波器以及設(shè)計部162′包括第一濾波器162-1、第二濾波器162-2以及加法器162-0，所述第一濾波器162-1針對由存儲部140延遲后的預(yù)測信號進(jìn)行工作，所述第二濾波器162-2針對由存儲部140′延遲后的量化誤差信號進(jìn)行工作，加法器162-0使這兩個濾波器的信號相加。如以上所述，第一以及第二濾波器162-1、162-2被最佳化，以使在加法器162-0的輸出和所希望的信號之間測定距離成為最小。在運動補償預(yù)測的情況下，所希望的信號是不同的時刻的輸入信號。進(jìn)行最佳化的結(jié)果是，作為新的內(nèi)插濾波器信息被提供給熵編碼部190，并作為輸出信號被插入。
圖10是示出本發(fā)明的實施例4所涉及的運動圖像解碼裝置101的方框圖。圖10的方框圖與圖4A所示的運動圖像解碼裝置101類似，對于同樣的構(gòu)成要素賦予相同的符號。對于類似的要素省略詳細(xì)說明。
本發(fā)明的實施例4所涉及的運動圖像解碼裝置101在以下之處與以往的運動圖像解碼裝置以及圖4A所示的運動圖像解碼裝置101不同。即取代內(nèi)插濾波器162而具有新的循環(huán)濾波器162″，并且不僅具備用于針對預(yù)測信號和量化預(yù)測誤差信號分別進(jìn)行解塊濾波的兩個解塊濾波器137、137″，而且具備用于分別存儲預(yù)測信號和量化預(yù)測誤差信號的兩個存儲部140、140′。
與圖9所示的對應(yīng)的運動圖像編碼裝置100的構(gòu)成相同，具有新的循環(huán)濾波器162″的運動圖像解碼裝置101包括第一濾波器162-1、第二濾波器162-2以及加法器162-0，所述第一濾波器162-1針對預(yù)測信號進(jìn)行工作，所述第二濾波器162-2針對量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行工作，加法器162-0使這些濾波處理后的信號相加。第一以及第二濾波器162-1、162-2正如在以上的實施例中所說明的那樣，按照從熵解碼部191接收的新的內(nèi)插濾波器信息而被設(shè)定。
在本發(fā)明的實施例4中，提供了用于以小數(shù)像素精度進(jìn)行運動補償預(yù)測的自適應(yīng)的內(nèi)插濾波器。本發(fā)明的循環(huán)濾波器162″由同時或分別被最佳化的兩個濾波器構(gòu)成，該兩個濾波器針對(被延遲的)預(yù)測信號和(被延遲的)量化預(yù)測信號分別進(jìn)行工作。這樣，循環(huán)濾波器162″也可以考慮這些信號各自的不同的統(tǒng)計特性。據(jù)此，比利用僅針對(被延遲后的)解碼信號進(jìn)行工作的以往的自適應(yīng)的內(nèi)插濾波器162的情況更有效率，并能夠減少預(yù)測誤差。因此，能夠同樣地改善編碼效率。
圖11A以及圖11B示出了用于說明本發(fā)明的效果的兩種MPEG測試順序的率失真曲線的一個例子。這些率失真曲線是基于具有M＝N＝L＝1的被添加的后濾波器的第一實施例的曲線。在圖11A以及圖11B中，分別以圖表上的點來表示Y-PSNR，該Y-PSNR是針對兩種MPEG測試順序的比特率的亮度成分。本發(fā)明的方法與采用具有5×5系數(shù)的非分離型的二維維納后濾波器的H.264/AVC相比較。并適用于比較畫面內(nèi)編碼。在本發(fā)明能夠觀察到直到0.3dB為止的Y-PSNR的增加。
在本發(fā)明的上述實施例中，本發(fā)明的運動圖像濾波器由分別針對預(yù)測信號和量化預(yù)測信號進(jìn)行工作的濾波器構(gòu)成。然而，從預(yù)測信號、誤差信號以及重構(gòu)信號(預(yù)測信號和誤差信號相加后得到的信號)的集合中被選擇出來的各個信號組呈線性獨立。因此，本發(fā)明能夠適用于，重構(gòu)信號和量化預(yù)測誤差信號的組合，以及重構(gòu)信號和預(yù)測信號的組合中的任一個。
