專利名稱：具有可變壓縮比和用于存儲及檢索參考幀數(shù)據(jù)的緩沖器的視頻解碼器的制作方法
技術領域：
本專利申請涉及視頻解碼器，尤其涉及具有簡化的存儲器訪問簡檔(profile)的 視頻解碼器。
背景技術：
在數(shù)字視頻領域，最普遍的圖像編碼類型是1圖像(內(nèi)部編碼圖像)，在不參考其 它任何圖像的情況下其被編碼，并且常常稱為參考幀或錨定幀；P圖像(預測編碼圖像)，根 據(jù)過去的I或P參考圖像，使用運動補償預測對其進行編碼；以及B圖像(雙向預測編碼圖 像)，根據(jù)前一個(后面的)和未來的(前面的)1或P圖像使用運動補償對其進行編碼。 這些圖像類型有時還被稱為I、P或B幀。稱為MPEG (運動圖像專家組)壓縮的壓縮標準是一組使用如上所述的幀壓縮技術 對全動視頻圖像進行壓縮和解壓縮的方法。其中，MPEG壓縮使用運動補償和離散余弦變換 (DCT)處理，可以產(chǎn)生很高的壓縮比。為了更好地了解該壓縮標準，可以參考Chapman &Hall 在 1997 年出版的，由 Barry G. Haskell.Atul Puri 禾口 Arun N. Netravli 等合著的“Digital Video :An Introduction to MPEG—2，，。當前，大多數(shù)視頻解碼器，例如MPEG-2解碼器，都使用外部存儲器，以通過對之前 存儲的參考幀進行矢量控制(vector-controlled)預測，根據(jù)P圖像和B圖像創(chuàng)建視頻幀。 該外部存儲器最可能是基于DRAM的，因為它們代表獨立存儲器設備的主流市場?；贒RAM 的存儲器提供突發(fā)訪問模式以獲得高帶寬性能。這意味著通過僅給出單個讀或?qū)懼噶罹涂?以向存儲器或從存儲器傳輸多個連續(xù)的數(shù)據(jù)字(突發(fā))。為了利用可用的數(shù)據(jù)帶寬，讀和寫 訪問必須是面向突發(fā)的?；贒RAM的存儲器趨向于僅僅對于大尺寸突發(fā)具有高效的存儲 器傳輸。一個缺點是矢量控制預測要求對一個或多個存儲器中的參考幀進行隨機定位的 基于塊的訪問。這種對基于DRAM的存儲器進行的訪問的效率是相當?shù)偷?。第二個缺點是 在用于重建矢量預測幀所需要的存儲器訪問帶寬方面的依賴于視頻內(nèi)容的不斷變化。雖然許多數(shù)字系統(tǒng)使用MPEG-2作為壓縮標準，但是在稱作主級(main-level)和 高級(high-level)的系統(tǒng)之間存在市場區(qū)別。不僅各個系統(tǒng)的編碼器的實現(xiàn)相當不同，而 且解碼器的實現(xiàn)也相當不同。在處理速度和存儲器需求上的差別在五到六倍。另一個很 快即將出現(xiàn)的市場區(qū)別在能進行單重高級(single high-level)解碼和雙重高級(double high-level)解碼的系統(tǒng)(片上)之間。在雙重高級MPEG-2解碼的情況下，一個或多個目 前工藝水平的MPEG-2解碼器將需要相當多的系統(tǒng)資源，特別是例如在對外部存儲器的存 儲器帶寬和用于參考幀存儲的存儲器足跡(memory footprint)等方面。由于在主流CMOS性能上的改進，高解碼速度未導致用于高級系統(tǒng)的六倍大小的 解碼塊。然而，存儲器需求在訪問帶寬和容量方面線性地按比例變化，因此對解碼器體系結 構具有較大的影響。尤其是在外部存儲器的情況下，在訪問帶寬上的差別將意味著不同的方法。如果必須與其它的部件(例如CPU、定標器(scaler)、圖形加速器、圖像合成處理器 等等)共享外部存儲器，這將更加復雜。當MPEG解碼器是片上系統(tǒng)的一部分時，與其它部 件共享存儲器資源是一種典型情況，片上系統(tǒng)使用統(tǒng)一的外部存儲器。之前已知的專利公開US 6088391涉及用于像素數(shù)據(jù)的B幀的存儲器系統(tǒng)，其中每 個B幀包含多個部分，并且其中所述多個部分中的每個部分包含對應于一個幀的前場(top field)和后場(bottom field)的像素數(shù)據(jù)。存儲器系統(tǒng)包含組織為多個用于存儲像素數(shù) 據(jù)的段的存儲器，其中段的數(shù)量等于幀斷面(frame section)的數(shù)量在加上兩個額外的段。 然而，每個段的大小是一個幀斷面的一半。存儲器系統(tǒng)還包含用于根據(jù)每個幀的前場和后 場來接收并且分離像素數(shù)據(jù)的分割設備。