CN101527847A - 运动补偿插值装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种运动补偿插值装置，包括：数据输入接口、插值装置、输出选择装置、控制装置、数据输出接口。本发明实施例提出的运动补偿插值装置根据运动矢量以及其它相关控制信息的控制，通过同一套插值电路同时兼容1/2像素精度与1/4像素精度插值算法。本发明还公开了一种运动补偿插值方法。
Description
技术领域
本发明涉及多媒体视频编解码技术领域，特别涉及一种在视频图像编解码过程中进行运动补偿插值装置和方法。
背景技术
在视频解码过程中，运动补偿技术能够去除视频序列之间的时间冗余性，从而达到了减小编码比特率的目的。运动补偿解码过程中需要包括如下步骤：
a、根据从视频码流中解析到的运动矢量的数据，得到当前宏块的运动矢量(可能不止一个)；
b、根据当前视频宏块的运动矢量，从参考帧中找出相应的参考宏块。如果运动矢量不是整数数值，还需要通过像素插值法来获得亚像素的参考宏块。
在符合MPEG-4的高级简单档次(advanced simple profile)标准的解码器中，需要同时支持1/2与1/4精度的像素插值模式。
图1所示为一帧图像上像素点的示意图，其中每个圆圈代表一个像素点，纵横线表示像素点的坐标，每个纵横线的交点处均有一个像素点(部分像素点未示出)。将图1中A、B、C、D四点所示区域放大后分别进行1/2像素精度插值和1/4像素精度插值。1/2像素点的分布示意图如图2所示，b至f代表1/2像素精度插值得到的半像素的位置。其中，
a＝A， (1)
b＝(A+B+1-rounding_control)/2， (2)
c＝(A+C+1-rounding_control)/2， (3)
e＝(B+D+1-rounding_control)/2， (4)
f＝(C+D+1-rounding_control)/2， (5)
d＝(A+B+C+D+2-rounding_control)/4
＝(c+e+1-rounding_control)/2(通常只有第一种写法)
＝(b+f+1-rounding_control)/2 (6)
凑整控制量(rounding_control，rc)用于将计算结果凑成整数，由mpeg-4码流中的句法元素给出。可以看出，两个整像素连线上的半像素由这两个整像素的像素值内插得到；四个整像素中间的半像素可以看作该半像素左右或上下的半像素进行1/2精度插值得到。
而1/4精度的像素内插采用8抽头滤波器，如图3所示为1/4像素点的分布示意图。在图3中，A，B，C，D为整像素点，b，c，d，e，f为半像素点，g，h，l，j，k为1/4像素点(还有一部分1/4像素点图中未标出)。首先以b的计算为例。设A坐标左边3个整像素点从左至右为A3，A2，A1，把B右边3个整像素点从左至右记为B1，B2，B3。这样点b的计算公式为
b＝[-8*A3+24*A2+(-48)*A3+160*A+160*B+(-48)*B1+24*B2+(-8)*B3+128-rc]/256 (7)
也就是说，点b是由其左右相邻的8个像素点根据8抽头滤波算法得到的。滤波系数为一个8维矢量，即(-8，24，-48，160，160，-48，24，-8)。与公式(2)对比可以看出，同样是计算点b的像素点，1/2像素精度插值是根据点A和点B这两个像素点的数据来计算，并且这两个像素点的权重相同；而1/4像素精度插值则是根据8个像素点的数据来计算，但这8个像素点的权重不同，越靠近中心的像素点权重绝对值越大。由于考虑了更多像素点的数据，1/4像素精度插值的计算精度更高。
同样，以点c为例，点c是由其垂直方向的8个相邻整像素点经过8抽头滤波器滤波得到的。中心点d则是由上下相邻的8个半像素点滤波得到的，因此，点d必须经过两个步骤的滤波，第一，水平8抽头滤波器得到8个半像素点，第二，再由垂直方向的8抽头滤波器得到点d。
对于1/4像素点来说，必须根据运动向量得到相邻的整像素点或者半像素点，再根据前文所述的1/2插值算法得到。如需要插值的点是h，运动向量小数部分是(1/4，1/4)，其含义是运动向量水平分量的小数部分为1/4，运动分量垂直分量的小数部分为1/4，则需要根据A，b，c，d四点线性插值得到，算法为h＝(A+b+c+d+2-rc)/4。
像素值包括色度值和亮度值。在MPEG-4的标准中，色度采用1/2像素精度插值算法，亮度的插值算法由码流中的句法元素1/4取样标识(Quarter_sample)决定。Quarter_sample为1时，采用1/4像素精度插值算法，否则，采用的是1/2像素精度的插值算法。
但是现有技术的运动补偿插值装置只能实现一种精度的插值，即或者是1/2像素精度插值装置，或者是1/4像素精度插值装置。而针对MPEG-4的解决方案既需要1/2像素精度插值又需要1/4像素精度插值，因此只能分别采用专门的1/2像素精度插值装置和1/4像素精度插值装置，由于同时采用了两套独立的插值装置，因此实现成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于，提出一种运动补偿插值装置，可以实现用较低的成本同时兼容1/2像素精度与1/4像素精度插值算法。
本发明实施例提出的运动补偿插值装置包括：
数据输入接口，用于接收像素点数据，所述像素点数据为亮度或色度；
插值装置，用于根据来自控制装置的控制指令以及用于将插值结果调整为整数的凑整控制量，对来自数据输入接口的像素点数据进行色度或亮度的1/2像素精度插值，或根据来自控制装置的控制指令以及凑整控制量，对来自数据输入接口的像素点数据进行亮度的1/4精度插值，所述凑整控制量用于将插值结果调整为整数；
