CN101248673A - 用于根据多个视频标准进行视频编码的去块滤波技术 - Google Patents

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Abstract

本发明描述去块滤波技术，其中使用第一编解码器的环路内去块滤波器作为第二编解码器的后去块滤波器。还描述用于促进输入参数调节并允许有效地使用所述滤波器以及两个编解码器的许多种技术。所述技术可简化包含根据不同编码标准操作的多个编解码器的装置的结构。明确地说，不同的编解码器可使用相同的去块滤波器，而不管所述编码标准是否要求环路内滤波或是否使用后滤波。举例来说，设计为用于遵循ITU－TH.264编码标准的编解码器的环路内去块滤波器的滤波器可用作用于MPEG－4视频的后去块滤波器。

Description

用于根据多个视频标准进行视频编码的去块滤波技术
技术领域
本发明涉及数字视频处理，且更明确地说，涉及用于减少邻近视频块之间的块效应假象的滤波技术。
背景技术
数字视频能力可并入到广范围的装置中，所述装置包含数字电视、数字直接广播系统、无线通信装置、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、台式计算机、数码相机、数字记录装置、蜂窝式或卫星无线电话等。数字视频装置在创建、修改、传输、存储、记录和播放全运动视频序列方面可提供对常规模拟视频系统的显著改进。
已建立用于编码数字视频序列的许多不同的视频编码标准。举例来说，移动图片专家组(MPEG)已开发出许多标准，包含MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4。其它标准包含国际电信联盟电信(ITU-T)H.263标准、由Cupertino California的Apple Computer开发的QuickTimeTM技术、由Washington，Redmond的Microsoft Corporation开发的Video forWindowsTM、由Intel Corporation开发的IndedTM、来自Washington，Seattle的RealNetworks，Inc.的RealVideoTM，以及由SuperMac，Inc.开发的CinepakTM。此外，新的标准正不断涌现和演变，包含ITU-T H.264标准和许多专有标准。
许多视频编码标准允许通过以压缩方式编码数据来改进视频序列的传输速率。压缩可减少需要传输的数据的总量以实现视频帧的有效传输。举例来说，大多数视频编码标准利用经设计以促进在较窄带宽上进行视频和图像传输的图形和视频压缩技术。
举例来说，MPEG标准和ITU-T H.263及ITU-T H.264标准支持利用连续视频帧之间的相似性(称为时间或帧间相关性)来提供帧间压缩的视频编码技术。帧间压缩技术通过将基于像素的视频帧表示法转换为运动表示法来利用帧上的数据冗余。另外，一些视频编码技术可利用帧内的相似性(称为空间或帧内相关性)来进一步压缩视频帧。视频帧通常被划分为较小的视频块，且以视频块水平应用帧间或帧内相关性。
为了实现视频帧压缩，数字视频装置通常包含用于压缩数字视频序列的编码器，和用于对数字视频序列进行解压缩的解码器。在许多情况下，编码器和解码器形成整合的“编解码器”，其对界定视频序列的帧内的像素块进行操作。如本揭示内容中所使用，术语“编解码器”是指编码器、解码器或整合的编码器/解码器。
在MPEG-4标准中，编解码器通常将待传输的视频帧划分为称为“宏块”的视频块。ITU-T H.264标准支持16×16视频块、16×8视频块、8×16视频块、8×8视频块、8×4视频块、4×8视频块和4×4视频块。其它标准可支持不同大小的视频块。对于视频帧中的每一视频块，编解码器搜索一个或一个以上紧接之前的视频帧(或后续帧)的类似大小的视频块以识别最类似视频块，称为“最佳预测”。将当前视频块与其它帧的视频块进行比较的过程通常称为运动估计。一旦在运动估计期间针对当前视频块识别出“最佳预测”，编解码器就可对当前视频块与最佳预测之间的差异进行编码。
这种对当前视频块与最佳预测之间的差异进行编码的过程包含被称为运动补偿的过程。运动补偿包括创建指示待编码的当前视频块与最佳预测之间的差异的差异块的过程。明确地说，运动补偿通常是指使用运动向量获取最佳预测块且接着从输入块中减去最佳预测以产生差异块的动作。差异块包含的数据通常远少于差异块所表示的原始视频块。
运动补偿已创建差异块之后，还可执行一系列额外步骤以进一步对差异块进行编码并进一步压缩数据。这些额外步骤可取决于所使用的编码标准。举例来说，在兼容MPEG-4的编解码器中，额外步骤可包含8×8离散余弦变换，随后是标量量化，随后是光栅-锯齿形重新排序，随后是运行长度编码，随后是霍夫曼编码。经编码的差异块可与指示来自先前帧(或后续帧)的哪一视频块用于编码的运动向量一起传输。接收装置的编解码器接收运动向量和经编码的差异块，并对所接收的信息进行解码以重建视频序列。