分割設備跟蹤分段以確定所述存儲器的兩個可用 的段，并且為每個幀的每個斷面將來自前場的像素數(shù)據(jù)存儲到一個可用的段中，并且將來 自后場的像素數(shù)據(jù)存儲到存儲器的另一個可用的段中。最好包含一個段指針表用于跟蹤 用于交錯顯示的存儲器的段。一個解碼器系統(tǒng)包括存儲器和分割設備，并且還包含重建單 元，用于接收視頻數(shù)據(jù)并將視頻數(shù)據(jù)解碼為像素數(shù)據(jù)，以及用于從段檢索像素數(shù)據(jù)的顯示 電路。一種存儲以及檢索像素數(shù)據(jù)的方法包含依據(jù)場來分離像素數(shù)據(jù)的步驟以及將像素數(shù) 據(jù)存儲到相應的段中的步驟。在存儲了一半幀之后，由顯示設備檢索數(shù)據(jù)用于交錯顯示。以上描述的、根據(jù)US 6088391的解碼器系統(tǒng)和方法的一個缺點是，其僅能夠部分 地減少存儲器容量需求，而不減少存儲器帶寬需求，沒有簡化存儲器訪問簡檔，也沒有減少 在所需的存儲器訪問帶寬方面的不斷變化。因此，需要一種視頻解碼器以及所實現(xiàn)的相關方法，通過其可以簡化存儲器訪問 簡檔，減少在存儲器訪問帶寬方面的不斷變化，還可進一步減少存儲器容量需求和存儲器 訪問帶寬。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種改進的視頻解碼器，其具有與數(shù)據(jù) 壓縮和解壓縮相結合的集成的存儲器緩沖器，通過其可以獨立于視頻內(nèi)容而實現(xiàn)簡單的到 外部存儲器的訪問簡檔，以及到外部存儲器的低的并且完全確定性的存儲器訪問帶寬。該目的是根據(jù)權利要求1的特征部分而實現(xiàn)的。通過提供以下裝置，能夠減少將被存儲的參考幀的大小和存儲器訪問帶寬需求， 所述裝置包括；用于使用可變壓縮方法來壓縮參考幀數(shù)據(jù)的裝置；緩沖器裝置，用于在中 間為每個參考幀至少存儲視頻的掃描線中的運動矢量的垂直孔徑(vertical aperture) (范圍)再加上一排(片(slice))宏塊；用于解壓縮參考幀數(shù)據(jù)的裝置，用于使得用于運動 補償(MC)的所述裝置能夠使用所述已解壓縮的參考幀數(shù)據(jù)來重建矢量預測圖像和宏塊。本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于簡化存儲器訪問簡檔以及減小視頻解碼器 中的存儲器訪問帶寬的方法，其中，所述視頻解碼器具有與數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮相結合的集 成的存儲器緩沖器，通過該方法可以獨立于視頻內(nèi)容而實現(xiàn)簡單的到外部存儲器的訪問簡 檔，以及到外部存儲器的低的并且完全確定性的存儲器訪問帶寬。該目的是根據(jù)權利要求18的特征部分而實現(xiàn)的。通過提供以下步驟，能夠減少將被存儲的參考幀的大小和存儲器訪問帶寬需求， 所述步驟包括對壓縮視頻數(shù)據(jù)進行可變長解碼；對內(nèi)部編碼圖像、內(nèi)部編碼宏塊以及內(nèi)部編碼delta信息進行逆掃描、逆量化以及逆離散余弦變換(IDCT)解碼；用于解碼矢量預 測圖像和宏塊的運動補償；將已解碼的內(nèi)部編碼宏塊、已解碼的內(nèi)部編碼delta信息以及 運動補償過的矢量預測宏塊組合為參考幀或輸出幀數(shù)據(jù)；使用可變壓縮方法來壓縮參考幀 數(shù)據(jù)；在中間為每個參考幀至少將視頻的掃描線中的運動矢量的垂直孔徑(范圍)再加上 一排(片)宏塊存儲在緩沖器裝置中；對參考幀數(shù)據(jù)進行解壓縮以使得所述用于運動補償 (MC)的裝置能夠使用所述已解壓縮的參考幀數(shù)據(jù)來重建矢量預測圖像和宏塊；輸出已解 碼的圖像數(shù)據(jù)。在從屬權利要求中列出了優(yōu)選實施例。