并且，本發(fā)明不受濾波器是固定的還是自適應(yīng)的限定。本發(fā)明的濾波方法中的濾波器均可以包括固定的濾波器或自適應(yīng)的濾波器。在自適應(yīng)濾波器的情況，例如像系數(shù)這種濾波器信息被編碼，并作為輔助信息被發(fā)送到運動圖像解碼裝置。在H.264/AVC編碼方法中，例如像系數(shù)這種濾波器信息被插入到切片頭部或圖片參數(shù)集或序列參數(shù)集中，并被發(fā)送。為了實施自適應(yīng)的后濾波方法，可以將后濾波器信息作為附加擴(kuò)展信息(SEI)發(fā)送到運動圖像解碼裝置。
并且，基于包括運動圖像和作為非運動圖像的音頻數(shù)據(jù)的編碼方法的差分脈沖編碼調(diào)制的以往的編碼方法的任何一種均能夠適用于本發(fā)明。而且，本發(fā)明也可以適用于H.264/AVC的空域可伸縮運動圖像編碼方法。在H.264/AVC中的該方法中，包括預(yù)測信號和量化預(yù)測誤差信號的低空域分辨率的重構(gòu)圖像，由濾波器被上采樣并被內(nèi)插，從而成為高空域分辨率的圖像。在空域可伸縮運動圖像編碼中，例如可以根據(jù)各個信號的不同的濾波器系數(shù)來分別討論預(yù)測信號和量化預(yù)測誤差信號。并且，在高頻建模中也可以適用本發(fā)明。這時，本發(fā)明可以進(jìn)行濾波處理，以及可以以調(diào)整更高次的統(tǒng)計特性為目的，來活用預(yù)測信號以及量化預(yù)測誤差信號各自的統(tǒng)計特性。
而且，本發(fā)明不受維納濾波器所限。根據(jù)Volterra級數(shù)展開的非線性自適應(yīng)濾波器等其他的自適應(yīng)濾波器，以及對損壞信號和所希望的信號之間的平均平方誤差以外的測定值進(jìn)行最佳化的濾波器等均可以適用本發(fā)明。
最后，本發(fā)明的多種實施例也可以進(jìn)行組合。例如，可以將兩個分別被最佳化的濾波器應(yīng)用到按照實施例1中所敘述的后濾波器，同時，可以將另外的兩個分別被最佳化的濾波器應(yīng)用到按照實施例3中所敘述的循環(huán)濾波器。其他的實施例也可以進(jìn)行同樣的組合。
也就是說，本發(fā)明是關(guān)于基于差分脈沖編碼調(diào)制的運動圖像編碼中的最佳濾波器的發(fā)明。本發(fā)明中的方法提供的濾波器不是針對作為預(yù)測信號和誤差信號的相加結(jié)果的重構(gòu)信號進(jìn)行工作的單一的濾波器，而是針對預(yù)測信號和量化預(yù)測誤差信號分別獨立地進(jìn)行工作的兩個濾波器。這樣，通過考慮預(yù)測信號和誤差信號的各自的不同的統(tǒng)計特性，從而能夠減少預(yù)測誤差以及/或者重構(gòu)誤差，編碼效率也得到了改善。
(其他的變形例) 并且，本發(fā)明雖然是根據(jù)上述的實施例1～4而被說明的，但是本發(fā)明并非受上述的實施例1～4的限定。以下的諸情況也包含在本發(fā)明內(nèi)。
上述的各個裝置具體而言是包括微處理器、ROM、RAM、硬盤器件、顯示器器件、鍵盤、鼠標(biāo)等的計算機系統(tǒng)。所述RAM或硬盤器件中存儲有計算機程序。所述微處理器通過按照所述計算機程序來工作，從而各個裝置能夠發(fā)揮功能。在此，計算機程序是為了達(dá)成規(guī)定的功能而由多個向計算機發(fā)出指令的指令代碼的組合構(gòu)成。
構(gòu)成上述各裝置的構(gòu)成要素的一部分或全部可以由一個系統(tǒng)LSI(Large Scale Integration大規(guī)模集成電路)構(gòu)成。系統(tǒng)LSI是將多個構(gòu)成要素集成在一個芯片上而被制造的超多功能LSI，具體而言，是以微處理器、ROM、RAM等構(gòu)成的計算機系統(tǒng)。所述RAM中記憶有計算機程序。所述微型處理器按照所述計算機程序來工作，因此系統(tǒng)LSI可以達(dá)成上述的功能。
構(gòu)成上述各裝置的構(gòu)成要素的一部分或全部可以由能夠裝卸于各個裝置的IC卡或單體的模塊構(gòu)成。所述IC卡或所述模塊是以微處理器、ROM、RAM等構(gòu)成的計算機系統(tǒng)。所述IC卡或所述模塊可以包括上述的超多功能LSI。微型處理器按照計算機程序來工作，因此上述IC卡或上述模塊可以實現(xiàn)各自的功能。上述IC卡或上述模塊可以具有防篡改功能。