帧间和/或帧内压缩过程中使用离散视频块可在邻近视频块之间的视频序列中引起假象。明确地说，当视频帧被划分为视频块以用于视频编码时，一个视频块的边缘可呈现为与另一视频块的邻近边缘不连续。当此发生时，视频帧可呈现为“块状的”，这非常不合需要。视频块的变换和量化可使经编码的视频帧中的这种不合需要的块效应混合。
为了去除这种“块效应”，可对视频块执行滤波以使邻近视频块之间的过渡“平滑化”。去块滤波器通常是指用于使邻近视频块之间的过渡平滑化以减少或消除块效应假象的滤波器。举例来说，ITU-T H.264标准需要去块滤波器作为环路内编码的一部分。在此情况下，当滤波是环路内视频编码的一部分时，运动估计和运动补偿中使用的先前经编码的帧是此类帧的经滤波版本。对于不要求去块滤波器作为编码环路的一部分的其它标准，后去块滤波仍可改进视频编码的质量。
发明内容
本发明描述去块滤波技术，其中使用第一编解码器的环路内去块滤波器作为第二编解码器的后去块滤波器。还描述用于促进输入参数调节并允许有效地使用所述滤波器以及两个编解码器的许多种技术。所述技术可简化包含根据不同编码标准操作的多个编解码器的装置的结构。明确地说，对于不同的编码格式，可使用相同的去块滤波器，而不管编码标准是否要求环路内滤波或是否使用后滤波。举例来说，设计为用于遵循ITU-TH.264编码标准的编解码器的环路内去块滤波器的滤波器可用作用于MPEG-4的后去块滤波器。
在一个实施例中，本发明提供一种方法，其包括应用遵循第一视频编码标准的第一视频编码器的环路内去块滤波器，所述第一视频编码标准指定去块滤波作为第一编码标准的预测环路的一部分，所述去块滤波包含运动估计和运动补偿作为遵循第二视频编码标准的第二视频编码器的后去块滤波器，所述第二视频编码标准不指定去块滤波作为第二编码标准的预测环路的一部分。
在另一实施例中，本发明提供一种视频编码装置，所述视频编码装置包括：第一编解码器，其根据第一视频编码标准使用基于预测的编码技术针对与第一视频序列相关联的第一视频块而对第一视频序列进行编码；去块滤波器，其由所述第一编解码器用作环路内滤波器来使第一视频序列中的邻近视频块之间的过渡平滑化；以及第二编解码器，其根据第二视频编码标准使用基于预测的编码技术针对与第二视频序列相关联的第二视频块而对第二视频序列进行编码，其中所述第二编解码器使用去块滤波器作为后滤波器来使与第二视频序列相关联的邻近视频块之间的过渡平滑化。
本文描述的这些和其它技术可以硬件、软件、固件或其任何组合的形式实施在数字视频装置中。如果以软件的形式实施，那么可在数字信号处理器(DSP)中执行所述软件。在那种情况下，执行所述技术的软件可起初存储在计算机可读媒体中，并在DSP中加载且执行以便在数字视频装置中进行有效去块滤波。
以下附图和描述内容中陈述各种实施例的额外细节。从描述内容和附图中以及从权利要求书中将明白其它特征、目的和优点。
附图说明
图1是根据本发明的实施例包含共用一去块滤波器的多个编解码器的编码装置的示范性框图。
图2是两个邻近视频块的说明，其表明去块滤波的概念。
图3是根据本发明的实施例包含共用一去块滤波器的ITU-T H.264编解码器和MPEG-4编解码器的编码装置的框图。
图4是说明用于确定遵循MPEG-4进行编码的视频块的边界强度以用于使用ITU-TH.264去块滤波器进行去块滤波的技术的流程图。
图5是说明其中可将环路内去块滤波器用作后去块滤波器的技术的流程图。
具体实施方式
本发明描述去块滤波技术，其中使用第一编解码器的环路内去块滤波器作为第二编解码器的后去块滤波器。短语去块滤波通常是指可减少或消除利用相关性技术(例如，帧间相关性或帧内相关性)的任何视频编码中显现的“块效应”假象的滤波技术。当使用基于预测的编码技术时，相对于视频帧的离散视频块执行视频编码，且使所述视频块与其它视频块相关以便实现压缩。
在帧内编码过程中，将待编码的当前视频块与同一视频帧的一个或一个以上其它视频块进行比较，且可通过探索当前视频块与和当前视频块进行比较的所述一个或一个以上视频块之间的相关性来实现视频压缩。在帧间编码过程中，将帧的视频块与视频序列的不同帧的一个或一个以上视频块进行比较，且可通过探索待编码的当前视频块与不同帧(例如，序列的先前或后续帧)的与所述当前视频块紧密匹配的视频块之间的相关性来实现视频压缩。帧间编码可涉及被称为运动估计和运动补偿的过程。
去块滤波器是指用于使邻近视频块之间的过渡平滑化以便减少或消除块效应假象的滤波器。举例来说，ITU-T H.264标准需要去块滤波器作为环路内编码的一部分。在此情况下，当滤波是环路内视频编码的一部分时，运动估计和运动补偿中使用的先前经编码的帧是此类帧的经滤波版本。换句话说，“环路内”去块滤波是指形成编码环路的一部分以使得任何后续编码在待编码的当前视频块与先前视频块之间的预测期间使用经滤波的视频块或帧的去块滤波。