输出选择装置，进一步包括多于一个像素点数据通道，所述输出选择装置，用于根据运动矢量选择从哪个数据通道输出数据，处于工作状态的像素点数据通道用于接收来自所述插值装置的像素点数据作为输出像素点数据；
控制装置，用于接收运动矢量、精度选择信息、凑整控制量和亮/色度信息，根据所述运动矢量、精度选择信息和亮/色度信息向所述插值装置发送控制指令，使所述插值装置执行1/2像素精度插值或1/4像素精度插值，并将凑整控制量发送至所述插值装置；并根据所述运动矢量、精度选择信息和亮/色度信息，选择所述输出选择装置中的一个像素点数据通道处于工作状态；
数据输出接口，用于将输出选择装置的输出像素点数据输出。
本发明实施例还公开了一种运动补偿插值方法，所述方法用于处理插值的像素点数据，所述运动补偿插值的装置包括数据输入接口、控制装置、插值装置、输出选择装置和数据输出接口，所述控制装置进一步包括第一8抽头垂直滤波器，8抽头水平滤波器组，第二8抽头垂直滤波器和4抽头滤波器；所述方法包括：
所述数据输入接口接收待插值的像素点数据，所述像素点数据为亮度或色度；
所述控制装置根据运动矢量、精度选择信息和亮/色度信息生成控制指令，并发送给所述插值装置，所述插值装置根据控制指令对所述待插值的像素点数据进行色度或亮度的1/2像素精度插值或进行亮度的1/4精度插值，所述输出选择装置接收插值后的像素点数据，发送给所述数据输出接口，所述数据输出接口将所述输出选择装置发送的输出像素点数据作为运动补偿插值结果输出，所述凑整控制量用于将插值结果调整为整数；所述运动矢量为图像帧中参考宏块与当前宏块的位置的相对值。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例提出的运动补偿插值装置根据运动矢量以及其它相关控制信息的控制，通过同一套插值电路同时兼容1/2像素精度与1/4像素精度插值算法。
附图说明
图1为一帧图像上像素点的示意图；
图2为1/2像素点的分布示意图；
图3为1/4像素点的分布示意图；
图4为本发明实施例提出的运动补偿插值装置的框图；
图5为图4所示装置中的8抽头水平滤波器群组403的结构示意图；
图6为运动矢量为整数时，图4所示装置的数据流向示意图；
图7为对亮度进行1/4像素精度插值时，若运动矢量水平方向小数部分为1/2像素，垂直方向小数部分为0，图4所示装置的数据流向示意图；
图8为对亮度进行1/4像素精度插值时，若运动矢量水平方向小数部分为0，垂直方向小数部分为1/2像素，图4所示装置的数据流向示意图；
图9为对亮度进行1/4像素精度插值时，若运动矢量水平方向小数部分为1/2像素，垂直方向小数部分为1/2像素，图4所示装置的数据流向示意图；
图10为对亮度进行1/4像素精度插值时，若运动矢量水平方向小数部分为1/4像素，垂直方向小数部分为0，图4所示装置的数据流向示意图；
图11为对亮度进行1/4像素精度插值时，若运动矢量水平方向小数部分为0，垂直方向小数部分为1/4像素，图4所示装置的数据流向示意图；
图12为对亮度进行1/4像素精度插值时，若运动矢量水平方向小数部分为1/2像素，垂直方向小数部分为1/4像素，图4所示装置的数据流向示意图；
图13为对亮度进行1/4像素精度插值时，若运动矢量水平方向小数部分为1/4像素，垂直方向小数部分为1/2像素，图4所示装置的数据流向示意图；
图14为对亮度进行1/4像素精度插值时，若运动矢量水平方向小数部分为1/4像素，垂直方向小数部分为1/4像素，图4所示装置的数据流向示意图；
图15为对亮度或色度进行1/2像素精度插值时，若运动矢量的垂直分量和/或水平分量的小数部分为1/2像素，图4所示装置的数据流向示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细阐述。
本发明实施例提出的支持MPEG-4标准两种像素精度的运动补偿插值装置如图4所示。运动补偿插值装置包括：数据输入接口401、第一8抽头垂直滤波器402、8抽头水平滤波器群组403、第二8抽头垂直滤波器404、4抽头滤波器405、控制装置406、输出选择装置407和数据输出接口408。数据输入接口401用于接收像素点数据，所述像素点数据为亮度或色度，数据输出接口408用于将来自输出选择装置的像素点数据输出。
其中，第一8抽头垂直滤波器402、8抽头水平滤波器群组403、第二8抽头垂直滤波器404和4抽头滤波器405组成了插值装置，用于根据来自控制装置的控制指令以及凑整控制量，对来自数据输入接口的像素点数据进行色度或亮度的1/2像素精度插值，或根据来自控制装置的控制指令以及凑整控制量，对来自数据输入接口的像素点数据进行亮度的1/4精度插值。
控制装置406接收运动矢量，精度选择信息，凑整控制量(rounding_control)，亮/色度信息等控制信号，根据运动矢量、精度选择信息和亮/色度信息向插值装置发送控制指令，使插值装置执行1/2像素精度插值、1/4像素精度插值或不进行插值，并将凑整控制量发送至插值装置；并根据运动矢量、精度选择信息和亮/色度信息，选择输出选择装置中的一个像素点数据通道处于工作状态。
输出选择装置407包括5个数据通道，分别是通道1至通道5，用于根据运动矢量选择从哪个数据通道输出数据。输出数据通过数据输出接口408送到后续处理模块。数据输入接口401的参考帧数据格式为8×8的矩阵格式，也就是说，支持8行8列共64个像素点的数据同时输入。