在附圖中，相同的參考標記表示相同的部件。圖1顯示FIFO的初始化和更新策略；圖2進一步說明根據(jù)圖1的FIFO的初始化和更新策略；圖3進一步說明根據(jù)圖1和圖2的FIFO的初始化和更新策略；圖4公開根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的視頻解碼器的示意圖；圖5公開根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的視頻解碼器的示意圖；圖6說明如何根據(jù)壓縮比和存儲器訪問帶寬來減少參考幀的大??；圖7說明一個優(yōu)選實施例，其中P圖像的參考幀的壓縮比是B圖像的一半；圖8說明第二實施例的一般概念；圖9說明第二實施例的優(yōu)選的一般概念；圖10說明用于第二實施例的第一替換實施選項；圖11說明用于第二實施例的第二替換實施選項。通過結合附圖所進行的詳細說明，本發(fā)明的其它目的和特征將變得更加明顯。然 而應該理解，附圖僅僅用于說明的目的，而不是用于限制本發(fā)明的定義，對于本發(fā)明的范 圍，應參考所附的權利要求。應該進一步理解，附圖不必按比例繪制，除非另外指明，否則它 們僅僅用于在概念上說明這里所描述的結構和過程。
具體實施例方式為了簡化外部存儲器訪問簡檔以及消除在視頻解碼器所需的外部存儲器訪問帶 寬方面的不斷變化，根據(jù)本發(fā)明，提出集成存儲器。該集成的存儲器用作緩沖器8，當視頻數(shù) 據(jù)從外部存儲器傳輸?shù)骄彌_器中時，以先進先出(FIFO)方式訪問緩沖器8，并且由例如在 視頻解碼器中通過運動矢量來構造預測幀的設備的預取單元按照基于塊的方式進行訪問。 緩沖器8的功能是隱藏復雜(矢量控制)的存儲器訪問簡檔和來自外部存儲器9的存儲器 訪問帶寬的不斷變化。實際上，緩沖器為每個參考幀實現(xiàn)FIFO。因此，在MPEG-2解碼器的情況中，緩沖器 8將包含最多兩個FIFO。在FIFO模式中，緩沖器8中的FIFO元素的優(yōu)選的粒度是一片，一 片是一排宏塊。假定一片橫跨圖像的整個水平范圍。該假定不是限制性的。注意，在實踐 中，傳輸一片(即，一個FIFO元素)需要多個高效的來自外部存儲器9的突發(fā)訪問。更進 一步地優(yōu)化是用通過整數(shù)個來自外部存儲器9的突發(fā)訪問而獲取的字節(jié)的數(shù)量來表示一個FIFO元素。圖1顯示在典型的ATSC高級MPEG-2解碼(大約+/-128的垂直范圍，即+/_8個 片)中的用于這種FIFO的初始化和更新策略。在附圖中，參考幀緩沖器(FIFO)是8，參考 指針是11，垂直范圍運動矢量是12，外部存儲器是9。假定解碼器開始解碼矢量預測圖像。 從左上方開始連續(xù)輸入它的宏塊，從左掃描至右并自上而下移動，最終在右下角結束。初始 狀態(tài)是FIFO 8是大約半滿的(參見圖1左邊)，它是參考幀的上部，其跨越運動矢量12 的垂直孔徑的一半再加上一片。矢量預測圖像的第一個輸入的片(片1)可以被完全地處 理，這是因為所有的可能的矢量參考圖像數(shù)據(jù)都在FIFO 8中。當矢量預測圖像的第二個片 (片2)的第一個宏塊必須被解碼時，參考幀的下一個片必須從外部存儲器9傳輸?shù)紽IFO 8 中(參見圖1的中部和右部)。因為FIFO 8大約是半滿的，所以不丟棄任何FIFO元素或數(shù) 據(jù)。該處理持續(xù)進行直到從輸入片的頂部開始的垂直偏移超過垂直孔徑的一半為止。從該 點開始，被解碼的矢量預測圖像將不再參考FIFO 8中的第一片，從而使得丟棄第一片。當 解碼矢量預測圖像的下一個片時，丟棄FIFO 8中的第二個片，如此繼續(xù)，如圖2所示。該處 理持續(xù)到參考幀的最后的片在FIFO 8中。對于FIFO 8中的當前參考幀的出局(rim-out)狀況的有利的方法是使下一個所 需的參考幀的視頻數(shù)據(jù)在開始解碼下一個矢量預測圖像時已在FIFO 8中。這可以通過當 矢量預測圖像的當前片已被解碼并且下一個片仍將被解碼時，將下一個需要的參考幀的第 一個片加載到FIFO 8中來實現(xiàn)，如圖3所示。當預測圖像的最后的片已被解碼時，情況如 圖1所述，但是下一個需要的參考幀的第一個部分在FIFO緩沖器8中。在MPEG-I和MPEG-2的情況中，當假定緩沖器8中的視頻是未壓縮的時，以比特表 示的緩沖器的大小應該大于等于(運動矢量的垂直范圍+ —排宏塊)X每條掃描線的最大 像素數(shù)量X參考幀的最大數(shù)量X每個像素的字節(jié)數(shù)量X每個字節(jié)的比特數(shù)量，其中所述 一排宏塊橫跨圖像的整個水平大小。用于ATSC的單重高級MPEG-2解碼器具有256的運動矢量的垂直范圍，一個宏塊 排有16條掃描線，每條掃描線最多有1920個像素，最多有2個參考幀，每個像素1. 5字節(jié)， 并且每個字節(jié)8比特。因此，當未將數(shù)據(jù)壓縮應用到單重高級MPEG-2解碼器上時，必須集 成大約13M比特的緩沖存儲器。該13M比特存儲器可以與高速MPEG解碼管道(pipe)集成 在一個模塊中。