CN103907136A - 用于视频代码转换中的集成后处理和预处理的系统、方法和计算机程序产品 - Google Patents

用于视频代码转换中的集成后处理和预处理的系统、方法和计算机程序产品 Download PDF

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Abstract

通过将附加数据从视频处理器提供给编码器、并且通过将控制信号从编码器提供回给视频处理器来增加代码转换系统的效率的方法、系统和计算机程序产品。视频处理器可向编码器提供方差，其中这些值原本不是编码器可得到的或者对于编码器自行生成是计算密集的。编码器则可使用这些方差来更有效地生成经编码的已压缩视频数据。编码器还可生成供视频处理器使用的控制信号，使视频处理器能够适合编码器的重新配置，由此改进代码转换操作的效率。

Description

用于视频代码转换中的集成后处理和预处理的系统、方法和计算机程序产品
背景技术
在常规视频代码转换过程中，可存在三个主要组件：解码器、视频处理器(有时称作增强器)和编码器。解码器可接收已压缩视频数据，执行解码连同诸如去块和伪影修正之类的其它操作，并且输出原始视频。视频处理器可接收这个原始视频，并且执行多种操作，诸如去隔行、电视电影逆转、帧速率转换、降噪和再缩放。然后，视频处理器的输出可发送给编码器，编码器可执行附加操作，诸如统计图像分析和基于像素的图像分析，并且可执行实际编码。所产生的输出是经代码转换的视频数据。编码器和解码器可被看作是本质上独立的组件。
但是，这种布置中存在低效率。如果编码器具有其可得到的附加信息，则代码转换可能更快地进行。例如，如果编码器知道当前视频帧因电视电影转换而是前一帧的重复，则可省略当前帧的编码。编码器还可调整实际图片呈现时间，从而引起更准确的运动预测。
另外，视频处理方差可能对编码过程是有用的，但是不一定是编码器可得到的。编码器必须自行生成这些方差。但是，这个操作对于编码器会是计算密集的。对于某些方差、例如某些类型的时间方差，编码器可能因双向预测帧(B-帧)滑移而根本无法生成它们。
此外，在常规架构中，视频处理器没有接收来自编码器的反馈。例如，编码器可因比特率变化或者应用请求而必须调整其配置，但是因为视频处理器不知道编码器中的这些变化，所以视频处理器不能适配。例如，如果编码器重新配置成增加其数据压缩等级，则量化参数较大。理想上，视频处理器增加其降噪等级，以适合较大的量化参数。但是，在上述架构中，视频处理器不知道增加的数据压缩等级和较大的量化参数。因此，视频处理器不能适合已重新配置的编码器，从而使整个代码转换过程低效。
附图说明
图1是示出传统视频代码转换系统的操作的框图。
图2是示出按照一个实施例的视频代码转换系统的操作的框图。
图3是示出按照一个实施例的视频代码转换系统的处理的流程图。
图4是示出按照一个实施例、在编码器的控制信号生成的流程图。
图5是示出按照一个实施例的视频处理器的软件或固件实施例的框图。
图6是示出按照一个实施例的编码器的软件或固件实施例的框图。
附图中，参考标号的最左边数字标识参考标号首次出现的附图。
具体实施方式
现在参照附图来描述实施例，其中相似的参考标号表示相同或功能上相似的元件。虽然论述特定配置和布置，但是应当理解，这只是为了说明而进行。相关领域的技术人员将会知道，能够使用其它配置和布置，而没有背离本描述的精神和范围。相关领域的技术人员将会清楚，这也能够用于除本文所述之外的多种其它系统和应用中。
本文所公开的是通过将附加数据从视频处理器提供给编码器，并且通过将控制信号从编码器提供回给视频处理器，来增加视频代码转换系统的效率的方法、系统和计算机程序产品。视频处理器向编码器提供方差，其中这些值原本不是编码器可得到的或者对于编码器自行生成是计算密集的。编码器则可使用这些方差来更有效地生成经编码的已压缩视频数据。编码器还可生成供视频处理器使用的控制信号，使视频处理器能够适合编码器的重新配置，由此改进代码转换操作的效率。
图1示出传统视频代码转换系统。可在系统100中接收已压缩视频数据110并且将其输入到解码器120。在所示系统中，解码器120包括附加功能性，其中包括去块和伪影的修正。然后，解码器120可将经解码的原始视频130输出到视频处理器140(有时称作增强器)。视频处理器140可执行多个功能，其中一些功能被示出。这些功能可包括去隔行、逆电视电影转换、降噪、色彩平衡、帧转换和缩放。视频处理器140则可输出经处理的原始视频150。然后，经处理的原始视频150可传递到编码器160。在所示系统中，编码器160包括附加功能性，诸如统计图像分析和基于像素的图像分析。在统计图像分析中，图像分析可基于所收集统计的扫描。在基于像素的图像分析中，图像分析可在像素级执行。最终输出可以是经编码的已压缩视频170。