图5为8抽头水平滤波器群组403的结构示意图。由8个并列的8抽头滤波器组成，每个8抽头滤波器的输入端为一个像素行的连续8个像素点，输出为位于这8个像素点中心的像素。水平滤波器群组可以同时完成8个像素行的水平滤波。
下面描述本发明实施例的插值装置具体的处理过程。
当精度选择信息即quarter_sample句法元素为1时，亮度数据将按照1/4像素精度进行内插运算。下面根据运动矢量的各种情况进行分析。
A.运动矢量为整数，如被插值像素点为图3中A，B，C，D点时，这时不需要进行像素插值步骤，只需要将从数据输入接口401输入的参考帧数据输出到输出选择装置407，由输出选择装置407将未经插值的参考帧数据输出到数据输出接口408。具体数据流向示意图见图6，其中粗线框的部分表示数据经过的部分，下同。如图6所示，数据在数据输入接口401进入，直接旁通到输出选择装置407，输出装置根据运动矢量选择通路1中对应的像素数据，输出到数据输出接口408。每个时钟周期输出一个像素。
B.运动矢量水平方向小数部分为1/2像素，垂直方向小数部分为0时，所述8抽头水平滤波器群组403中的一个8抽头水平滤波器对接收自数据输入接口401的以插值像素点为中心且与插值像素点位于同一行的1行8列的像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至输出选择装置407。
如图3中b点为插值得到的插值像素点，只需要进行一次水平方向的8抽头滤波运算。具体插值计算过程为：由8抽头的水平滤波器群组403选取b点左右相邻的8个整像素点后，由8抽头水平滤波器群组403中的8抽头水平滤波器h1做滤波运算，得到b点数据经过输出选择装置407输出。具体数据流向图为图7。输出选择装置407选择通路3中对应8抽头滤波器h1的结果作为输出数据，每个时钟周期输出一个像素数据。
C.运动矢量为水平方向小数部分为0，垂直方向小数为1/2像素时，所述第一8抽头垂直滤波器402对接收自数据输入接口401的以插值像素点为中心且与插值像素点位于同一列的8行1列的像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至输出选择装置407。
如图3中c点为插值得到的插值像素点，只需要进行一次垂直方向的8抽头滤波运算。具体插值计算过程为：由第一8抽头垂直滤波器402选取c点上下相邻的8个整像素点做滤波运算，得到滤波结果数据经过输出选择装置407的通道2输出。具体数据流向如图8所示。
输出选择装置选择通路2中的8抽头垂直滤波器1的结果作为输出数据，每个时钟周期输出一个插值得到的插值像素点数据。
D.运动矢量水平及垂直分量小数部分均为1/2像素，所述8抽头水平滤波器群组403接收来自数据输入接口的以插值像素点为中心分布的8行8列的像素点数据，8抽头水平滤波器群组403中的每个8抽头水平滤波器分别对其中的1行8列像素点数据进行8抽头滤波，输出为分别属于8行1列的像素点数据；第二8抽头垂直滤波器404对来自8抽头水平滤波器群组的8行1列的像素点数据进行8抽头滤波，所得像素点数据输出至输出选择装置407。
如图3中d点为插值得到的插值像素点，需要进行两次滤波运算。首先，8抽头水平滤波器群组403接收8行8列的像素矩阵，分别送到相应的水平滤波器，如第一个水平行经过8抽头滤波器h1，第二个水平行经过8抽头滤波器h2等，滤波后输出为8行1列的像素点数据，再将滤波后得到的8行1列像素点数据通过第二8抽头垂直滤波器404进行8抽头滤波，最终得到点d。具体数据流向如图9所示。输出选择装置407选择通路4中第二8抽头垂直滤波器404的结果作为输出数据，每个时钟输出一个插值得到的插值像素点数据。
E.运动矢量水平分量小数部分为1/4像素，垂直分量小数部分为0时，所述8抽头水平滤波器群组403中的一个8抽头水平滤波器对接收自数据输入接口的以插值像素点为中心且与插值像素点位于同一行的1行8列的像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至4抽头滤波器405；4抽头滤波器405接收来自8抽头水平滤波器群组403以及数据输入接口401的与插值像素点位于同一行且最接近插值像素点的像素点数据，对所收到的像素点数据进行2抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至输出选择装置。
如图3中g点为插值得到的插值像素点，首先，需要通过8抽头水平滤波器群组403求得水平半像素点b，然后通过4抽头滤波器405对与g点最接近的整像素点A和半像素点b进行2抽头滤波运算，计算公式由g＝(b+A+1-rounding_control)/2给出。具体示意图如图10所示。8抽头水平滤波器群组403选择第一行水平数据，由水平滤波器h1做8抽头滤波运算，将结果送到4抽头滤波器405，4抽头滤波器405接收到数据输入接口401送来的A点的数据和水平滤波结果，根据公式g＝(b+A+1-rounding_control)/2计算得到g点数据，输出选择装置407选择通道5的数据作为输出。每个时钟周期输出一个插值得到的插值像素点数据。
F.运动矢量水平分量小数部分为0，垂直分量小数部分为1/4像素时，所述第一8抽头垂直滤波器402对来自数据输入接口401的以插值像素点为中心且与插值像素点位于同一列的8行1列像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至4抽头滤波器405；4抽头滤波器405接收来自第一8抽头垂直滤波器402以及数据输入接口401的与插值像素点位于同一列且最接近插值像素点的像素点数据，对所收到的像素点数据进行2抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至输出选择装置407。