然而，一些标准不要求去块滤波器作为环路内编码的一部分。举例来说，标准化MPEG-4(本文中被称为MPEG-4)不需要任何去块滤波以遵循所述标准。对于MPEG-4或不要求去块滤波器作为编码环路的一部分的其它标准，后去块滤波仍可改进经解码视频的质量。在此类情况下，可在环路内编码之后应用去块滤波以去除视频块之间的块效应假象。通常，可在解码之后应用后滤波，且其不形成编码环路的一部分。因此，任何后续编码在待编码的当前视频块与先前视频块之间的相关性比较期间使用未经滤波的视频块或帧。
根据本发明，描述其中使用第一编解码器的环路内去块滤波器作为第二编解码器的后去块滤波器的技术。还描述用于促进输入参数调节并允许有效地使用所述滤波器以及两个编解码器的许多种技术。举例来说，如果滤波器经设计以接收第一编码标准下的某一输入，那么可能需要调节第二编码标准下的输入以便允许同一滤波器用于第二编码标准。
一般来说，所述技术可简化包含根据不同编码标准操作的多个编解码器的视频编码装置的结构。明确地说，不同编解码器可使用相同的去块滤波器，而不管编码标准是否要求环路内滤波或是否使用后滤波。所述技术对于包含视频能力的小型手持式装置(例如，卫星或地面无线电话)或需要缩小硬件的任何装置可能尤其合乎需要。所述技术可与探索内容相关性(包含帧间相关性或帧内相关性)的任何视频编码标准一起使用。
图1是根据本发明的编码装置10的框图。编码装置10可包括可用于对视频序列进行编码或解码的广泛种类的装置中的任一者。编码装置10的实例通常包含任何计算机(例如，服务器、工作站)或任何其它台式计算装置，或例如膝上型计算机或个人数字助理(PDA)的移动计算装置。其它实例包含数字电视广播卫星和接收装置，例如数字电视、数码相机、数字视频相机或其它数字记录装置。另外其它实例包含数字视频电话，例如具有视频能力的移动电话、具有视频能力的直接双向通信装置、其它无线视频装置等。所述技术可能尤其有用于大小和电池消耗较为重要的小型手提式装置。
编码装置10包含存储器12，其可包括任何易失性或非易失性存储元件。在一些情况下，存储器12可包含芯片上和芯片外存储器两者。举例来说，存储器12可包含存储视频序列的相对较大的芯片外存储器空间，和用于编码过程中的较小且较快的本机芯片上存储器。在所述情况下，芯片外存储器可包括动态随机存取存储器(DRAM)或快闪存储器，且本地芯片上存储器可包括同步随机存取存储器(SRAM)。然而，为了简单起见，说明单一存储器12来表示可用于促进视频编码的任何数目的存储器元件。
编码装置10包含分别根据不同标准对视频序列进行编码的多个编解码器。举例来说，编码装置10包含根据第一视频编码标准对视频序列进行编码的第一编解码器14，和根据第二视频编码标准对视频序列进行编码的第二编解码器16。编码装置10所使用的编解码器可由用户选择，由装置10基于待编码的序列动态地选择，或由编码装置10的制造商或经销商编程。
根据本发明，第一和第二编解码器14和16共用去块滤波器18。因此，去块滤波器18可被视为编解码器14或16的任一者的整合组件，或者可被视为单独组件。在任何情况下，去块滤波器18针对编解码器14和16两者执行去块滤波。
编解码器14可遵循指定环路内去块滤波的第一编码标准对视频序列进行编码。因此，相对于编解码器14，去块滤波器18作为编码或预测环路的一部分而操作。相比而言，编解码器16可遵循不指定环路内去块滤波的第二编码标准对视频序列进行编码。因此，相对于编解码器16，去块滤波器18作为非编码环路的一部分的后滤波器而操作。可修改滤波器的输入以便适应使用设计用于第一编码标准的环路内滤波的滤波器进行第二编码标准的后滤波。
编解码器14和16的每一者可包括编码器、解码器或集成式编码器/解码器。在任何情况下，编解码器14和16可共同或单独实施在硬件、软件、固件、一个或一个以上数字信号处理器(DSP)、微处理器、专用集成电路(ASIC)、场可编程门阵列(FPGA)、离散硬件组件或其各种组合内。举例来说，去块滤波器18可包括从编解码器14、16的任一者接收输入的硬件实施的滤波器。然而，根据本文描述的技术也可使用软件实施的滤波器或固件实施的滤波器。
编解码器14和16的每一者执行基于预测的编码技术以便压缩视频序列。基于预测的编码技术可以是基于帧间的技术或基于帧内的技术或可能是以上两者。编解码器14、16对视频帧序列内的像素(或其它视频块系数，例如DCT系数)块进行操作以便对视频序列进行编码。举例来说，编解码器14和16可执行运动估计和运动补偿技术，其中将待传输的视频帧划分为像素或DCT系数块(两种情况均称为视频块)。出于说明的目的，视频块可包括任何大小的块，且可在给定视频序列内变化。