本發(fā)明也可以作為以上所示出的方法。并且，這些方法可以作為由計算機來實現(xiàn)的計算機程序，也可以作為由所述計算機程序組成的數(shù)字信號。
并且，本發(fā)明可以將所述計算機程序或所述數(shù)字信號記錄到計算機可讀取的記錄介質(zhì)中，這些記錄介質(zhì)例如是軟盤、硬盤、CD-ROM、MO、DVD、DVD-ROM、DVD-RAM、BD(Blu-ray(注冊商標(biāo))Disc)、半導(dǎo)體存儲器等。并且，也可以作為這些記錄介質(zhì)中所記錄的所述數(shù)字信號來實現(xiàn)。
并且，本發(fā)明可以通過電氣通信電路、無線或有線通信電路、以因特網(wǎng)為代表的網(wǎng)絡(luò)、以及數(shù)據(jù)廣播等來傳遞所述計算機程序或所述數(shù)字信號。
并且，本發(fā)明可以是具備微處理器和存儲器的計算機系統(tǒng)，所述存儲器記憶上述計算機程序，所述微處理器按照所述計算機程序來工作。
并且，可以將所述程序或所述數(shù)字信號記錄到所述記錄介質(zhì)并傳送，或者可以將所述程序或所述數(shù)字信號通過所述網(wǎng)絡(luò)等來傳送，從而可以由獨立的其它的計算機系統(tǒng)來執(zhí)行。
上述的實施例以及上述的變形例可以分別自由組合。
以上雖然參照附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明并非受附圖所限。對于附圖中所示的實施例，只要是在與本發(fā)明相同的范圍內(nèi)或均等的范圍內(nèi)均可以進(jìn)行各種修改以及變形。
本發(fā)明能夠非常有效地利用于運動圖像編碼方法(裝置)以及運動圖像解碼方法(裝置)。
符號說明 100 運動圖像編碼裝置 101 運動圖像解碼裝置 110 減法器 120 轉(zhuǎn)換/量化部 121、130 逆量化/逆轉(zhuǎn)換部 135、135′、137-0、139-0、162-0加法器 137、137″解塊濾波器 137′、162″ 循環(huán)濾波器 137-1、137-2、139-1、139-2、139-3、162-1、162-2濾波器 138、138′ 后濾波器設(shè)計部 138″ 循環(huán)濾波器設(shè)計部 139、139′ 后濾波器 140、140′ 存儲器 150畫面內(nèi)幀預(yù)測部 160運動補償預(yù)測部 162內(nèi)插濾波器 162′ 循環(huán)濾波器以及設(shè)計部 170運動預(yù)測部 180畫面內(nèi)/畫面間開關(guān) 190熵編碼部 191熵解碼部 200、200′ 預(yù)測信號成生部
權(quán)利要求
1.一種運動圖像編碼方法，對構(gòu)成運動圖像的編碼對象信號進(jìn)行編碼，該運動圖像編碼方法包括
預(yù)測信號生成步驟，根據(jù)在所述編碼對象信號之前被編碼的其他的編碼對象信號，來生成通過對所述編碼對象信號進(jìn)行預(yù)測而得到的預(yù)測信號；
量化步驟，通過對從所述編碼對象信號中減去所述預(yù)測信號而得到的預(yù)測誤差進(jìn)行量化，從而生成量化系數(shù)；
逆量化步驟，對所述量化系數(shù)進(jìn)行逆量化，從而生成量化預(yù)測誤差信號；
濾波器信息生成步驟，既生成第一濾波器信息又生成第二濾波器信息，所述第一濾波器信息是僅根據(jù)所述預(yù)測信號以及所述量化預(yù)測誤差信號中的所述預(yù)測信號的統(tǒng)計特性而被生成的，所述第二濾波器信息是僅根據(jù)所述預(yù)測信號以及所述量化預(yù)測誤差信號中的所述量化預(yù)測誤差信號的統(tǒng)計特性而被生成的；以及
熵編碼步驟，對在所述量化步驟生成的所述量化系數(shù)以及在所述濾波器信息生成步驟生成的所述第一濾波器信息和所述第二濾波器信息進(jìn)行熵編碼，從而生成編碼信號。
2.如權(quán)利要求1所述的運動圖像編碼方法，
