專利名稱：對編碼圖象信號譯碼時實(shí)行半象素移動補(bǔ)償?shù)姆椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個編碼圖象信號的譯碼過程，特別是涉及在編碼圖象信號的譯碼過程中實(shí)行半象素移位補(bǔ)償?shù)姆椒ā?br> 技術(shù)上已公知，數(shù)字圖象信號的傳送比模擬信號的傳遞所獲得的圖象質(zhì)量高得多。當(dāng)一個包含圖象“幀”的序列的圖象信號用數(shù)字形式表示的時候，就產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)要傳送，特別是在高清晰度電視系統(tǒng)情況下。不過，由于傳統(tǒng)的發(fā)送信道的可用頻率帶寬的限制，要傳遞大量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，不可避免的就要壓縮或減少傳遞數(shù)據(jù)的容量。在各種圖象信號壓縮技術(shù)中，把時間的、空間的壓縮技術(shù)，連同統(tǒng)計(jì)編碼技術(shù)結(jié)合在一起的所謂混合編碼技術(shù)，被認(rèn)為是最有效的。


圖1是一個使用混合編碼技術(shù)的混合編碼器。如圖1所示，來自數(shù)字化輸入幀的每個象素塊，被送到減法器101。在減法器101中，表示圖象元素幅值的每個象素塊，逐元素地，和根據(jù)先前幀的預(yù)測象素塊，相差地結(jié)合。所得差數(shù)據(jù)塊，通過在一個兩維轉(zhuǎn)換器102上實(shí)行兩維轉(zhuǎn)換算法，被轉(zhuǎn)換成一個轉(zhuǎn)換系數(shù)塊，每個轉(zhuǎn)換系數(shù)塊中的系數(shù)在數(shù)字轉(zhuǎn)換器103中被數(shù)字轉(zhuǎn)換，并且信息熵在熵編碼器104上被編碼，以便通過傳送信道將它們傳遞。在編碼器100中，每個塊以及整個的幀，通過逆向數(shù)字轉(zhuǎn)換并轉(zhuǎn)換被數(shù)字轉(zhuǎn)換過的系數(shù)并把它們在加法器107中加到相應(yīng)的預(yù)測塊的象素中，而重新形成。一個幀存儲器108存儲重新形成的象素，以便緊接著逐塊地預(yù)測在下一個圖象幀中的象素。類似地，在圖2所示的，與編碼器100相對應(yīng)的解碼器200中，一個信息熵解碼器202對熵編碼數(shù)據(jù)串進(jìn)行解碼，并且一個反向數(shù)字轉(zhuǎn)換器203和一個反向轉(zhuǎn)換器204恢復(fù)每個塊的差(differential)象素，這些象素在加法器205中被加到相應(yīng)的預(yù)測塊的象素中去。一個幀存儲器207存儲所得到的重新形成的象素。
混合編碼器100的編碼效率，通過使用移動補(bǔ)償或移動補(bǔ)償預(yù)測方法可以得到提高。移動補(bǔ)償預(yù)測是根據(jù)對目前幀和原來幀之間的塊的平移移動的估計(jì)，預(yù)測來自其原先幀中的象素的目前幀中的每個象素塊的方法。這樣估算的移動可以通過移動向量來描述，該移動向量是由水平和垂直分量組成，它們分別表示原來幀中的預(yù)定塊位置相對于目前塊的位置的水平和垂直位移。