作为一实例，ITU-T H.264标准支持16×16视频块、16×8视频块、8×16视频块、8×8视频块、8×4视频块、4×8视频块和4×4视频块。MPEG-4标准支持16×16像素视频块(有时称为“宏块”)，且在遵循MPEG-4标准的DCT变换之后，宏块被划分为8×8 DCT系数视频块。通常，视频编码中使用较小视频块可在编码过程中产生较佳的分辨率，且较小视频块可特别用于视频帧的包含较高等级的细节的位置。
视频块中的每一像素可由各种n位值(例如，8位)来表示，所述n位值定义像素的视觉特性，例如颜色和强度(以色度和光度值)。每一像素可具有用于色度和光度两者的一个或一个以上8位值。然而，本发明的原理不限于所述像素格式，而是可扩展以用于较简单的较少位像素格式或较复杂的较大位像素格式。还可根据其它颜色坐标系统来界定像素。并且，视频块可由DCT系数或其它系数或变量来表示，这取决于所支持的视频编码标准。
再者，去块滤波器18由第一编解码器14和第二编解码器16使用，借此不需要单独滤波器用于每一编解码器。然而，相对于第一编解码器14，去块滤波器18实施为环路内滤波器，而相对于第二编解码器16，去块滤波器18实施为后滤波器。当用作后滤波器时，可在编码器侧应用滤波以用于显示目的，但更通常是在对视频序列进行解码之后应用滤波。在任何情况下，为了支持这种双滤波功能性，输入到滤波器的参数(例如，量化参数(QP))可能需要从一种标准映射到另一标准。编解码器14和16可各包含滤波单元，其在调用去块滤波器18之前对滤波器输入执行任何必要的映射或调节。下文更详细地描述此类调节(包含从MPEG-4到ITU-T H.264的QP映射的实例)的额外细节。
装置10可包含若干其它组件，例如用于将经编码的序列传输到另一装置的发射器，以及可能用于俘获视频序列并将所俘获的序列存储在存储器12中的视频俘获装置(例如，视频相机)。例如帧内编码器元件、额外编码器、各种其它滤波器或其它元件的许多其它元件也可包含在装置10中，但为了简单起见未具体说明。
图2是两个邻近视频块的说明，其表明去块滤波的概念。如图2所示，视频块[P]是定位成紧密邻近于视频块[Q]的8×8元素解码的视频块，视频块[Q]也是8×8元素解码的视频块。视频块[P]和[Q]的每一不同元素用下标标记。不同元素包括用于表示视频块的像素值。每一元素还可表示色度和光度值。块P和Q是经解码的视频块，其具有重建的像素值。
由于基于预测的视频编码和量化的缘故，视频块[P]和[Q]的各个像素值在视频块[P]和[Q]的边缘相遇的地方可能不连续。换句话说，第八行元素中的元素P07-P77的值可能与元素Q00-Q70的值足够不同，使得沿着这些行的接合处20出现块效应假象。类似的问题可能沿着视频块的任一侧显现，且可能不仅在块[P]和[Q]的紧密邻近元素中而且在块[P]和[Q]的接近接合处20的其它行元素中显现。视频块的量化和变换(例如，DCT变换)可能使经编码视频帧中的不合需要的块效应混合。
去块滤波可通过调节不同视频块的邻近元素的值而使接合处20平滑化。举例来说，如果元素P07-P77的值足够高于元素Q00-Q70的值，那么去块滤波可减小元素P07-P77的值，增大元素Q00-Q70的值，或执行两者，以便在视觉上使接合处20平滑化。还可对接近接合处20的其它元素进行滤波。然而，在一些情况下，沿着接合处20可能存在场景变化，在此情况下，可能需要避免去块滤波。通常，当沿着接合处20的元素的值适度不同而指示其应更连续，但不是过分不同而指示沿着接合处20可能存在场景变化时，应用去块滤波。滤波决策基于接合处20处可能的场景变化来确定是否应避免滤波。
再者，本文描述的技术促进使用最初针对环路内去块滤波而设计的去块滤波器来进行后去块滤波。以此方式，同一去块滤波器可由根据不同视频编码标准操作的两个不同编解码器使用，其中一个视频编码标准要求环路内去块滤波，而对于另一视频编码标准，不要求后去块滤波，但可改进编码的视觉外观。
图3是根据本发明包含共用一去块滤波器的多个编解码器的编码装置30的框图。编码装置30可以是图1的编码装置10的一个具体实施方案。如图3所示，视频编码装置30包含存储待编码的视频序列的存储器32、耦合到存储器32的ITU-T H.264编解码器34，和耦合到存储器32的MPEG-4编解码器36。
ITU-T H.264编解码器34遵循ITU-T H.264标准对视频序列进行编码。ITU-T H.264编解码器34包含编码器37和解码器35。虽然编码器37和解码器35的实际实施方案可共用硬件，但单独说明这些组件。编码器37可执行运动估计和运动补偿。编码器37包含编码单元21以执行此类基于预测的编码，但还包含解码单元22，其用于重建将用于将来预测的经编码视频帧。解码单元22和解码器35可包括许多共同组件，但出于说明性目的而单独展示。还可包含许多其它组件，但为了简单起见未作说明。滤波单元23包含去块滤波器24，其遵循ITU-T H.264标准而形成编码器37的编码环路的一部分。解码器35也遵循ITU-T H.264标准使用去块滤波器24用于解码。