在所述濾波器信息生成步驟中生成所述第一濾波器信息和所述第二濾波器信息，以使重構(gòu)信號和所述編碼對象信號的差分被最小化，所述重構(gòu)信號是通過使濾波處理后預(yù)測信號和濾波處理后量化預(yù)測誤差信號相加而得到的，所述濾波處理后預(yù)測信號是通過根據(jù)所述第一濾波器信息對所述預(yù)測信號進(jìn)行濾波處理而得到的，所述濾波處理后量化預(yù)測誤差信號是通過根據(jù)所述第二濾波器信息對所述量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行濾波處理而得到的。
3.如權(quán)利要求1所述的運動圖像編碼方法，
所述預(yù)測信號生成步驟包括
濾波處理步驟，根據(jù)所述第一濾波器信息對所述預(yù)測信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后預(yù)測信號，并且根據(jù)所述第二濾波器信息對所述量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后量化預(yù)測誤差信號，通過使所述濾波處理后預(yù)測信號和所述濾波處理后量化預(yù)測誤差信號相加，從而生成重構(gòu)信號；以及
預(yù)測信號生成步驟，根據(jù)所述重構(gòu)信號，來生成通過對在所述編碼對象信號之后被編碼的其他的編碼對象信號進(jìn)行預(yù)測而得到的第二預(yù)測信號。
4.如權(quán)利要求3所述的運動圖像編碼方法，
在所述濾波處理步驟中，進(jìn)行使所述重構(gòu)信號的塊失真減少的解塊處理。
5.如權(quán)利要求3所述的運動圖像編碼方法，
在所述濾波處理步驟，在進(jìn)行運動補償預(yù)測之前先進(jìn)行內(nèi)插濾波處理。
6.如權(quán)利要求1所述的運動圖像編碼方法，
在所述濾波器信息生成步驟，根據(jù)重構(gòu)信號的統(tǒng)計特性來生成第三濾波器信息，所述重構(gòu)信號是通過使所述預(yù)測信號和所述量化預(yù)測誤差信號相加而得到的；
在所述熵編碼步驟，通過對所述量化預(yù)測誤差信號以及所述第一濾波器信息、所述第二濾波器信息和所述第三濾波器信息進(jìn)行熵編碼，從而生成所述編碼信號。
7.一種運動圖像解碼方法，通過對構(gòu)成運動圖像的編碼信號進(jìn)行解碼，從而生成解碼信號，該運動圖像解碼方法包括
熵解碼步驟，通過對所述編碼信號進(jìn)行熵解碼，從而獲得量化系數(shù)和第一濾波器信息以及第二濾波器信息；
逆量化步驟，對所述量化系數(shù)進(jìn)行逆量化，從而生成量化預(yù)測誤差信號；
預(yù)測信號生成步驟，根據(jù)在所述編碼信號之前被解碼的其他的編碼信號，來生成通過對所述解碼信號進(jìn)行預(yù)測而得到的預(yù)測信號；以及
濾波處理步驟，根據(jù)所述第一濾波器信息對所述預(yù)測信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后預(yù)測信號，并且根據(jù)所述第二濾波器信息對所述量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后量化預(yù)測誤差信號，通過使所述濾波處理后預(yù)測信號和所述濾波處理后量化預(yù)測誤差信號相加，從而生成所述解碼信號。
8.如權(quán)利要求7所述的運動圖像解碼方法，
所述預(yù)測信號生成步驟包括
濾波處理步驟，根據(jù)所述第一濾波器信息對所述預(yù)測信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后預(yù)測信號，并且根據(jù)所述第二濾波器信息對所述量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后量化預(yù)測誤差信號，通過使所述濾波處理后預(yù)測信號和所述濾波處理后量化預(yù)測誤差信號相加，從而生成重構(gòu)信號；以及
預(yù)測信號生成步驟，根據(jù)所述重構(gòu)信號，來生成通過對在所述編碼信號之后被解碼的其他的解碼信號進(jìn)行預(yù)測而得到的第二預(yù)測信號。