這種模塊可以應對50/60HZ的主級解碼(main level decoding)，而不需要 外部存儲器9。在高級解碼的情況中，緩沖器8被用于矢量控制預測，它是訪問最密集的操 作。應該從外部添加缺少的存儲器容量，但是僅需要非常簡單的、帶寬最小的接口。在兩種 情況下，在其能夠與圖形和其他視頻流混合的階段，解碼器的輸出必須經(jīng)由外部顯示存儲 器13提供給輸出。在一些主級系統(tǒng)中，甚至可以完全省略顯示存儲器13。由于到外部存儲器9的簡單的訪問簡檔，根據(jù)本發(fā)明，建議增加基于塊的存儲器 壓縮算法，以用于到外部存儲器9以及來自外部存儲器9的壓縮和解壓縮?？梢栽黾尤魏?基于塊的存儲器壓縮算法。但是，可變壓縮算法是優(yōu)選的，例如在WO 0117268A1中所描述 的，因此通過引用將其結合在此。根據(jù)第一實施例的視頻解碼器在圖4中示意性的說明。解碼器優(yōu)選地是MPEG解 碼器。但是應注意，本發(fā)明并不限于MPEG，可以用于任何特定的視頻標準或配置。根據(jù)本發(fā) 明的視頻解碼器基于現(xiàn)有技術的視頻解碼器。從壓縮數(shù)據(jù)存儲器1檢索到壓縮數(shù)據(jù)，并通過可變長解碼器(VLD) 2進行熵解碼(entropy decoded)，從而將數(shù)據(jù)轉換為離散余弦交換 (DCT)數(shù)據(jù)。逆掃描裝置(IS)3、逆量化裝置(IQ)4以及逆離散余弦變換裝置(IDCT)5處理 內(nèi)部編碼delta信息，并將數(shù)據(jù)轉換為像素數(shù)據(jù)的宏塊。一個宏塊(MB)是MPEG標準的基 本編碼單元。宏塊由亮度分量(Y)的16像素X 16線的部分或4個8像素X8線的塊以及 多個空間上對應的色度分量Cr和Cb的8X8的塊構成。色度值的塊的數(shù)量依賴于使用哪 種特定格式。或者通過由運動補償裝置10從外部預測存儲器9進行基于塊的取回并且當 存在delta信息時還要加上delta信息，或者通過內(nèi)部編碼的宏塊來重建矢量預測幀。這種現(xiàn)有的MPEG-2解碼器將需要來自外部預測存儲器9的最大理論速率，它是 視頻速率的200%。例如，具有以60Hz交錯顯示的1920X1080格式的高清視頻具有大約 62. 2M像素/秒的凈速率(無空白)，大約為93.3M字節(jié)/秒(假定YUV 4:2:0格式)。因 此，在這種情況下，現(xiàn)有的高級MPEG-2解碼器理論上需要最大187M字節(jié)/秒的存儲器訪問 帶寬。然而，由于復雜的存儲器訪問簡檔以及SDRAM僅對于大的包是高效的，所以片上系統(tǒng) 必須考慮更壞情況。根據(jù)本發(fā)明，如圖5所示，將視頻數(shù)據(jù)壓縮裝置6、視頻數(shù)據(jù)解壓縮裝置7以及緩 沖器8添加到現(xiàn)有技術水平的解碼器。壓縮裝置6用于使用可變壓縮方法來壓縮參考幀數(shù) 據(jù)，其中，在壓縮之后，參考幀數(shù)據(jù)將被存儲在提供壓縮參考幀存儲器的外部存儲器裝置9 中。然后從所述外部存儲器9檢索壓縮的參考幀數(shù)據(jù)，并且在中間為每個參考幀至少將視 頻的掃描線中的運動矢量的垂直孔徑(范圍)再加上一排(片)宏塊存儲在緩沖器8中， 緩沖器8設置在外部儲存器9和用于運動補償?shù)难b置10之間。利用解壓縮裝置7對參考 幀數(shù)據(jù)進行解壓縮，從而使得運動補償(MC)裝置10能夠利用所述已解壓縮的參考幀數(shù)據(jù) 來重建矢量預測圖像和宏塊。在一個例子中，緩沖器8的大小可以等于用于解碼的 (2X 128+16) X 1920X 1. 5X2X8 = 12. 53376X IO6比特，并且最好再加上當集成定標器14 時用于線到線轉換緩沖的16X1920X1.5X8 0.4X106比特，即總計大約13M比特。對 外部存儲器9的訪問簡檔非常簡單。但是，如圖6所示，已經(jīng)根據(jù)壓縮比和存儲器訪問帶寬 減小了參考幀的大小。在圖6中，解碼塊為15，MB格式轉換器為16。注意，在圖6中，僅僅 一半緩沖器8被用于存儲一個所需的參考幀。圖7說明了一個優(yōu)選實施例，其中，P圖像的 參考幀的壓縮比是B圖像的參考幀的壓縮比的一半。圖7的優(yōu)選的可變壓縮方法具有以下 屬性，即可以簡單地通過采用壓縮比為N 1的壓縮數(shù)據(jù)的適當?shù)囊话胱罡哂行粩?shù)據(jù)來 獲得壓縮比為2N 1的壓縮數(shù)據(jù)。