在某些目前可用的形式中，例如ISO/IEC MPEG標(biāo)準(zhǔn)形式，為了進(jìn)一步提高編碼效率，移動矢量可以被檢測到半象素精度(見MPEG視頻仿真模型3，標(biāo)準(zhǔn)化國際組織，圖象和音頻信息代碼，1990，ISO-IEC/JTC1/SC2/WG8MPEG 90/041)。半象素分解移動矢量由三步確定。首先，估算一個整數(shù)值的全象素分散移動矢量。然后，根據(jù)全象素分解移動矢量得到半象素分散移動矢量。在全象素和半象素分散移動矢量中，能給出最佳預(yù)測性能者被選作最后的半象素分散移動矢量。半象素分散移動矢量可以有非整數(shù)水平/垂直分量，指向全象素位置之間的一個位置。在這種形式中，被用于移動補(bǔ)償予測的半象素分解塊，可通過在半象素分散移動矢量控制下，選取原來幀的象素的方法獲得，并且如果半象素分解移動矢量具有一個非整數(shù)分量，就在原來幀的象素上實(shí)行空間插入(見美國專利5,134,477號，1992，7，28，Knauer等人，和EP公報(bào)，0560577A2)。
半象素分解移動矢量和熵編碼數(shù)據(jù)一起，經(jīng)傳遞信道向前發(fā)送到相關(guān)解碼器200中，以便在進(jìn)行移動補(bǔ)償預(yù)測時使用。
在圖2所示的解碼器200中，移動補(bǔ)償預(yù)測是按宏塊(macroblock)進(jìn)行的，其中每個宏塊，例如含有16×8個象素的宏塊進(jìn)一步被分解為例如4×4象素的子塊，因?yàn)榫幋a器100通常不能對于半象素分解移動矢量的傳遞信道中的比特堆積(bitbudget)中的4×4子塊的半象素分解移動矢量的全組進(jìn)行編碼，因此就要把半象素分散移動矢量和含有4×4子塊的整個16×8的宏塊結(jié)合起來。
當(dāng)移動補(bǔ)償預(yù)測以宏塊為基礎(chǔ)，在圖2的解碼器200中進(jìn)行的時候，來自反向變換器204的每個差(differential)塊中的象素的子塊通常按“行式子塊間掃描”規(guī)則供給加法器205，即，對不同的子塊水平地從左向右，從上到下進(jìn)行掃描；并且，在每個不同的子塊(subblock)中，象素按“行式子塊內(nèi)掃描”規(guī)則供給加法器205，即，對象素水平地由左向右和由上到下地進(jìn)行掃描，如圖3A和3B所示。還有，在來自移動補(bǔ)償預(yù)測器206的每個半象素分解宏塊中，子塊及其象素分別按行式子塊間和行式子塊內(nèi)掃描規(guī)則供給加法器205。如前所述，半分解(resolution)宏塊，是通過在半象素分解(resolution)移動矢量和差宏塊同時控制下，選取來自幀存儲器207的原來幀的象素而被測定的，并且，如果半象素分解移動矢量有一個非整數(shù)分量，則就在原來幀的象素上實(shí)行空間插入。
因?yàn)楫?dāng)半象素分解位移矢量有一個非整數(shù)值(例如+0.5)作為它的水平分量，5×4像素(或5×5象素，如果半象素分解移矢量有一個非整數(shù)垂直分量也同樣)需要被插入，以產(chǎn)生一個4×4象素的半象素分解子塊，一個4×4象素的子塊和一個4象素的與之水平相鄰的附加的列，應(yīng)該從原來幀中被選取，(去產(chǎn)生半象素分解宏塊的每一個子塊)，如圖4所述。
當(dāng)子塊和附加的象素列，按照行式子塊內(nèi)掃描規(guī)則的順序，從原來幀中被選取，以便按照行式子塊內(nèi)掃描規(guī)則產(chǎn)生每個半象素分解子塊的象素時，象素的附加的列可能從原來幀中兩次被選取。一次是產(chǎn)生半象素分解子塊，另一次是產(chǎn)生下一個水平相鄰的半象素分解子塊，如圖5所示，這可能引起明顯的處理過頭。
不過，如果在上述情況下，象素的子塊和附加的列可以從原先幀中按不同規(guī)則選取，即如果象素是被垂直地從上到下和從左向右地被掃描，如圖6所示，并當(dāng)附加象素列可容易地得到，以便空間插入，產(chǎn)生下一個水平相鄰的半相素分解子塊時，如圖6所述，象素的附加的列可以一次選取。