9.一種運動圖像編碼裝置，對構(gòu)成運動圖像的編碼對象信號進(jìn)行編碼，該運動圖像編碼裝置包括
預(yù)測信號生成部，根據(jù)在所述編碼對象信號之前被編碼的其他的編碼對象信號，來生成通過對所述編碼對象信號進(jìn)行預(yù)測而得到的預(yù)測信號；
量化部，通過對從所述編碼對象信號中減去所述預(yù)測信號而得到的預(yù)測誤差進(jìn)行量化，從而生成量化系數(shù)；
逆量化部，對所述量化系數(shù)進(jìn)行逆量化，從而生成量化預(yù)測誤差信號；
濾波器信息生成部，既生成第一濾波器信息又生成第二濾波器信息，所述第一濾波器信息是僅根據(jù)所述預(yù)測信號以及所述量化預(yù)測誤差信號中的所述預(yù)測信號的統(tǒng)計特性而被生成的，所述第二濾波器信息是僅根據(jù)所述預(yù)測信號以及所述量化預(yù)測誤差信號中的所述量化預(yù)測誤差信號的統(tǒng)計特性而被生成的；以及
熵編碼部，對在所述量化部生成的所述量化系數(shù)以及在所述濾波器信息生成部生成的所述第一濾波器信息和所述第二濾波器信息進(jìn)行熵編碼，從而生成編碼信號。
10.一種運動圖像解碼裝置，通過對構(gòu)成運動圖像的編碼信號進(jìn)行解碼，從而生成解碼信號，該運動圖像解碼裝置包括
熵解碼部，通過對所述編碼信號進(jìn)行熵解碼，從而獲得量化系數(shù)和第一濾波器信息以及第二濾波器信息；
逆量化部，對所述量化系數(shù)進(jìn)行逆量化，從而生成量化預(yù)測誤差信號；
預(yù)測信號生成部，根據(jù)在所述編碼信號之前被解碼的其他的編碼信號，來生成通過對所述解碼信號進(jìn)行預(yù)測而得到的預(yù)測信號；以及
濾波處理部，根據(jù)所述第一濾波器信息對所述預(yù)測信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后預(yù)測信號，并且根據(jù)所述第二濾波器信息對所述量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后量化預(yù)測誤差信號，通過使所述濾波處理后預(yù)測信號和所述濾波處理后量化預(yù)測誤差信號相加，從而生成所述解碼信號。
11.一種程序，使計算機對構(gòu)成運動圖像的編碼對象信號進(jìn)行編碼，該程序包括
預(yù)測信號生成步驟，根據(jù)在所述編碼對象信號之前被編碼的其他的編碼對象信號，來生成通過對所述編碼對象信號進(jìn)行預(yù)測而得到的預(yù)測信號；
量化步驟，通過對從所述編碼對象信號中減去所述預(yù)測信號而得到的預(yù)測誤差進(jìn)行量化，從而生成量化系數(shù)；
逆量化步驟，對所述量化系數(shù)進(jìn)行逆量化，從而生成量化預(yù)測誤差信號；
濾波器信息生成步驟，既生成第一濾波器信息又生成第二濾波器信息，所述第一濾波器信息是僅根據(jù)所述預(yù)測信號以及所述量化預(yù)測誤差信號中的所述預(yù)測信號的統(tǒng)計特性而被生成的，所述第二濾波器信息是僅根據(jù)所述預(yù)測信號以及所述量化預(yù)測誤差信號中的所述量化預(yù)測誤差信號的統(tǒng)計特性而被生成的；以及
熵編碼步驟，對在所述量化步驟生成的所述量化系數(shù)以及在所述濾波器信息生成步驟生成的所述第一濾波器信息和所述第二濾波器信息進(jìn)行熵編碼，從而生成編碼信號。
12.一種程序，使計算機對構(gòu)成運動圖像的編碼信號進(jìn)行解碼，從而生成解碼信號，該程序包括
熵解碼步驟，通過對所述編碼信號進(jìn)行熵解碼，從而獲得量化系數(shù)和第一濾波器信息以及第二濾波器信息；
逆量化步驟，對所述量化系數(shù)進(jìn)行逆量化，從而生成量化預(yù)測誤差信號；
預(yù)測信號生成步驟，根據(jù)在所述編碼信號之前被解碼的其他的編碼信號，來生成通過對所述解碼信號進(jìn)行預(yù)測而得到的預(yù)測信號；以及
