CN101185338B - 用于以渐进和交错方式编码的宏块的多实例视频解码器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于解码对应于视频信号的图像(P)的位流(BS)的视频解码器(DEC)，所述编码的图像可能包括以渐进方式和以交错方式编码的宏块。该解码器包括用于解码以渐进方式编码的宏块的解码单元(DEU)，根据本发明，视频解码器还包括一个多实例单元(MIU)，用于对每个场预测宏块呈现与每个场相关的运动补偿矢量，利用每个相应的运动补偿矢量来构建与场同样多的预测整体宏块，并通过对分别取自每个相应预测整体宏块的场进行再交错来重建所述场预测宏块。其应用于移动装置。

Description

用于以渐进和交错方式编码的宏块的多实例视频解码器
技术领域
本发明涉及一种用于解码视频信号的图像中的位流的视频解码器，所述编码的图像可能包括以渐进方式和以交错方式编码的宏块。更具体地说，本发明涉及一种包括用于解码以渐进方式编码的宏块的解码单元的解码器。
背景技术
如在“Information Technology-Coding of audio-visualobjects-Part 2：Visual，Amendment 1：Visual extensions”(ISO/IEC 14496-2：1999/Amd.1：2000，ISO/IEC JTV 1/SC 29/WG 11N 3056)中指出的，MPEG-4标准定义了用于视频位流的语法，其允许在各种编码器和解码器之间实现互用性。标准描述了许多视频工具，但是全部执行它们对于大多数应用程序而言可能导致过高的复杂性。为了在可用工具和编码器/解码器复杂性的选择中提供更好的灵活性，所述标准还定义了配置文件，其是限制于特定工具的语法的子集。
例如，简单配置文件(SP)是整个位流语法的一个子集，其包括MPEG术语中的如下内容：I和P VOP(VOP＝视频对象平面)、AC/DC预测、每个宏块1个或4个运动矢量、对于渐进图像的不受限制运动矢量和半象素运动补偿。高级简单配置文件(ASP)是SP语法的一个超集：它包括SP编码工具并加入有B VOP、全局运动补偿、交错图像、四分之一像素运动补偿、以及专用于交错图像处理的其它工具，其中在四分之一像素运动补偿中的内插滤波器与在半像素运动补偿中使用的不同。
文献US 6,384,865披露了一种用于对交错图像进行去交错以便改变所述图像的大小的装置。偶数行和奇数行被分开地解码。那么，所述分辨率在行重组之前被改变以便形成渐进的图像。这种偶数和奇数行的分开解码正好是在SP解码器中不可用的。该文献还披露了一种带有如在ASP中定义的允许对场编码的宏块进行直接解码的功能的解码器。
交错改变两个低等级处理：运动补偿和反向余弦变换(在下面称为DCT)。在一些类似移动SP解码器的具有受限CPU源或电源的装置中，即使硬件加速装置不能以一致的方式对基于场的编码图像执行解码操作，也能够有利地使用所述硬件加速功能来进行一些解码操作。这会导致解码错误，其在交错图像中有交错宏块的情况下特别不利。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种视频解码器，其使用用于解码渐进图像和宏块的解码单元并且其使涉及交错图像(特别是其中宏块是基于场的运动预测类型的图像)解码的不利错误最小。
为此，提供一种视频解码器，其包括一个多实例单元，该多实例单元用于对每个场预测宏块呈现与每个场相关的运动补偿矢量，利用每个相应的运动补偿矢量来构建与场同样多的预测整体宏块，并通过对分别取自每个相应预测整体宏块的场进行再交错来重建所述场预测宏块。
由此提供一种准ASP解码器，其依赖于能够处理渐进图像的解码单元，并且在MPEG-4的情况下依赖于MPEG-4 SP加速功能。