本領域的熟練技術人員能夠?qū)⒆罡哂行粔嚎s數(shù)據(jù)和 最低有效位壓縮數(shù)據(jù)映射到存儲器中，從而使得能夠獲得簡單的訪問簡檔和到外部存儲器 9的高效的存儲器訪問。注意，壓縮比的比值還可以擴展到除2以外的其他值，兩個層級也 可以擴展到多個層級。在第二實施例中，根據(jù)圖5，當以稍微不同的方式來應用數(shù)據(jù)壓縮/解壓縮時，與 如上所述的方式相比，緩沖器8的大小可以被進一步縮小。在向外部存儲器9傳輸前，對已 解碼的參考幀應用數(shù)據(jù)壓縮。然而，對從緩沖器8取出的數(shù)據(jù)應用數(shù)據(jù)解壓縮，因此其包含 壓縮的參考幀數(shù)據(jù)。這一壓縮的數(shù)據(jù)已被從外部存儲器9加載到緩沖器8。數(shù)據(jù)壓縮方法 最好具有以下條件，即合理的壓縮因子、較低的實現(xiàn)成本、非常高的質(zhì)量、對于重復的編碼/ 解碼的健壯性以及容易的像素訪問。具有可接受的實現(xiàn)成本以及足夠高的主觀圖像質(zhì)量的合理的數(shù)據(jù)壓縮比是2 1和4 1。對于本領域的技術人員來講，2 1的壓縮比被看作 無損失的，4 1的壓縮比被看作是非常高質(zhì)量的。在MPEG-2標準中，可以連續(xù)地編碼大 量P圖像，從而使得由編解碼器反復地壓縮和解壓縮某些宏塊。為了防止與應用在編碼器 中一樣，解碼器將逐漸離開局部重建循環(huán)(local reconstruction loop)，應該執(zhí)行精確的 量化。對于壓縮域(compressed domain)中的像素的容易訪問應該能夠使得允許進行運動 補償機制的實時操作。由本發(fā)明提供的另一個優(yōu)點是，在結合壓縮和解壓縮使用緩沖器8時，P圖像的參 考幀和B圖像的參考幀可以具有不同的壓縮比。因為P圖像的連續(xù)預測以及由于壓縮而產(chǎn) 生的累積誤差的風險，所以P圖像原則上要求更小的損失，并且因此比B圖像的壓縮程度更 小。例如，當2 1的壓縮參考幀被用于重建P圖像，并且4 1的壓縮參考幀被用于重建 B圖像時，高級MPEG-2解碼器所需的緩沖器大小從大約13M比特減小為大約3M比特。使 用可變壓縮比的優(yōu)點是2 1的壓縮參考幀必須被僅僅存儲在存儲器中?？勺儔嚎s比方 法使得能夠容易地直接從2 1的壓縮參考幀獲得所需的4 1的壓縮參考幀，對于本領 域的技術人員來講，該特征是已知的。例如，2 1的壓縮參考幀可以被分割為兩個半平面 (half plane)。第一個包含最高有效位數(shù)據(jù)，其表示4 1的壓縮比，第二個包含最低有效 位數(shù)據(jù)，其與第一個組合起來表示2 1的壓縮參考幀。對于本領域技術人員來講，可以引 入更多的層級或者可以實現(xiàn)除2以外的壓縮比的比值是顯而易見的。因此，根據(jù)本發(fā)明的解碼器可以以相對較低的存儲器訪問帶寬和容易的對外部存 儲器的訪問簡檔來解碼雙重高級MPEG-2、單重高級MPEG-2以及至少雙主級MPEG-2。用于 遞歸使用的矢量預測圖像(例如P圖像)的壓縮參考幀的壓縮比，比用于非遞歸使用的矢 量預測圖像(例如B圖像)的壓縮參考幀的壓縮比更小，也可以在沒有緩沖器(8)的情況 下使用該實施例。優(yōu)點是在存儲器訪問帶寬方面的潛在的減小，以及不需要集成的緩沖器 (8)。然而，缺點是對外部存儲器的存儲器訪問簡檔未被簡化。圖5概要地說明了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的視頻解碼器。當與如上所述的第一 實施例比較，緩沖器大小必須減小時，該第二實施例是優(yōu)選的。幀的預測被緩沖。緩沖器8 包含壓縮視頻數(shù)據(jù)，在構建預測幀之前，由解壓縮裝置7對其進行解壓縮。在一個例子中， 用于解碼的緩沖存儲器的大小等于(2X 128+16) X 1920X1. 5X2X8/C比特，其中C是壓縮 比。例如，當對參考幀應用4 1的壓縮比時，緩沖器8的大小可以被限制到3. 3M比特，以 代替大約12. 6M比特。在圖8中說明了一般概念。第二實施例的另一個優(yōu)點是，可以用比B圖像的參考幀的壓縮比更小的壓縮比來 壓縮P圖像的參考幀，這是因為僅需要一個參考幀。使用相同大小的存儲器，P圖像的參考 幀的壓縮比可以是B圖像的參考幀的壓縮比的一半。在圖9中說明了第二實施例的優(yōu)選的一般概念。例如，對于B圖像的參考幀的壓 縮比為4 1，并且對于P圖像的參考幀的壓縮比最小為2 1。注意，只有當應用可變壓 縮比時，才能夠存儲按照2 1壓縮的參考幀。