濾波處理步驟，根據(jù)所述第一濾波器信息對所述預(yù)測信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后預(yù)測信號，并且根據(jù)所述第二濾波器信息對所述量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后量化預(yù)測誤差信號，通過使所述濾波處理后預(yù)測信號和所述濾波處理后量化預(yù)測誤差信號相加，從而生成所述解碼信號。
13.一種集成電路，對構(gòu)成運動圖像的編碼對象信號進(jìn)行編碼，該集成電路包括
預(yù)測信號生成部，根據(jù)在所述編碼對象信號之前被編碼的其他的編碼對象信號，來生成通過對所述編碼對象信號進(jìn)行預(yù)測而得到的預(yù)測信號；
量化部，通過對從所述編碼對象信號中減去所述預(yù)測信號而得到的預(yù)測誤差進(jìn)行量化，從而生成量化系數(shù)；
逆量化部，對所述量化系數(shù)進(jìn)行逆量化，從而生成量化預(yù)測誤差信號；
濾波器信息生成部，既生成第一濾波器信息又生成第二濾波器信息，所述第一濾波器信息是僅根據(jù)所述預(yù)測信號以及所述量化預(yù)測誤差信號中的所述預(yù)測信號的統(tǒng)計特性而被生成的，所述第二濾波器信息是僅根據(jù)所述預(yù)測信號以及所述量化預(yù)測誤差信號中的所述量化預(yù)測誤差信號的統(tǒng)計特性而被生成的；以及
熵編碼部，對在所述量化部生成的所述量化系數(shù)以及在所述濾波器信息生成部生成的所述第一濾波器信息和所述第二濾波器信息進(jìn)行熵編碼，從而生成編碼信號。
14.一種集成電路，對構(gòu)成運動圖像的編碼信號進(jìn)行解碼，從而生成解碼信號，該集成電路包括
熵解碼部，通過對所述編碼信號進(jìn)行熵解碼，從而獲得量化系數(shù)和第一濾波器信息以及第二濾波器信息；
逆量化部，對所述量化系數(shù)進(jìn)行逆量化，從而生成量化預(yù)測誤差信號；
預(yù)測信號生成部，根據(jù)在所述編碼信號之前被解碼的其他的編碼信號，來生成通過對所述解碼信號進(jìn)行預(yù)測而得到的預(yù)測信號；以及
濾波處理部，根據(jù)所述第一濾波器信息對所述預(yù)測信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后預(yù)測信號，并且根據(jù)所述第二濾波器信息對所述量化預(yù)測誤差信號進(jìn)行濾波處理，從而生成濾波處理后量化預(yù)測誤差信號，通過使所述濾波處理后預(yù)測信號和所述濾波處理后量化預(yù)測誤差信號相加，從而生成所述解碼信號。
全文摘要
本發(fā)明所涉及的運動圖像編碼方法包括預(yù)測信號生成步驟(S16)，根據(jù)在所述編碼對象信號之前被編碼的其他的編碼對象信號，來生成通過對所述編碼對象信號進(jìn)行預(yù)測而得到的預(yù)測信號；量化步驟(S12)，通過對從所述編碼對象信號中減去所述預(yù)測信號而得到的預(yù)測誤差進(jìn)行量化，從而生成量化系數(shù)；逆量化步驟(S13)，對所述量化系數(shù)進(jìn)行逆量化，從而生成量化預(yù)測誤差信號；濾波器信息生成步驟(S14)，既生成第一濾波器信息又生成第二濾波器信息，所述第一濾波器信息是僅根據(jù)所述預(yù)測信號以及所述量化預(yù)測誤差信號中的所述預(yù)測信號的統(tǒng)計特性而被生成的，所述第二濾波器信息是僅根據(jù)所述預(yù)測信號以及所述量化預(yù)測誤差信號中的所述量化預(yù)測誤差信號的統(tǒng)計特性而被生成的；以及熵編碼步驟(S15)，對在所述量化步驟生成的所述量化系數(shù)以及在所述濾波器信息生成步驟生成的所述第一濾波器信息和所述第二濾波器信息進(jìn)行熵編碼，從而生成編碼信號。
文檔編號H04N7/50GK101796847SQ20098010029
公開日2010年8月4日 申請日期2009年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月3日
發(fā)明者M·納羅施克, S·維特曼, T·韋丁 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社