存储器32存储待编码的视频帧以及搜索空间，所述搜索空间可包括先前视频帧(或后续帧)的一者或一者以上的视频块的子集。所选择的子集可预先识别为可能位置，以用于识别与待编码的当前视频块紧密匹配的最佳预测。此外，所述搜索空间可在运动估计的过程中变化，且可在搜索空间的大小方面逐渐变小，其中稍后的搜索以大于先前搜索的分辨率执行。
编码单元21将待编码的当前视频块与搜索空间中的各种视频块进行比较以便识别最佳预测。然而，在一些情况下，可较快地识别用于编码的适当匹配而不特别地检查每个可能的候选者，且在所述情况下，适当匹配可能实际上不是“最佳”预测(虽然适于有效视频编码)。一般来说，短语“预测视频块”是指适当匹配，其可能是最佳预测。
编码单元21执行待编码的当前视频块与存储器32的搜索空间中的候选视频块之间的比较。在一些情况下，候选视频块可包含经产生以用于分数内插的非整数像素值。举例来说，编码单元21可执行误差绝对值和(SAD)技术、误差平方和(SSD)技术或其它比较技术，以便定义候选视频块的不同值。较低差值通常指示候选视频块与产生较高差值的其它候选视频块相比，是更好的匹配，且因此是用于运动估计编码中的更好的候选者。
最终，编码单元21识别预测视频块，其是将用于对当前视频块进行编码的候选视频块。一旦运动估计器21识别出预测视频块，运动补偿器22就创建指示当前视频块与预测视频块之间的差异的差异块。可视需要进一步压缩所述差异块。
为了减小块效应假象，ITU-T H.264标准要求使用去块滤波器24作为编码环路的一部分。遵循ITU-T H.264标准，滤波单元23将去块滤波器24应用于视频块。解码单元22重建经编码的帧以促进随后块的编码。重建经编码帧还允许应用环路内去块滤波。所述去块滤波可基于为视频编码而选择的量化参数、由ITU-T H.264标准确定的边界强度和滤波决策。
量化参数(QP)是定义用于编码的量化等级的参数，且通常是基于压缩需要满足的所需编码速率或所需带宽而定义的。边界强度是具有0与4(包含0与4)之间的值的参数。边界强度0不产生滤波，且边界强度4产生最强滤波。边界强度1、2和3分别定义渐增的滤波等级。ITU-T H.264标准陈述用于确定视频块边缘的边界强度的各种标准。
滤波决策通常是基于说明可能存在场景变化的事实的阈值而进行是否滤波的决策。滤波决策可检查视频块元素(例如，像素值或DCT系数)的值，并将邻近视频块的元素之间的各种差异与各种阈值进行比较。如果差异小于阈值，那么滤波决策允许滤波并认为块边界处需要连续图像。然而，如果差异大于阈值，那么滤波决策可阻止滤波并认为图像在不应被滤波的块边界处表现出场景变化。ITU-T H.264标准和其它相关ITU-TH.264文献陈述了指导边界强度计算和滤波决策确定的数学方法。
ITU-T H.264编解码器34还包含遵循ITU-T H.264标准的解码器35。解码器35也存取去块滤波器24以便根据ITU-T H.264执行解码。重要的是，如ITU-T H.264标准所要求，应用编解码器34所进行的去块滤波作为编码环路的一部分。
MPEG-4编解码器36遵循MPEG-4视频编码标准对视频序列进行编码。MPEG-4编解码器36包含编码器25、解码器26和滤波单元28。编码器25和解码器26的实际实施方案可共用硬件，但单独说明这些组件。还可包含许多其它组件，但为了简单起见未作说明。根据本发明，滤波单元28存取ITU-T H.264编解码器34的去块滤波器24，并使用去块滤波器24作为后滤波器。当去块滤波器24用作后滤波器时，其不形成编码环路的一部分。可在编码器侧执行此后滤波以用于显示的目，但更通常是在发生解码之后应用。
与ITU-T H.264编解码器34类似，MPEG-4编解码器36的编码器25使用运动估计和运动补偿执行帧间编码。存储器32存储待编码的视频帧以及搜索空间。编码单元27将待编码的当前视频块与搜索空间中的各种视频块进行比较以便(例如)使用SAD技术、SSD技术或类似技术识别预测视频块，从而量化候选视频块与待编码的当前视频块之间的相似性。一旦识别出预测视频块，编码单元27就创建指示当前视频块与预测视频块之间的差异的差异块。还执行DCT变换，其可引入块效应假象或使块效应假象混合。解码单元22重建经编码的帧以促进随后视频块和帧的预测性编码。
MPEG-4编解码器36还包含遵循MPEG-4标准的解码器26。解码器26也经由滤波单元28存取去块滤波器24，以便在遵循MPEG-4进行解码期间应用后滤波。重要的是，对于MPEG-4编解码器36，去块滤波不形成编码环路的一部分，而是应用作为对经解码视频帧的后滤波改进。