如图3中k点为插值得到的插值像素点，首先，需要通过第一8抽头垂直滤波器402求得垂直方向半像素点c，然后通过4抽头滤波器405对整像素点A与半像素点c做滤波运算，计算公式由k＝(c+A+1-rounding_control)/2给出。数据流向如图11所示。由第一8抽头垂直滤波器402选取第一列数据做8抽头垂直滤波运算，将结果送到4抽头滤波器405，4抽头滤波器405接收到数据输入接口401送来的A点的数据和垂直滤波结果，根据公式k＝(c+A+1-rounding_control)/2计算得到k点数据，输出选择装置选择通道5的数据作为输出。每个时钟周期输出一个插值得到的插值像素点数据。
G.运动矢量水平分量小数部分为1/2像素，垂直分量小数部分为1/4像素时，所述8抽头水平滤波器群组403接收来自数据输入接口401的以插值像素点为中心分布的8行8列的像素点数据，所述8抽头水平滤波器群组403的8个8抽头水平滤波器分别对其中1行8列像素点数据进行8抽头滤波得到8行1列的像素点数据，将所述滤波后的8行1列像素点数据中与插值像素点位置最近的1个像素点数据直接输出至4抽头滤波器407，同时第二8抽头垂直滤波器对所述滤波后得到的8行1列的像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的数据输出至4抽头滤波器405；4抽头滤波器405对所收到的像素点数据进行2抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至输出选择装置407。
如图3中的l点为插值得到的插值像素点，首先，需要通过水平8抽头滤波器群组403求得8条水平线的半像素点，点b的与插值像素点l最近，也被包括于8条水平线的半像素点中。第二，通过第二8抽头垂直滤波器404对8条水平线上的半像素点做垂直滤波，得到点d。第三，使用4抽头滤波器对点d和点b进行2抽头滤波运算，求得点l。滤波公式为l＝(b+d+1-rounding_control)/2。具体数据流向如图12所示。
由8抽头水平滤波器群组403读入8行8列的输入数据，由8个水平滤波器分别进行8抽头滤波运算得到8行1列的像素点数据，将滤波后得到的8行1列的像素点数据送入8抽头垂直滤波得到点d，4抽头滤波器读入水平滤波的中间结果点b和垂直滤波结果点d，并进行算术平均计算，最终得到点l，由通道5经输出选择装置输出。
H.运动矢量水平方向为1/4像素，垂直方向为1/2像素时，所述8抽头水平滤波器群组403接收来自数据输入接口401的以插值像素点为中心分布的8行8列的像素点数据，所述8抽头水平滤波器群组403的8个8抽头水平滤波器分别对其中1行8列像素点数据进行8抽头滤波得到8行1列的像素点数据，第二8抽头垂直滤波器404对所述滤波后得到的8行1列的像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至4抽头滤波器405；同时第一8抽头垂直滤波器402对来自数据输入接口401的平均分布于插值像素点上下两侧且与插值像素点最接近8行1列数据进行8抽头滤波，滤波后的像素点数据输入4抽头滤波器405；4抽头滤波器405对所收到的像素点数据进行2抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至输出选择装置407。
如图3中的j点为插值得到的插值像素点，第一步，需要通过水平8抽头滤波器群组403求得8行1列的1/2像素点，同时，通过第一8抽头垂直滤波器402计算得到第一列的1/2像素点c。第二步，通过第二8抽头垂直滤波器404对8条水平线上的半像素点做垂直滤波，得到点d。第三步，使用4抽头滤波器405对点c和点d进行2抽头滤波运算，求得点j。滤波公式为j＝(c+d+1-rounding_control)/2。具体过程如图13。
由8抽头水平滤波器群组403读入8行8列的输入数据，由8个水平滤波器分别进行8抽头滤波运算得到8行1列的像素点数据，将滤波后得到的8行1列的像素点数据送入第二8抽头垂直滤波器404得到点d。同时，由第一8抽头垂直滤波器402读入相关的列数据，对该列数据进行垂直滤波，得到点c。将点c和点d送入4抽头滤波器405，根据滤波公式j＝(c+d+1-rounding_control)/2计算得到点j。并通过通道5经输出选择装置输407出。每个时钟周期输出一个插值得到的插值像素点数据。
I.运动矢量水平方向与垂直方向均为1/4像素，所述8抽头水平滤波器群组403接收来自数据输入接口401的以插值像素点为中心分布的8行8列的像素点数据，所述8抽头水平滤波器群组403的8个8抽头水平滤波器分别对其中1行8列像素点数据进行8抽头滤波得到滤波后的8行1列的像素点数据，将所述滤波后的8行1列像素点数据中与插值像素点位置最近的1个像素点数据直接输出至4抽头滤波器405，第二8抽头垂直滤波器404对所述滤波后的8行1列的像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的数据输出至4抽头滤波器405；同时，第一8抽头垂直滤波器402对来自数据输入接口401的平均分布于目标像素上下两侧且与插值像素点最接近的8行1列数据进行8抽头滤波，滤波后的像素点数据输入4抽头滤波器405；数据输入接口401将与插值像素点最接近的1个像素点数据输出至4抽头滤波器405；4抽头滤波器405对所收到的4个像素点数据进行4抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至输出选择装置407。