其優(yōu)點是，以較小的壓縮比處理連續(xù)的預測 P圖像，因此損失較小。B圖像是非連續(xù)預測的，因此可以損失更多，從而可以具有更大的壓 縮比。其缺點是，壓縮參考幀的存儲器足跡(footprint)為兩倍大小。當對于B圖像和P圖像壓縮比分別為6 1和3 1時，通過類似的計算可以得 到緩沖存儲器的大小為2. IM比特。圖10和11說明了針對相同的基本概念的不同的實現(xiàn)選擇。本發(fā)明還涉及一種用于簡化存儲器訪問簡檔并減少到視頻解碼器中的參考幀存 儲器的存儲器訪問帶寬方面的不斷變化的方法，該方法包括以下步驟對壓縮視頻數(shù)據(jù)進 行可變長解碼(VLD)；對內(nèi)部編碼圖像、內(nèi)部編碼宏塊以及內(nèi)部編碼delta信息進行逆掃 描、逆量化以及逆離散余弦變換(IDCT)解碼；為解碼矢量預測圖像和宏塊進行運動補償； 將已解碼的內(nèi)部編碼宏塊、已解碼的內(nèi)部編碼delta信息以及運動補償處理過的矢量預 測宏塊組合為參考幀或輸出幀數(shù)據(jù)；使用可變壓縮方法來壓縮參考幀數(shù)據(jù)；在中間為每個 參考幀至少將視頻的掃描線中的運動矢量的垂直孔徑(范圍)再加上一排(片)宏塊存儲 在緩沖器裝置中；對參考幀數(shù)據(jù)進行解壓縮以使得所述用于運動補償(MC)的裝置能夠使 用所述已解壓縮的參考幀數(shù)據(jù)來重建矢量預測圖像和宏塊；輸出已解碼的圖像數(shù)據(jù)。在一個實施例中，上述方法還包括以下步驟將所述已壓縮的參考幀數(shù)據(jù)存儲在 外部存儲器裝置中；從所述外部存儲器裝置中檢索所述已壓縮的參考幀數(shù)據(jù)；對所述檢索 到的參考幀數(shù)據(jù)進行解壓縮；在中間將所述已解壓縮的參考幀數(shù)據(jù)存儲在所述緩沖器裝置 中；使用所述已解壓縮的參考幀數(shù)據(jù)來重建矢量預測圖像和宏塊。在一個可選擇的實施例中，上述方法還包括以下步驟將所述已壓縮的參考幀數(shù) 據(jù)存儲在外部存儲器裝置中；從所述外部存儲器裝置中檢索所述已壓縮的參考幀數(shù)據(jù)；在 中間將所述已壓縮的參考幀數(shù)據(jù)存儲在所述緩沖器裝置中；對所述在中間被存儲的參考幀 數(shù)據(jù)進行解壓縮；使用所述已解壓縮的參考幀數(shù)據(jù)來重建矢量預測圖像和宏塊。在一個可選擇的實施例中，上述方法還包括以下步驟以第一壓縮比和第二壓縮 比來壓縮參考幀；利用以所述第一壓縮比壓縮的參考幀來重建將被用作參考幀的矢量預 測圖像，并且利用以所述第二壓縮比壓縮的參考幀來重建將不被用作參考幀的矢量預測圖 像。在另一個可選擇的實施例中，上述方法還包括以下步驟以第一壓縮比和第二壓 縮比來壓縮參考幀；利用以所述第一壓縮比壓縮的參考幀來重建P圖像，并且利用以所述 第二壓縮比壓縮的參考幀來重建B圖像。在上述方法的另一個可選擇的實施例中，所述第一壓縮比小于或等于所述第二壓 縮比。在上述方法的另一個可選擇的實施例中，所述第一壓縮比是所述第二壓縮比的一半。在上述方法的另一個可選擇的實施例中，所述第一壓縮比為2 1并且所述第二 壓縮比為4 1。在上述方法的另一個可選擇的實施例中，所述第一壓縮比為3 1并且所述第二 壓縮比為6 1。在上述方法的另一個可選擇的實施例中，所述第一壓縮比為4 1并且所述第二 壓縮比為8 1。在另一個可選擇的實施例中，上述方法還包括以下步驟直接從以所述第一壓縮 比壓縮的相同參考幀的數(shù)據(jù)導出以所述第二壓縮比壓縮的參考幀的數(shù)據(jù)；在中間在所述外 部存儲器裝置中僅存儲以所述第一壓縮比壓縮的所述參考幀的數(shù)據(jù)。在另一個可選擇的實施例中，上述方法還包括以下步驟在中間分級地將以所述第一壓縮比壓縮的所述參考幀的所述壓縮的參考幀數(shù)據(jù)存儲在所述外部存儲器裝置中，從
而使得所存儲的第一子圖像將包含最高有效位數(shù)據(jù)，該最高有效位數(shù)據(jù)表示以大于所述第
一壓縮比的所述第二壓縮比壓縮的相同的參考幀，并且第二子圖像將包含最低有效位數(shù)