MPEG-4标准不需要去块滤波作为编码环路的一部分。然而，可在不违背对MPEG-4的顺从性的情况下应用后滤波，例如，如MPEG-4标准文献的资料附件F的后处理部分中所陈述。为了支持这种后滤波，MPEG-4编解码器36包含滤波单元28。然而，本发明中描述的滤波单元28本身不包含滤波器。事实上，滤波单元28存取ITU-T H.264编解码器34的环路内去块滤波器24，并使用滤波器24作为用于MPEG-4的后去块滤波器。以此方式，避免需要两个单独的滤波器。
滤波单元28执行有效使用去块滤波器24所需的任何输入参数调节。滤波可基于为视频编码而选择的量化参数、边界强度和滤波决策。然而，这些参数的产生可能需要从MPEG-4到ITU-T H.264的映射或调节。相对于MPEG-4，去块滤波器24可应用于8×8块边缘上而不是ITU-T H.264中定义的不同长度的边缘，因为DCT通常应用于8×8宽的块上。
量化参数(QP)是定义用于编码的量化等级的参数，且通常是基于压缩需要满足的所需编码速率或所需带宽而定义的。遗憾的是，MPEG-4和ITU-T H.264不具有相同数目的QP或相同分辨率的QP。明确地说，ITU-T H.264标准比MPEG-4允许更多的QP分辨率且包含更多的QP，所述更多的QP用于定义更精细的分辨率。
因为QP是去块滤波器24的输入参数，所以滤波单元28将用于MPEG-4的QP映射到用于ITU-T H.264的QP，所述用于ITU-T H.264的QP接着可用作去块滤波器的输入参数。滤波单元28可存取存储在存储器32中的查找表(LUT)以便执行此映射，或者可应用映射等式。举例来说，可根据以下等式1来执行QP转换：
QPH.264滤波器＝四舍五入(6*log QPMPEG-4/log 2+20)
等式1
下表1是此等式的输出映射且可存储为LUT。
表1
    MPEG-4中的QP    用于H.264去块滤波器的QP
    1    20
    2    26
    3    30
    4    32
    5    34
    6    36
    7    37
    8    38
    9    39
    10    40
    11    41
    12    42
    13    42
    14    43
    15    43
    16    44
    17    45
    18    45
    19    45
    20    46
    21    46
    22    47
    23    47
    24    48
    25    48
    26    48
    27    49
    28    49
    29    49
    30    49
    31    50
滤波单元28根据图4中说明的过程来确定两个邻近块之间的边界强度。如图4所示，滤波单元28检查两个邻近视频块(即，视频块[P]与视频块[Q])之间的块边界(41)。如果视频块[P]或[Q]都未经内编码(42的“否”分支)，那么将边界强度2指派给边界(43)。如果视频块[P]或[Q]中的至少一者经内编码(42的“是”分支)但块边界不是宏块边界(44的“否”分支)，那么将边界强度3指派给边界(45)。如果视频块[P]或[Q]中的一者或两者经内编码(42的“是”分支)且块边界是宏块边界(44的“是”分支)，那么将边界强度4指派给边界(46)。根据图4的过程，绝不将边界强度0和1指派给MPEG-4视频块边界。
滤波单元28接着根据ITU-T H.264去块滤波来识别滤波决策。滤波决策通常为是否基于说明可能存在场景变化的事实的阈值进行滤波的决策。根据ITU-T H.264标准，滤波决策检查视频块元素的值，并将邻近视频块的元素之间的各种差异与各种阈值进行比较。如果差异小于阈值，那么滤波决策允许滤波并认为块边界处需要连续图像。然而，如果差异大于阈值，那么滤波决策可阻止滤波并认为图像在块边界处表现出不应被滤波的场景变化。
另外，ITU-T H.264标准陈述了指导滤波决策确定的数学方法，且这些相同数学方法可用于MPEG-4后滤波的目的。值得注意的是，尽管使用相同的数学方法，但所述数学方法取决于QP，所述QP如上文所述被映射。因此，尽管ITU-T H.264标准数学方法可用于MPEG-4后滤波中的滤波决策确定，但在MPEG-4 QP的被上文所述映射技术改变的情况下，QP映射影响这些数学方法。
图5是说明其中可将环路内去块滤波器用作后去块滤波器的技术的流程图。将参考图3的视频编码装置30来描述图5。如图5所示，MPEG-4编解码器32的滤波单元28接收量化参数(QP)(51)，并基于所接收的QP产生经调节的QP(52)。所接收的QP可以是来自MPEG-4的QP，而经调节的QP可以是产生类似分辨率的ITU-T H.264 QP。产生经调节的QP的过程可涉及应用与上文所列的等式1类似的等式，或者可涉及使用与表1类似的表进行表查找。