在一个实施例中，第一预测整体宏块在所述场预测宏块的当前图像中的位置处被解码，利用其它运动补偿矢量获得的其它预测整体宏块在所述图像之后的附加宏块行中进行解码。
在另一个实施例中，当从所述位流解码或推导的标记被设置为指示所述图像被交错的值时，在图像基础上启动所述多实例单元。
本发明还涉及一种用于解码与视频信号的图像相对应的位流的方法，所述编码的图像可能包括以渐进方式和以交错方式编码的宏块，所述方法包括用于解码以渐进方式编码的宏块的解码步骤。所述方法的特征在于它包括：对每个场预测宏块呈现与每个场相关的运动补偿矢量的步骤，利用每个相应的运动补偿矢量来构建与场同样多的预测整体宏块的步骤，和通过对分别取自每个相应预测整体宏块的场进行交错来重建所述场预测宏块的步骤。
本发明还涉及一种包括程序指令的计算机程序产品，当由处理器执行所述程序时，所述程序指令用于实现如上所述的解码方法。
本发明还涉及一种移动装置，其包括一种根据本发明的视频解码器。
本发明提出了在对MPEG-4视频标准和移动电话中的DivX数据流进行重放中的应用，其中有利地实现了上述的视频编码器。
附图说明
本发明的另外目的、特征和优点通过读取下面的详细说明和参考附图将变得显而易见，其中：
图1表示在帧DCT编码中的宏块结构；
图2表示在场DCT编码中的宏块结构；
图3表示根据本发明的视频解码器；
图4中上部涉及亮度并且下部涉及色度，该图表示对于呈现了与每个场相关的运动补偿矢量的场预测宏块的基于场的运动补偿；
图5表示根据本发明的对于每个场呈现了一个运动补偿矢量的场预测宏块的重建；
图6给出本发明的有利实施方案的一个例子。
具体实施方式
在下面的说明中，将不详细说明本领域技术人员公知的功能或构成，因为它们将使本发明在不必要的细节方面变得不突出。
当在MPEG-4编码系统中使用交错图像时，反向DCT可以是如通过具有纹理信息的每个宏块的位流中所包括的称作dct_type的语法元素来规定的帧DCT或场DCT。当dct_type标记对于一个特定的宏块被设置为0时，所述宏块被帧编码并且亮度数据的DCT系数对由交替地来自两个场的行所组成的8×8块进行编码。在图1中示出了这一模式。两个场BF和TF分别由空白部分和阴影部分代表。图1表示帧DCT编码之后的交错宏块的8×8块B1、B2、B3、B4的帧结构。
当dct_type标记对于特定宏块被设置为1时，所述宏块被场编码，并且亮度数据的DCT系数被形成使得一个8×8块由仅来自一个场的数据组成。在图2中示出了这一模式。图2表示场DCT编码之后的交错宏块MB的8×8块B1’、B2’、B3’和B4’的帧结构。在标准的反向DCT中，亮度块B1’、B2’、B3’和B4’随后必须被反向置换回帧宏块。这里需要提醒的是，通常即使对于一个特定宏块选择场DCT，所述色度纹理仍然通过帧DCT进行编码。
运动补偿对于每个宏块还可以是基于帧的或基于场的。这一特征对于非全局运动补偿(GMC)宏块来说是通过P和S-VOP(或称SpriteVOP，或S-VOP，是全局运动估计之后的单色画面的例示)中的宏块等级处的称作field_prediction(场预测)的语法元素来规定的。必须注意全局运动补偿在交错图像中总是基于帧的。
如果field_prediction标记被设置为0，则正如在非交错式的情况中一样执行非GMC运动补偿。这可以利用在模式1-MV中施加给16×16块的单一运动矢量或利用在模式4-MV中施加给8×8块的4运动矢量来实现。色度运动矢量总是从亮度运动矢量推导的。如果所述field_prediction标记被设置为1，则利用施加给每个场的16×8块的两个运动矢量(每个场一个)对非GMC块进行预测。类似在场DCT情况中一样，所述预测块在运动补偿之后必须被置换回帧宏块。此外，基于场的预测通过移置两个色度行中的一个而可以得出用于色度块的8×4预测，所述色度行在4:2:0交错颜色格式中仅对应于一个场。