據(jù)，從而使得兩個子圖像一起表示以所述第一壓縮比壓縮的參考幀的數(shù)據(jù)。 在上述方法的又一個可選擇的實施例中，所述第二壓縮比是所述第一壓縮比的兩倍。在另一個可選擇的實施例中，上述方法還包括以下步驟在中間分級地將以所述 第一壓縮比壓縮的所述參考幀的所述壓縮的參考幀數(shù)據(jù)存儲在所述外部存儲器裝置中，從 而使得所存儲的第一子圖像將包含最高有效位數(shù)據(jù)，該最高有效位數(shù)據(jù)表示以大于所述第 一壓縮比的所述第二壓縮比壓縮的相同的參考幀，并且第二子圖像將包含最低有效位數(shù) 據(jù)，從而使得兩個子圖像一起表示以所述第一壓縮比壓縮的參考幀的數(shù)據(jù)。在另一個可選擇的實施例中，上述方法還包括作為集成的存儲緩沖器的所述緩沖 器裝置。因此，盡管已經(jīng)顯示、描述并指出了與應用到優(yōu)選實施例的特征相同的本發(fā)明的 基本的新特征，但是應該知道，在不脫離本發(fā)明的精神要旨的情況下，可以由本領域的熟練 技術人員對所說明的設備和操作在形式和細節(jié)上進行各種省略、替換和改變。例如，很清 楚，以實質(zhì)上相同的方式，執(zhí)行實質(zhì)上相同的功能的所有這些元件和/或方法步驟的組合 都應包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，應該認識到，結合本發(fā)明的任何公開形式或?qū)嵤├@示 和/或說明的結構和/或元件和/或方法步驟可以作為設計選擇的一般素材，結合在任何 其它的公開或說明，或建議的形式或?qū)嵤├?。因此，應該僅由所附加的權利要求的范圍來 限制本發(fā)明。
權利要求
一種視頻解碼器，包括用于對壓縮視頻數(shù)據(jù)進行可變長解碼的裝置(2)；用于對內(nèi)部編碼圖像、內(nèi)部編碼宏塊以及內(nèi)部編碼delta信息進行逆掃描(3)、逆量化(4)以及逆離散余弦變換(5)解碼的裝置；用于為解碼矢量預測圖像和宏塊進行運動補償?shù)难b置(10)；用于將已解碼的內(nèi)部編碼宏塊、已解碼的內(nèi)部編碼delta信息以及運動補償過的矢量預測宏塊組合為參考幀或輸出幀數(shù)據(jù)的裝置；其特征在于，所述視頻解碼器還包括用于使用可變壓縮方法來壓縮參考幀數(shù)據(jù)的裝置(6)；所述用于壓縮參考幀數(shù)據(jù)的裝置被設置為以第一壓縮比和第二壓縮比來壓縮參考幀；用于對參考幀數(shù)據(jù)進行解壓縮的裝置(7)，以使得所述運動補償裝置(10)能夠使用所述已解壓縮的參考幀數(shù)據(jù)來重建矢量預測圖像和宏塊；用于輸出已解碼的圖像數(shù)據(jù)的裝置；所述解碼器被設置為利用以所述第一壓縮比壓縮的參考幀來重建P圖像，并且利用以所述第二壓縮比壓縮的參考幀來重建B圖像。
2.如權利要求1所述的視頻解碼器，其特征在于，所述第一壓縮比小于或等于所述第 二壓縮比。
3.如權利要求2所述的視頻解碼器，其特征在于，所述第一壓縮比是所述第二壓縮比的一半。
4.如權利要求3所述的視頻解碼器，其特征在于，所述第一壓縮比為2 1并且所述第 二壓縮比為4 1。
5.如權利要求3所述的視頻解碼器，其特征在于，所述第一壓縮比為3 1并且所述第 二壓縮比為6 1。
6.如權利要求3所述的視頻解碼器，其特征在于，所述第一壓縮比為4 1并且所述第 二壓縮比為8 1。
7.如權利要求1所述的視頻解碼器，其特征在于，所述解碼器被設置為直接從以所述 第一壓縮比壓縮的相同參考幀的數(shù)據(jù)來導出以所述第二壓縮比壓縮的參考幀的數(shù)據(jù)；所述 用于在中間將所述已壓縮的參考幀數(shù)據(jù)存儲在所述外部存儲器裝置(9)中的裝置被設置 為僅僅存儲以所述第一壓縮比壓縮的所述參考幀的數(shù)據(jù)。
8.如權利要求7所述的視頻解碼器，其特征在于，所述用于將所述已壓縮的參考幀數(shù) 據(jù)存儲在所述外部存儲器裝置(9)中的裝置被設置為分級地存儲以所述第一壓縮比壓縮 的所述參考幀的數(shù)據(jù)，從而使得所存儲的第一子圖像將包含最高有效位數(shù)據(jù)，該最高有效 位數(shù)據(jù)表示以大于所述第一壓縮比的所述第二壓縮比壓縮的相同的參考幀，并且第二子圖 像將包含最低有效位數(shù)據(jù)，從而使得兩個子圖像一起表示以所述第一壓縮比壓縮的參考幀 的數(shù)據(jù)。
9.如權利要求8所述的視頻解碼器，其特征在于，所述第二壓縮比是所述第一壓縮比 的兩倍。