本發(fā)明的主要目的是，提供一個在對編碼圖象信號譯碼時，實(shí)行半相素移動補(bǔ)償預(yù)測的方法，其中原來幀選取的數(shù)可以被減少。
本發(fā)明提供了一種對以編碼圖象幀序列的形式提供的編碼圖象信號進(jìn)行解碼的方法。每個編碼圖象幀被分成多個象素宏塊，每個宏塊有一個相應(yīng)的半象素分解移動矢量，該矢量表示宏塊的目前的幀和它原來的已編碼的圖象信號的幀之間的宏塊的平移移動，達(dá)到半象素精度，該方法包括下述幾個步驟
按照第一預(yù)定的掃描規(guī)則，通過在目前幀的每個宏塊中的象素上進(jìn)行熵解碼，反向數(shù)字更換和反變換，提供于同宏塊的不同象素；按照第二個預(yù)定的掃描規(guī)則，對差象素進(jìn)行掃描，以便提供，掃描變換差宏塊的掃描轉(zhuǎn)換的差象素。
按照第二個預(yù)定的掃描規(guī)則，通過在半象素分解移動矢量控制下，按照與第二個預(yù)定掃描規(guī)則相應(yīng)的規(guī)則，選取原來幀中的象素，而提供半象素分解宏塊的半象素分解象素，并根據(jù)半象素分解位移矢量，在原先幀中的象素塊上，實(shí)行空間插入；以及逐象素地，掃描變換差宏塊，加到半象素分解宏塊中，由此產(chǎn)生一個目前幀的重構(gòu)的宏塊。
本發(fā)明上述目的和其他目的和特點(diǎn)，通過結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述就會變得更清楚，其中圖1是已有技術(shù)混合編碼器的方塊圖；圖2是與圖1相配合的現(xiàn)有技術(shù)的譯碼的方塊圖；圖3A和3B分別是行式和行式內(nèi)子塊掃描圖形；圖4示出了對于形成8×8象素的一個半象素分解子塊所需要的象素?cái)?shù)；圖5是對原來幀中的象素傳統(tǒng)選取方式；圖6是對原來幀中的象素的不同選取方式；圖7是與圖1編碼的相配合的解碼器的方塊圖，其方法是可以實(shí)施的；圖8是列式子塊內(nèi)掃描方案。
圖7是與混合編碼器100(圖1)相配合的譯碼器700，其中本發(fā)明的方法是可以被實(shí)現(xiàn)的。
來自混合編碼器100的編碼圖象信號，以編碼圖象幀序列的形式被加到解碼器700中，其每個幀被分成多個第一相同尺寸16×8象素的宏塊。每個宏塊有一個相關(guān)的半象素分解移動矢量，宏塊被進(jìn)下分成多個第二相同尺寸；如4×4象素的子塊。因此，在解碼器700中，移動補(bǔ)償預(yù)測以宏塊為基礎(chǔ)進(jìn)行。
如圖7所示，信號分離器701拾取編碼圖象信號，識別其組成部分(例如，半象素分解移動矢量，熵代碼數(shù)據(jù)，等等)，并把它們選送到解碼器700的相關(guān)部分中。熵(entropy)編碼數(shù)據(jù)在熵解碼器702中被解碼，并通過反向數(shù)字變換器703和反向變換器704，被反相數(shù)字變換和反變換。然后，每個從反向變換器704得到差象素的宏程序塊，在加法器中，通過在半象素分解移動矢量和差宏塊的共同控制下的移動補(bǔ)償預(yù)測器706提供的半象素分解宏塊相加，并由此形成目前幀的重新形成的宏塊，而被存儲到幀存儲器706中去。
來自反向變換器704的每個差宏塊中的象素的子塊，按照上述行式子塊間掃描規(guī)則，即不同的子塊，被從左向右從上到下地被掃描，而加到加法器705中去。因此，來自移動補(bǔ)償預(yù)測器706的每個半象素分解宏塊中的子程序塊，按照行式子塊間掃描規(guī)則，被提供到加法器705中，和傳統(tǒng)的一樣。
不過，按照本發(fā)明的方法，每個差或半象素分解子塊中的象素，被提供到加法器中的順序和傳統(tǒng)的行式子塊內(nèi)掃描順序不同。