如图3中的h点为插值得到的插值像素点，首先，需要通过水平8抽头滤波器群组403求得8条水平线的半像素点。同时，由第一8抽头垂直滤波器402对列数据做8抽头滤波，得到点c。第二，通过第二8抽头垂直滤波器404对8条水平线上的半像素点做垂直滤波，得到点d。第三，使用4抽头滤波器405求得点h。滤波公式为h＝(A+b+c+d+2-rounding_control)/4。具体过程如图14。
由8抽头水平滤波器群组403读入8行8列的输入数据，由8个水平滤波器分别进行8抽头滤波运算得到8个滤波结果，将结果送入第二8抽头垂直滤波器404得到点d。这8个滤波结果中包括点b的数据，点b的数据直接输出至4抽头滤波器405。同时，由第一8抽头垂直滤波器402读入相关的列数据，对该列数据进行垂直滤波，得到点c。然后，将整像素点A、水平1/2像素点b、垂直1/2像素点c、以及点d数据输出到4抽头滤波器405，根据公式h＝(A+b+c+d+2-rounding_control)/4进行4抽头滤波运算，滤波结果经过通过通道5送到输出选择装置后输出。每个时钟周期输出一个插值得到的插值像素点数据。
当quarter_sample句法元素为0且像素点数据为亮度数据时，或者像素点数据为色度数据时，根据1/2精度内插算法进行4抽头滤波运算。
A.当运动矢量为整数，如图1中A，B，C，D点时，这时不需要进行像素插值步骤，只需要将数据输入接口输入的像素点数据输出到输出选择装置，由输出选择装置将未经插值的像素点数据输出到数据输出接口。具体数据流向图同图6。每个时钟周期输出一个插值得到的插值像素点数据。
B.当运动矢量的垂直分量和/或水平分量的小数部分为1/2像素，如图1中b，c，d点时，使用4抽头滤波器从数据输入接口中选择与插值像素点最接近的2个或4个像素点数据进行1/2精度像素插值运算，具体公式为
b＝(A+B+1-rounding_control)/2，对应的运动矢量为(1/2，0)
c＝(B+C+1-rounding_control)/2，对应的运动矢量为(0，1/2)
d＝(A+B+C+D+2-rounding_control)/4，对应的运动矢量为(1/2，1/2)
具体数据流向图如图15。由4抽头滤波器405从数据输入接口401中选择相关的像素点数据，根据运动矢量选择相应的滤波公式，结果通过通道5输出。每个时钟输出一个插值得到的插值像素点数据。
本发明的创新点在于，(1)运动补偿插值装置可以兼容1/2像素精度与1/4像素精度插值算法，所以，能同时支持MPEG-4 Simple profile和MPEG-4 Advance simple profile。(2)采用流水线的运算方式，一个时钟周期即可以计算出一个插值点，满足了实时解码的要求，并节省了大量的中间结果寄存器。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (24)
1、一种运动补偿插值装置，所述装置用于处理插值的像素点数据，其特征在于，包括：
数据输入接口，用于接收待插值的像素点数据，所述像素点数据为亮度或色度；
插值装置，用于根据来自控制装置的控制指令以及凑整控制量，对来自数据输入接口的像素点数据进行色度或亮度的1/2像素精度插值，或根据来自控制装置的控制指令以及凑整控制量，对来自数据输入接口的像素点数据进行亮度的1/4精度插值；所述凑整控制量用于将插值结果调整为整数；
输出选择装置，进一步包括多于一个像素点数据通道，所述输出选择装置用于根据运动矢量选择从哪个像素点数据通道输出数据，处于工作状态的像素点数据通道用于接收来自所述插值装置的像素点数据作为输出像素点数据，所述运动矢量为图像帧中参考宏块与当前宏块的位置的相对值；
控制装置，用于接收运动矢量、对1/2像素精度或1/4像素精度进行选择的精度选择信息、凑整控制量和亮/色度信息，根据运动矢量、精度选择信息和亮/色度信息向所述插值装置发送控制指令，使所述插值装置执行1/2像素精度插值或1/4像素精度插值，并将凑整控制量发送至所述插值装置，并根据运动矢量、精度选择信息和亮/色度信息，选择所述输出选择装置中的一个像素点数据通道处于工作状态；
数据输出接口，用于将所述输出选择装置输出的插值得到的插值像素点数据输出。
2、根据权利要求1所述的运动补偿插值装置，其特征在于，所述插值装置进一步包括：
第一8抽头垂直滤波器，根据运动矢量的垂直分量，从所述数据输入接口输入的像素数据阵列中选择出其中1列8行数据，对所接收的像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的像素点数据输出到所述输出选择装置或4抽头滤波器；
8抽头水平滤波器群组，包括8个8抽头水平滤波器，每个8抽头水平滤波器用于根据运动矢量的水平分量，对来自所述数据输入接口的1行8列的像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至第二8抽头垂直滤波器或所述输出选择装置；
第二8抽头垂直滤波器，用于接收来自所述8抽头水平滤波器群组的滤波后的像素点数据，对所收到的滤波后的像素点数据进行8抽头滤波，滤波后得到的像素点数据输出至4抽头滤波器或所述输出选择装置；