编码期间，在非GMC宏块中可以彼此不相关地应用帧和场DCT以及帧和场运动预测。表1总结了可以在排除了GMC宏块的ASP数据流的I-、P-和S-VOP中出现的不同组合。
表1
案例编号 名称 DCT类型 运动预测类型
    1 内帧 帧 无
    2 内场 场
    3 交互1 MV MC/帧DCT 帧 对于亮度为基于16×16帧对于色度为基于8×8帧
    4 交互1 MV MC/场DCT 场
    5 交互4 MV MC/帧DCT 帧 对于亮度为4个基于8×8帧对于色度为基于8×8帧
    6 交互4 MV MC/场DCT 场
    7 场间MC/帧DCT 帧 对于亮度为2个基于16×8场对于色度为2个基于8×4场
    8 场间MC/场DCT 场
图3示意地表示用于对与视频信号的图像P相应的位流BS进行解码的视频解码器DEC。所述位流可能包括以渐进方式和以交错方式编码的宏块。所述解码器DEC包括一个解码单元DEU，用于解码以渐进方式编码的宏块并输出图像P。对于MPEG-4简单配置文件解码功能是这样的情况：只能重建基于帧的8×8反向DCT和用于亮度信道的基于运动补偿16×16或8×8帧的块以及用于色度信道的8×8块。
类型7和8(表1)的宏块的运动补偿是基于场的。如图4所示，对于亮度(图4的上部)，以阴影线表示的顶部场LBF和底部场LTF利用两个不同的运动补偿矢量(分别为TFLMV和BFLMV)来进行预测。对于色度使用类似的方法(图4的下部)，其中顶部CTF和底部BTF场用不同的阴影线表示并使用两个不同的矢量(分别为TFCMV和BFCMV)来获得。因此，类型7和8的解码宏块对于亮度信道需要移置两个16×8场像素并且对于每个色度信道需要移置两个8×4场像素。这种精细等级的运动补偿超出了如在图3中所述的视频解码器中执行的解码单元DEU的能力。
为了能够解码类型7和8的宏块，所述视频解码器包括一个多实例单元MIU，其用于解码若干宏块，而不是解码对于为每个场呈现了若干运动补偿的每个场预测宏块。每个解码的宏块实例被专门设计用于代表最后场预测宏块的某些部分。需要提醒的是一个宏块的实例是从所述位流解码的宏块内容的一个实际拷贝。
考虑类型7的宏块来说明多实例单元是如何工作的。它是具有帧DCT的场预测宏块。在专用于处理帧和场编码图像的解码器中，应该通过对16×16亮度像素首先运动补偿两个16×8场和对每个8×8色度块运动补偿两个8×4场来重建宏块。使用其自身的运动矢量(分别为顶部场运动矢量，即TFLMV和TFCMV，和底部场运动矢量，即BFLMV和BFCMV)来移置每个场。然后，一旦形成运动预测，就通过计算六个8×8反向DCT来添加残余纹理信号，其中一是对于每个8×8亮度块计算的(六个8×8反向DCT中的4个)，一是对于每个8×8色度块计算的(六个8×8反向的DCT中的2个)。
在根据本发明的视频解码器中，为了通过多实例解码获得最后场预测宏块FPMB，利用顶部和底部场运动矢量TFMV和BFMV分别构成两个预测宏块。由此获得具有帧DCT的两个16×16 1-MV帧预测宏块。在表1中这种宏块是类型3。它们都是利用将用于最后的场预测宏块FPMB的相同的基于帧的DCT残余纹理信息构成的。所述两个宏块例如被存储以便用于最后场预测宏块FPMB的进一步重建。
图5表示所述两个获得的宏块TFMB和BFMB。一旦完成所述两个宏块的构造，第一个宏块TFMB对于类型7的最后场预测宏块FPMB将保持正确的亮度和色度顶部场，其具有不相干的底部场，而第二宏块BFMB将具有正确的亮度和色度底部场，其具有不相干的顶部场。因此在所述多个实例已经被解码之后，它们的相关部分可被提取和重组以形成最后的场预测宏块FPMB。因此，如图5所示，第一个宏块的顶部场TFMB随后就利用第二宏块的底部场BFMB而被再交错，以便获得类型7重建的右侧场预测宏块。所述解码操作在两个分开的宏块中已经被重复，但通过解码单元的每个解码实例对于最后的宏块FPMB具有某些正确的信息。