特別是，在每個差子塊內(nèi)的象素，是經(jīng)過本發(fā)明的一個掃描轉(zhuǎn)換器708供給加法器705，是按照“列式子塊內(nèi)掃描規(guī)則象素垂直地從上到下和從左向右地被掃描，如圖8所示。
同時，在移動補(bǔ)償預(yù)測器706上，當(dāng)半象素分解移動矢量有一個非整數(shù)水平分量時，則4×4象素的子塊和一個被要求在原來幀里通過執(zhí)行空間插入來產(chǎn)生每個半象素分解子塊的，附加的4象素列，從幀存儲器707中，按照如圖6所示的列式子塊內(nèi)掃描順序被選取，以便按照列式子塊內(nèi)掃描規(guī)則供給加法器705每半象素分解子塊的象素。
如前面結(jié)合圖6，關(guān)于本發(fā)明的上述半象素移動補(bǔ)償預(yù)測方法的討論，幀存儲器選取的數(shù)目只為了產(chǎn)生半象素分解子塊，因此半象素分解宏塊就減少了。
同時，本發(fā)明關(guān)于實(shí)施例的描述，對于那些熟悉本技術(shù)的人來說是明顯的，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求書限定的范圍內(nèi)，做各種變化和修改是可能的。
權(quán)利要求
1.一種對編碼圖象幀序列形式的編碼圖象信號解碼的方法，每個編碼圖象幀被分成多個象素宏塊，每個宏塊共有一個相關(guān)的半象素分解移動矢量，它表示在目前的和原來的編碼圖形信號的幀之間的宏塊的平移移動達(dá)到半象素的精度，所述方法包括如下步驟按照第一個預(yù)定的掃描順序，通過在本發(fā)明的每個宏塊中的象素上實(shí)行熵解碼，反向數(shù)字變換和反向變換，提供差宏塊的差象素；對差象素進(jìn)行掃描；以便按第二個預(yù)定掃描順序，提供掃描轉(zhuǎn)換差宏塊的掃描轉(zhuǎn)換差象素；按照第二預(yù)定掃描順序，通過在半象素分解位移矢量控制下按照一對應(yīng)于第二預(yù)定掃描順序的順序選取原來帖中的象素，提供半象素分解宏塊的半象素分解象素，并且，根據(jù)半象素分解位移矢量；在原來幀中的象素上執(zhí)行空間插入；以及逐象素地，把掃描轉(zhuǎn)換差宏程序塊加到半象素分解宏塊，由此形成目前幀的重構(gòu)的宏塊。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中每個宏塊進(jìn)一步被分成多個子塊，并且，所述第一個預(yù)定的掃描順序使用行式間和行式內(nèi)子塊掃描方法，并且所述第二預(yù)定掃描順序使用一個行式子塊間和列式子塊內(nèi)掃描方法。
全文摘要
對編碼圖象信號解碼的方法，包括按第一預(yù)定掃描順序，通過在各宏塊的象素上實(shí)行熵解碼，反向數(shù)字變換和反向變換，提供差宏塊的差象素；對差象素掃描，以按第二預(yù)定掃描順序，提供掃描轉(zhuǎn)換差宏塊的掃描轉(zhuǎn)換差象素；按第二預(yù)定掃描順序，按照一對應(yīng)于第二預(yù)定掃描順序的順序選取原來幀中的象素，提供半象素分解宏塊的半象素分解象素，并根據(jù)其分解位移矢量在原來幀中的象素上執(zhí)行空間插入；逐象素地把掃描轉(zhuǎn)換差宏程序塊加到半象素分解宏塊，以形成目前幀的宏塊。
文檔編號H04N7/36GK1117245SQ94117399
公開日1996年2月21日 申請日期1994年9月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月17日
發(fā)明者尹相皓, 権五相 申請人:大宇電子株式會社