4抽头滤波器，用于对所接收的像素点数据进行2抽头滤波或4抽头滤波，并将滤波后的像素点数据输出至所述输出选择装置。
3、根据权利要求2所述的运动补偿插值装置，其特征在于，若运动矢量为整数，则所述数据输入接口将所收到的像素点数据输出至输出选择装置。
4、根据权利要求2所述的运动补偿插值装置，其特征在于，当所述控制装置收到的精度选择信息指示对亮度进行1/4像素精度插值时，若运动矢量水平方向小数部分为1/2像素，垂直方向小数部分为0，所述8抽头水平滤波器群组中的一个8抽头水平滤波器对接收自所述数据输入接口的以插值像素点为中心且与插值像素点位于同一行的1行8列的像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至所述输出选择装置。
5、根据权利要求2所述的运动补偿插值装置，其特征在于，当所述控制装置收到的精度选择信息指示对亮度进行1/4像素精度插值时，若运动矢量水平方向小数部分为0，垂直方向小数部分为1/2像素，所述第一8抽头垂直滤波器对接收自所述数据输入接口的以插值像素点为中心且与插值像素点位于同一列的8行1列的像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至所述输出选择装置。
6、根据权利要求2所述的运动补偿插值装置，其特征在于，当所述控制装置收到的精度选择信息指示对亮度进行1/4像素精度插值时，若运动矢量水平方向小数部分为1/2像素，垂直方向小数部分为1/2像素，所述8抽头水平滤波器群组接收来自数据输入接口的以插值像素点为中心分布的8行8列的像素点数据，所述8抽头水平滤波器群组中的每个8抽头水平滤波器分别对其中的1行8列像素点数据进行8抽头滤波，输出滤波后的8行1列像素点数据；所述第二8抽头垂直滤波器对来自8抽头水平滤波器群组的8行1列像素点数据进行8抽头滤波，所得像素点数据输出至所述输出选择装置。
7、根据权利要求2所述的运动补偿插值装置，其特征在于，当所述控制装置收到的精度选择信息指示对亮度进行1/4像素精度插值时，若运动矢量水平方向小数部分为1/4像素，垂直方向小数部分为0，所述8抽头水平滤波器群组中的一个8抽头水平滤波器对接收自所述数据输入接口的以插值像素点为中心且与插值像素点位于同一行的1行8列的像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至所述4抽头滤波器；所述4抽头滤波器接收来自所述8抽头水平滤波器群组以及所述数据输入接口的与插值像素点位于同一行且最接近插值像素点的像素点数据，对所收到的像素点数据进行2抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至所述输出选择装置。
8、根据权利要求2所述的运动补偿插值装置，其特征在于，当所述控制装置收到的精度选择信息指示对亮度进行1/4像素精度插值时，若运动矢量水平方向小数部分为0，垂直方向小数部分为1/4像素，所述第一8抽头垂直滤波器对来自所述数据输入接口的以插值像素点为中心且与插值像素点位于同一列的8行1列像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至所述4抽头滤波器；所述4抽头滤波器接收来自所述第一8抽头垂直滤波器以及所述数据输入接口与插值像素点位于同一列且最接近插值像素点的像素点数据，对所收到的像素点数据进行2抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至所述输出选择装置。
9、根据权利要求2所述的运动补偿插值装置，其特征在于，当所述控制装置收到的精度选择信息指示对亮度进行1/4像素精度插值时，若运动矢量水平方向小数部分为1/2像素，垂直方向小数部分为1/4像素，所述8抽头水平滤波器群组接收来自数据输入接口的以插值像素点为中心分布的8行8列的像素点数据，所述8抽头水平滤波器群组的8个8抽头水平滤波器分别对其中1行8列像素点数据进行8抽头滤波得到滤波后的8行1列的像素点数据，将所述滤波后的8行1列像素点数据中最接近插值像素点的1个像素点数据直接输出至4抽头滤波器，同时所述第二8抽头垂直滤波器对来自所述8抽头水平滤波器群组的8行1列的像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的数据输出至所述4抽头滤波器；所述4抽头滤波器对所收到的像素点数据进行2抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至所述输出选择装置。
10、根据权利要求2所述的运动补偿插值装置，其特征在于，当所述控制装置收到的精度选择信息指示对亮度进行1/4像素精度插值时，若运动矢量水平方向小数部分为1/4像素，垂直方向小数部分为1/2像素，所述8抽头水平滤波器群组接收来自所述数据输入接口的以插值像素点为中心分布的8行8列的像素点数据，所述8抽头水平滤波器群组的8个8抽头水平滤波器分别对其中1行8列像素点数据进行8抽头滤波得到8行1列的像素点数据，所述第二8抽头垂直滤波器对来自所述8抽头水平滤波器群组的8行1列的像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至所述4抽头滤波器；同时所述第一8抽头垂直滤波器对来自所述数据输入接口的平均分布于插值像素点上下两侧且最接近插值像素点的8行1列像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的像素点数据输入所述4抽头滤波器；所述4抽头滤波器对所收到的像素点数据进行2抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至所述输出选择装置。