滤波单元28接着(例如)使用与图4的过程类似的过程来确定边界强度(53)。边界强度通常界定待应用的滤波的等级，其中较高的边界强度通常等于较大程度的滤波。另外，滤波单元28确定滤波决策(54)，所述滤波决策通常识别由于边界处可能的场景变化的缘故是否执行滤波(在此情况下应避免滤波)。滤波单元28可应用根据ITU-T H.264标准的数学方法来确定滤波决策。然而，所述数学方法取决于QP，且因此受步骤52中执行的QP调节的影响。
滤波单元28接着依据滤波决策而应用编解码器34的环路内去块滤波器24(55)。换句话说，如果(例如)由于块边界处的场景变化的缘故，滤波决策要求避免滤波，则可避免滤波。如果滤波决策允许滤波，那么基于经调节的QP和所确定的边界强度而应用去块滤波器24(55)。
可相对于经编码序列中的每个视频块的每个视频块边界应用图5的过程。举例来说，可相对于图2中说明的邻近视频块之间的边界20而应用所述过程，但也可相对于彼此堆叠的邻近视频块的顶部和底部视频块边界应用所述过程。再者，尽管例如MPEG-4的标准不要求去块滤波，但此滤波可改进视频编码的质量。通过使用另一编解码器的环路内去块滤波器作为后滤波器，可通过消除对单独的后去块滤波器的需要而简化支持多种编码标准的视频编码装置。
已描述许多实施例。本文描述的技术可实施在硬件、软件、固件或其任何组合中。如果实施在软件中，所述技术可针对包括程序代码的计算机可读媒体，所述程序代码当在对视频序列进行编码的装置中被执行时，执行本文描述的去块滤波技术中的一者或一者以上。在所述情况下，计算机可读媒体可包括例如同步动态随机存取存储器(SDRAM)的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪存储器等。
程序代码可以计算机可读指令的形式存储在存储器上。在所述情况下，例如DSP的处理器可执行存储在存储器中的指令以便实行去块滤波技术中的一者或一者以上。在一些情况下，所述技术可由DSP执行，DSP调用各种硬件组件来加速编码过程。在其它情况下，本文描述的编解码器可实施为微处理器、一个或一个以上专用集成电路(ASIC)、一个或一个以上场可编程门阵列(FPGA)，或某一其它硬件软件组合。去块滤波器可包括硬件滤波器，或可能包括实施在软件或固件中的滤波器。这些以及其它实施例在所附权利要求书的范围内。

Claims (23)

1.一种视频编码装置，其包括：
第一编解码器，其根据第一视频编码标准使用基于预测的编码技术在与第一视频序列相关联的第一视频块上对所述第一视频序列进行编码；
去块滤波器，其由所述第一编解码器用作环路内滤波器来平滑所述第一视频序列中的邻近视频块之间的过渡；以及
第二编解码器，其根据第二视频编码标准使用基于预测的编码技术在与第二视频序列相关联的第二视频块上对所述第二视频序列进行编码，其中所述第二编解码器使用所述去块滤波器作为后滤波器来平滑与所述第二视频序列相关联的邻近视频块之间的过渡。
2.根据权利要求1所述的视频编码装置，其中：
由所述第一编解码器使用的所述基于预测的编码技术包含帧间预测技术；且由所述第二编解码器使用的所述基于预测的编码技术包含帧间预测技术。
3.根据权利要求2所述的视频编码装置，其中：
由所述第一编解码器使用的所述帧间预测技术包含运动估计和运动补偿技术；且由所述第二编解码器使用的所述帧间预测技术包含运动估计和运动补偿技术。
4.根据权利要求1所述的视频编码装置，其中：
由所述第一编解码器使用的所述基于预测的编码技术包含帧内预测技术；且由所述第二编解码器使用的所述基于预测的编码技术包含帧内预测技术。
5.根据权利要求1所述的视频编码装置，其中所述第一编码标准包括国际电信联盟电信(ITU-T)H.264标准，且所述第二编码标准包括移动图片专家组4(MPEG-4)标准。
6.根据权利要求1所述的视频编码装置，其中所述第二编解码器：
接收量化参数；
基于所述接收的量化参数产生经调节的量化参数；
确定边界强度；
确定滤波决策；且
基于所述经调节的量化参数和所述边界强度，依据所述滤波决策而应用所述环路内去块滤波器作为所述后去块滤波器。
7.根据权利要求6所述的视频编码装置，其中：
所述接收的量化参数包括由所述第二视频编码标准定义的参数；且
所述经调节的量化参数包括由所述第一视频编码标准定义的参数，其中由所述第二编解码器产生所述经调节的量化参数包括将由所述第二视频编码标准定义的所述参数映射到由所述第一视频编码标准定义的所述参数。
8.根据权利要求7所述的视频编码装置，其中将由所述第二视频编码标准定义的所述参数映射到由所述第一视频编码标准定义的所述参数包括执行表查找。