10.一種用于減少對視頻解碼器中的參考幀存儲器的存儲器訪問帶寬的方法，其特征在于，所述方法包括下列步驟對壓縮視頻數(shù)據(jù)進行可變長解碼；對內(nèi)部編碼圖像、內(nèi)部編碼宏塊以及內(nèi)部編碼delta信息進行逆掃描、逆量化以及逆 離散余弦變換解碼；為解碼矢量預測圖像和宏塊進行運動補償；將已解碼的內(nèi)部編碼宏塊、已解碼的內(nèi)部編碼delta信息以及運動補償過的矢量預測 宏塊組合為參考幀或輸出幀數(shù)據(jù)；使用可變壓縮方法來壓縮參考幀數(shù)據(jù)；所述壓縮參考幀數(shù)據(jù)為以第一壓縮比和第二壓縮比來壓縮參考幀； 對參考幀數(shù)據(jù)進行解壓縮，以使得所述運動補償裝置能夠使用所述已解壓縮的參考幀 數(shù)據(jù)來重建矢量預測圖像和宏塊；利用以所述第一壓縮比壓縮的參考幀來重建將被用作參考幀的矢量預測圖像，并且利 用以所述第二壓縮比壓縮的參考幀來重建將不被用作參考幀的矢量預測圖像； 輸出已解碼的圖像數(shù)據(jù)。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法還包括下列步驟 以第一壓縮比和第二壓縮比來壓縮參考幀；利用以所述第一壓縮比壓縮的參考幀來重建P圖像，并且利用以所述第二壓縮比壓縮 的參考幀來重建B圖像。
12.如權利要求10或11中任一項所述的方法，其特征在于，所述第一壓縮比小于或等 于所述第二壓縮比。
13.如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一壓縮比是所述第二壓縮比的一半。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一壓縮比為2 1并且所述第二壓 縮比為4 1。
15.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一壓縮比為3 1并且所述第二壓 縮比為6 1。
16.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一壓縮比為4 1并且所述第二壓 縮比為8 1。
17.如權利要求10至12中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括下列步驟直接從以所述第一壓縮比壓縮的相同參考幀的數(shù)據(jù)來導出以所述第二壓縮比壓縮的 參考幀的數(shù)據(jù)；在中間僅將以所述第一壓縮比壓縮的所述參考幀的數(shù)據(jù)存儲在所述外部存儲器裝置中。
18.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法還包括下列步驟在中間分級地將以所述第一壓縮比壓縮的所述參考幀的所述已壓縮的參考幀數(shù)據(jù)存 儲在所述外部存儲器裝置中，從而使得所存儲的第一子圖像將包含最高有效位數(shù)據(jù)，該最 高有效位數(shù)據(jù)表示以大于所述第一壓縮比的所述第二壓縮比壓縮的相同的參考幀，并且第 二子圖像將包含最低有效位數(shù)據(jù)，從而使得兩個子圖像一起表示以所述第一壓縮比壓縮的參考幀的數(shù)據(jù)。
19.如權利要求18所述的方法，其特征在于，所述第二壓縮比是所述第一壓縮比的兩倍。
20.如權利要求17至19中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括下列步驟在中間分級地將以所述第一壓縮比壓縮的所述參考幀的所述已壓縮的參考幀數(shù)據(jù)存 儲在所述外部存儲器裝置中，從而使得所存儲的第一子圖像將包含最高有效位數(shù)據(jù)，該最 高有效位數(shù)據(jù)表示以大于所述第一壓縮比的所述第二壓縮比壓縮的相同的參考幀，并且第 二子圖像將包含最低有效位數(shù)據(jù)，從而使得兩個子圖像一起表示以所述第一壓縮比壓縮的 參考幀的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有用于使用可變壓縮方法來壓縮參考幀數(shù)據(jù)(6)的裝置的視頻解碼器。該視頻解碼器還具有緩沖器裝置(8)，用于在中間為每個參考幀至少存儲視頻的掃描線中的運動矢量的垂直孔徑(范圍)再加上一排(片)宏塊。其還包括對參考幀數(shù)據(jù)進行解壓縮的裝置(7)，用于使得所述解碼器的運動補償裝置(10)能夠使用所述已解壓縮的參考幀數(shù)據(jù)來重建矢量預測圖像和宏塊。本發(fā)明還涉及將由這種視頻解碼器實現(xiàn)的方法。
文檔編號H04N7/64GK101924945SQ20101022393
公開日2010年12月22日 申請日期2005年2月23日 優(yōu)先權日2004年3月8日
發(fā)明者彼得·H·弗倫肯, 約翰內(nèi)斯·Y·齊克拉爾, 雷姆科·舒特 申請人:三叉微系統(tǒng)(遠東)有限公司