11、根据权利要求2所述的运动补偿插值装置，其特征在于，当所述控制装置收到的精度选择信息指示对亮度进行1/4像素精度插值时，若运动矢量水平方向小数部分为1/4像素，垂直方向小数部分为1/4像素，所述8抽头水平滤波器群组接收来自所述数据输入接口的以插值像素点为中心分布的8行8列的像素点数据，所述8抽头水平滤波器群组的8个8抽头水平滤波器分别对其中1行8列像素点数据进行8抽头滤波得到8行1列的像素点数据，将所述滤波后的8行1列像素点数据中最接近插值像素点的1个像素点数据直接输出至4抽头滤波器，同时所述第二8抽头垂直滤波器对来自所述8抽头水平滤波器群组的8行1列的像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的数据输出至所述4抽头滤波器；所述第一8抽头垂直滤波器对来自所述数据输入接口的平均分布于插值像素点上下两侧且最接近插值像素点的8行1列像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的像素点数据输入所述4抽头滤波器；所述数据输入接口将与插值像素点最接近的1个像素点数据输出至所述4抽头滤波器；
所述4抽头滤波器对所收到的4个像素点数据进行4抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至所述输出选择装置。
12、根据权利要求2所述的运动补偿插值装置，其特征在于，当所述控制装置收到的精度选择信息指示对亮度或色度进行1/2像素精度插值时，若运动矢量水平方向小数部分和/或垂直方向小数部分为1/2像素，所述4抽头滤波器从所述数据输入接口中选择与插值像素点最接近的2个或4个像素点数据，根据运动矢量选择相应的滤波公式进行2抽头滤波或4抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至输出所述选择装置。
13、根据权利要求1至12任一项所述的运动补偿插值装置，其特征在于，所述输出选择装置每个时钟周期输出一个插值得到的插值像素点数据。
14、一种运动补偿插值方法，所述方法用于处理插值的像素点数据，其特征在于，所述运动补偿插值的装置包括数据输入接口、控制装置、插值装置、输出选择装置和数据输出接口，所述控制装置进一步包括第一8抽头垂直滤波器，8抽头水平滤波器组，第二8抽头垂直滤波器和4抽头滤波器；所述方法包括：
所述数据输入接口接收待插值的像素点数据，所述像素点数据为亮度或色度；
所述控制装置根据运动矢量、精度选择信息和亮/色度信息生成控制指令，并发送给所述插值装置，所述插值装置根据控制指令对所述待插值的像素点数据进行色度或亮度的1/2像素精度插值或进行亮度的1/4精度插值，所述输出选择装置接收插值后的像素点数据，发送给所述数据输出接口，所述数据输出接口将所述输出选择装置发送的输出像素点数据作为运动补偿插值结果输出，所述凑整控制量用于将插值结果调整为整数；所述运动矢量为图像帧中参考宏块与当前宏块的位置的相对值。
15、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，若所述运动矢量为整数，则所述对所述待插值的像素点数据进行色度或亮度的1/2像素精度插值或进行亮度的1/4精度插值为：将待插值像素点数据作为运动补偿插值结果输出。
16、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，当所述精度选择信息指示对亮度进行1/4像素精度插值时，若所述运动矢量水平方向小数部分为1/2像素，垂直方向小数部分为0，则所述对所述待插值的像素点数据进行色度或亮度的1/2像素精度插值或进行亮度的1/4精度插值为：对以插值像素点为中心且与插值像素点位于同一行的1行8列的像素点数据进行8抽头滤波。
17、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，当所述精度选择信息指示对亮度进行1/4像素精度插值时，若所述运动矢量水平方向小数部分为0，垂直方向小数部分为1/2像素，则所述对所述待插值的像素点数据进行色度或亮度的1/2像素精度插值或进行亮度的1/4精度插值为：对以插值像素点为中心且与插值像素点位于同一列的8行1列的像素点数据进行8抽头滤波。
18、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，当所述精度选择信息指示对亮度进行1/4像素精度插值时，若所述运动矢量水平方向小数部分为1/2像素，垂直方向小数部分为1/2像素，则所述对所述待插值的像素点数据进行色度或亮度的1/2像素精度插值或进行亮度的1/4精度插值为：
接收以插值像素点为中心分布的8行8列的像素点数据；
所述8抽头水平滤波器群组中的每个8抽头水平滤波器分别对其中的1行8列像素点数据进行8抽头滤波，输出滤波后的8行1列像素点数据；
所述第二8抽头垂直滤波器对来自8抽头水平滤波器群组的8行1列像素点数据进行8抽头滤波。
19、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，当所述所述精度选择信息指示对亮度进行1/4像素精度插值时，若所述运动矢量水平方向小数部分为1/4像素，垂直方向小数部分为0，则所述对所述待插值的像素点数据进行色度或亮度的1/2像素精度插值或进行亮度的1/4精度插值为：