图6给出本发明的有利实施方案的一个例子。在该实施方案中，对于每个场呈现运动补偿矢量的场预测宏块FPMB的由第一种阴影线表示的第一个实例TFMB在所述图像P内它们各自的最后宏块FPMB的位置处被所述解码单元DEU解码。所述最后宏块FPMB的第二实例BFMB在图像P之后的附加宏块行AML中被解码。
该实施方案提供的优点是在完整图像解码期间不会破坏硬件加速的规则数据流，所述解码单元中的硬件仅对较大的长方形图像进行解码。此外本发明避免了不必要的像素拷贝操作：不是如图5所示拷贝两个场TF和BF来重建宏块FPMB，而只有底部场宏块BFMB的底部场BF必须被拷贝到其在解码图像P中的最后位置。
本发明特别专注于在类似移动电话的移动装置上对视频信号进行处理。因此通过重新使用SP解码单元来解码ASP数据流而能够处理MPEG-4或DivX数据流。
应该理解的是本发明并不限于上述的实施例，在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下可以做出各种变化和修改。在这方面，做出下面的结束注释。
可以多种方式实现根据本发明的方法的功能，如通过硬件或者软件或者二者结合，只要单独的硬件或软件能够执行数种功能。不排除使用硬件或软件或者二者结合的装置来实现一种功能，从而形成单独的功能而不对根据本发明的解码方法进行修改。
所述硬件或软件项可以数种方式实现，比如通过电子电路或者通过适当编程的集成电路来实现。
在下面权利要求中的任何参考符号不应解释为限制权利要求。很明显动词“包括”或“包含”及其变化形式的使用不排除存在除在任何权利要求中定义的那些之外的其它步骤或元件。在一个元件或步骤前面的冠词“一”或“一个”并不排除存在多个这种元件或步骤。

Claims (5)

1.一种视频解码器(DEC)，用于解码对应于视频信号的图像(P)的位流(BS)，编码的图像包括以渐进方式和以交错方式编码的宏块，所述解码器包括用于解码以渐进方式编码的宏块的解码单元(DEU)，其特征在于所述视频解码器(DEC)包括一个多实例单元(MIU)，该多实例单元(MIU)用于：对于每个场预测宏块(FPMB)提供有关每个场(TF，BF)的运动补偿矢量(MV)，利用所述运动补偿矢量(MV)来相应地构建与场同样多的预测整体宏块(TFMB，BFMB)，并通过对分别取自每个预测整体宏块(TFMB，BFMB)的相应场(TF，BF)进行再交错来重建所述场预测宏块(FPMB)。
2.如权利要求1所述的视频解码器(DEC)，其中由所述运动补偿矢量(MV)的一个获得的一个预测整体宏块(TFMB)在当前图像(P)中被重建的所述场预测宏块(FPMB)的位置处被解码，由其它运动补偿矢量(MV)获得的其它预测整体宏块(BFMB)在所述当前图像(P)之后的附加宏块行(AML)中被解码。
3.如权利要求2所述的视频解码器(DEC)，其中当从所述位流(BS)解码或推导的标记被设置为指示了所述当前图像(P)被交错的值时，针对该图像启动所述多实例单元(MIU)。
4.一种用于解码与视频信号的图像相对应的位流的方法，编码的图像包括以渐进方式和以交错方式编码的宏块，所述方法包括用于解码以渐进方式编码的宏块的解码步骤，其特征在于所述方法包括：对于每个场预测宏块提供有关每个场的运动补偿矢量的步骤，利用每个相应的运动补偿矢量来构建与场同样多的预测整体宏块的步骤，以及通过对分别取自每个预测整体宏块的相应场进行交错来重建所述场预测宏块的步骤。
5.一种移动装置，其包括如权利要求1和2之一所述的视频解码器。
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