9.根据权利要求1所述的视频编码装置，其中所述视频编码装置包括以下至少一者：数字电视、无线通信装置、个人数字助理、膝上型计算机、台式计算机、数码相机、数字记录装置、具有视频能力的蜂窝式无线电话，和具有视频能力的卫星无线电话。
10.根据权利要求1所述的视频编码装置，其中所述第一编解码器在编码和解码期间应用所述去块滤波器作为所述环路内滤波器，且所述第二编解码器在解码之后应用所述去块滤波器作为所述后滤波器。
11.一种方法，其包括应用遵循第一视频编码标准的第一视频编解码器的环路内去块滤波器，所述第一视频编码标准指定去块滤波作为所述第一编码标准的预测环路的一部分，所述环路内去块滤波器包含运动估计和运动补偿作为遵循第二视频编码标准的第二视频编解码器的后去块滤波器，所述第二视频编码标准不指定去块滤波作为所述第二编码标准的预测环路的一部分。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一编码标准包括国际电信联盟电信(ITU-T)H.264标准，且所述第二编码标准包括移动图片专家组4(MPEG-4)标准。
13.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：
接收量化参数；
基于所述接收的量化参数产生经调节的量化参数；
确定边界强度；
确定滤波决策；且
基于所述经调节的量化参数和所述边界强度，依据所述滤波决策而应用所述环路内去块滤波器作为所述后去块滤波器。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述接收的量化参数包括由所述第二视频编码标准定义的参数，且所述经调节的量化参数包括由所述第一视频编码标准定义的参数，其中产生所述经调节的量化参数包括将由所述第二视频编码标准定义的所述参数映射到由所述第一视频编码标准定义的所述参数。
15.根据权利要求14所述的方法，其中将由所述第二视频编码标准定义的所述参数映射到由所述第一视频编码标准定义的所述参数包括执行表查找。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一编解码器在编码和解码期间应用所述去块滤波器作为环路内滤波器，且所述第二编解码器在解码之后应用所述去块滤波器作为后滤波器。
17.一种包括指令的计算机可读媒体，所述指令当在包含第一和第二视频编解码器的视频编码装置中被执行时应用遵循第一视频编码标准的所述第一视频编解码器的环路内去块滤波器，所述第一视频编码标准指定去块滤波作为所述第一编码标准的预测环路的一部分，所述环路内去块滤波器包含运动估计和运动补偿作为遵循第二视频编码标准的视频编解码器的后去块滤波器，所述第二视频编码标准不指定去块滤波作为所述第二编码标准的预测环路的一部分。
18.根据权利要求17所述的计算机可读媒体，其中所述第一编码标准包括国际电信联盟电信(ITU-T)H.264标准，且所述第二编码标准包括移动图片专家组4(MPEG-4)标准。
19.根据权利要求17所述的计算机可读媒体，其中所述指令在被执行时促使所述视频编码装置：
基于所接收的量化参数产生经调节的量化参数；
确定边界强度；
确定滤波决策；以及
基于所述经调节的量化参数和所述边界强度，依据所述滤波决策而应用所述环路内去块滤波器作为所述后去块滤波器。
20.根据权利要求19所述的计算机可读媒体，其中所述接收的量化参数包括由所述第二视频编码标准定义的参数，且所述经调节的量化参数包括由所述第一视频编码标准定义的参数，其中所述指令通过将由所述第二视频编码标准定义的所述参数映射到由所述第一视频编码标准定义的所述参数而产生所述经调节的量化参数。
21.根据权利要求20所述的计算机可读媒体，其中所述指令在被执行时通过执行表查找而将由所述第二视频编码标准定义的所述参数映射到由所述第一视频编码标准定义的所述参数。
22.一种视频编码装置，其包括：
第一编解码器，其根据第一视频编码标准使用编码技术在与第一视频序列相关联的第一视频块上对所述第一视频序列进行编码；
滤波装置，其用于使所述第一视频序列中的邻近视频块之间的过渡平滑化以作为环路内编码过程的一部分；以及
第二编解码器，其根据第二视频编码标准使用编码技术在与第二视频序列相关联的第二视频块上对所述第二视频序列进行编码，其中所述第二编解码器在后编码滤波过程中使用所述滤波装置来平滑与所述第二视频序列相关联的邻近视频块之间的过渡。
23.根据权利要求22所述的视频编码装置，其中所述第二编解码器包含：
用于接收量化参数的装置；
用于基于所述接收的量化参数产生经调节的量化参数的装置；
用于确定边界强度的装置；
用于确定滤波决策的装置；以及
用于基于所述经调节的量化参数和所述边界强度依据所述滤波决策而应用所述滤波装置作为后去块滤波器的装置。
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