所述8抽头水平滤波器群组中的一个8抽头水平滤波器对以插值像素点为中心且与插值像素点位于同一行的1行8列的像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至所述4抽头滤波器；
所述4抽头滤波器接收来自所述8抽头水平滤波器群组的像素点数据，以及与插值像素点位于同一行且最接近插值像素点的待插值的像素点数据，对所收到的像素点数据进行2抽头滤波。
20、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，当所述精度选择信息指示对亮度进行1/4像素精度插值时，若所述运动矢量水平方向小数部分为0，垂直方向小数部分为1/4像素，则所述对所述待插值的像素点数据进行色度或亮度的1/2像素精度插值或进行亮度的1/4精度插值为：
所述第一8抽头垂直滤波器对以插值像素点为中心且与插值像素点位于同一列的8行1列像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至所述4抽头滤波器；
所述4抽头滤波器接收来自所述第一8抽头垂直滤波器的像素点数据，以及与插值像素点位于同一列且最接近插值像素点的待插值的像素点数据，对所收到的像素点数据进行2抽头滤波。
21、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述精度选择信息指示对亮度进行1/4像素精度插值时，若所述运动矢量水平方向小数部分为1/2像素，垂直方向小数部分为1/4像素，则所述对所述待插值的像素点数据进行色度或亮度的1/2像素精度插值或进行亮度的1/4精度插值为：
所述8抽头水平滤波器群组接收以插值像素点为中心分布的8行8列的像素点数据，所述8抽头水平滤波器群组的8个8抽头水平滤波器分别对其中1行8列像素点数据进行8抽头滤波得到滤波后的8行1列的像素点数据，将所述滤波后的8行1列像素点数据中最接近插值像素点的1个像素点数据直接输出至所述4抽头滤波器，同时所述第二8抽头垂直滤波器对来自所述8抽头水平滤波器群组的8行1列的像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的数据输出至所述4抽头滤波器；所述4抽头滤波器对所收到的像素点数据进行2抽头滤波。
22、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，当所述精度选择信息指示对亮度进行1/4像素精度插值时，若所述运动矢量水平方向小数部分为1/4像素，垂直方向小数部分为1/2像素，则所述对所述待插值的像素点数据进行色度或亮度的1/2像素精度插值或进行亮度的1/4精度插值为：
所述8抽头水平滤波器群组接收以插值像素点为中心分布的8行8列的待插值的像素点数据，所述8抽头水平滤波器群组的8个8抽头水平滤波器分别对其中1行8列像素点数据进行8抽头滤波得到8行1列的像素点数据；
所述第二8抽头垂直滤波器对来自所述8抽头水平滤波器群组的8行1列的像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的像素点数据输出至所述4抽头滤波器；同时第一8抽头垂直滤波器对平均分布于插值像素点上下两侧且最接近插值像素点的8行1列待插值像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的像素点数据输入所述4抽头滤波器；
所述4抽头滤波器对所收到的像素点数据进行2抽头滤波。
23、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，当所述精度选择信息指示对亮度进行1/4像素精度插值时，若运动矢量水平方向小数部分为1/4像素，垂直方向小数部分为1/4像素，则所述对所述待插值的像素点数据进行色度或亮度的1/2像素精度插值或进行亮度的1/4精度插值为：
所述8抽头水平滤波器群组接收以插值像素点为中心分布的8行8列的待插值的像素点数据，所述8抽头水平滤波器群组的8个8抽头水平滤波器分别对其中1行8列像素点数据进行8抽头滤波得到8行1列的像素点数据，将所述滤波后的8行1列像素点数据中最接近插值像素点的1个像素点数据直接输出至所述4抽头滤波器；
所述第二8抽头垂直滤波器对所述8抽头水平滤波器群组得到的8行1列的像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的数据输出至所述4抽头滤波器；
所述第一8抽头垂直滤波器对平均分布于插值像素点上下两侧且最接近插值像素点的8行1列待插值像素点数据进行8抽头滤波，滤波后的像素点数据输入所述4抽头滤波器；
将距离插值像素点最近的1个待插值像素点数据输出至所述4抽头滤波器；
所述4抽头滤波器对所收到的4个像素点数据进行4抽头滤波。
24、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，当所述精度选择信息指示对亮度或色度进行1/2像素精度插值时，若所述运动矢量水平方向小数部分和/或垂直方向小数部分为1/2像素，则所述对所述待插值的像素点数据进行色度或亮度的1/2像素精度插值或进行亮度的1/4精度插值为：
所述4抽头滤波器从所述数据输入接口中选择与插值像素点最接近的2个或4个待插值像素点数据，根据所述运动矢量选择相应的滤波公式进行2抽头滤波或4抽头滤波。
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