图2示出按照一个实施例的视频代码转换系统200。已压缩视频数据210可由系统200接收并且输入到解码器220。在所示系统中，解码器220不包括图1中的解码器120的附加功能性。具体来说，去块和伪影的修正反而可在视频处理器240中执行。解码器220则可将经解码的原始视频230输出到视频处理器240。视频处理器240可执行多个功能，其中一些功能被示出。这些功能可包括去隔行、逆电视电影转换、降噪、色彩平衡、帧转换和缩放以及伪影修正和去块。在所示实施例中，视频处理器240还可执行以前由图1的系统中的编码器160执行的统计图像分析和基于像素的图像分析功能。然后，视频处理器240可将经处理的原始视频250输出到编码器260。
在所示实施例中，视频处理器240还可生成一个或多个方差245。这些方差可提供给编码器260以促进该组件的操作。下面提供方差245的示例。另外，在某些环境下，编码器260可能不得不自行重新配置。在所示实施例中，这可引起一个或多个控制信号265(其可反馈到视频处理器240)的公式化(formulation)。控制信号265可由视频处理器240用来发起其处理中的调整，以便适合已重新配置的编码器260。下面更详细描述编码器260的这种重新配置以及视频处理器240对控制信号265的使用。系统200的最终输出可以是经编码的已压缩视频270。
按照一个实施例，在图3中示出本文所述系统的操作。在310，已压缩视频数据可由解码器来解码，从而产生原始视频数据。在320，可在视频处理器处理原始视频数据。如图2所示，视频处理可包括对于从解码器接收的原始视频所执行的多个操作，包括但不限于伪影修正、去块、降噪、统计图像分析和基于像素的图像分析、去隔行、逆电视电影转换、色彩平衡、帧转换和缩放。
在330，视频处理器可计算一个或多个方差。在340，经处理的原始视频可由视频处理器输出并且发送给编码器。在350，视频处理器可将这些方差发送给编码器。方差可由编码器按照多种方式来使用。例如，局部方差可用来缩小可能宏块(MB)代码类型的集合，这可节省搜索时间。这可帮助优化本地编码。例如，方差还可反映画面变化或者视频内容切换。了解这类方差可允许编码器得出复杂度变化。方差还可促进在编码器的量化参数(QP)调整，这可允许更准确的数据大小和更好的速率控制。
下文表示可在对隔行和逆电视电影视频进行代码转换的一个实施例中生成的方差。这些方差假定各视频帧可由两个隔行图片、即顶部和底部图片组成。顶部图片可具有偶数y坐标，以及底部图片可具有奇数y坐标。各方差可涉及两个连续视频帧、即前一帧和当前帧其中之一或两者。对于帧的任何块区、顶部图片可具有(x, y)坐标为(x, 2y)形式的像素。块可具有宽度w和高度2h。函数prev和curr可在所指示坐标处输出像素值。
前一顶部图片的方差可计算为
前一底部图片的方差可计算为
当前顶部图片的方差可计算为
Figure DEST_PATH_IMAGE006
当前底部图片的方差可计算为
Figure DEST_PATH_IMAGE008
顶部图片之间的方差可计算为
底部图片之间的方差可计算为
Figure DEST_PATH_IMAGE012
前一顶部图片与前一底部图片之间的方差可计算为
Figure DEST_PATH_IMAGE014
当前顶部图片与当前底部图片之间的方差可计算为
Figure DEST_PATH_IMAGE016
当前顶部图片与前一底部图片之间的方差可计算为
Figure DEST_PATH_IMAGE018
前一顶部图片与当前底部图片之间的方差可计算为
Figure DEST_PATH_IMAGE020
还可对可能没有隔行的视频来生成方差。对于帧图片情况，方差可计算如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE022
Figure DEST_PATH_IMAGE024
//12个像素对之和
Figure DEST_PATH_IMAGE026
      //12个像素对之和
回到图3，在360，可在编码器使用由视频处理器所提供的(一个或多个)方差进行经处理的原始视频的编码。编码器的重新配置可在编码过程期间发生，从而引起在370生成控制信号。这些控制信号可在380发回给视频编码器，以便在390重新配置视频处理器。例如，根据编码器所使用的方差以及用于编码的QP值，可改变使用某些视频处理操作的程度。例如，如果在编码器增加数据压缩量，则QP可能较大。在这里，会期望增加在视频处理器执行的降噪和/或平滑的量。这可通过将控制信号从编码器发送给视频处理器来实现，其中这个控制信号用于增加降噪或平滑的量。在另一个示例中，如果帧之间存在更大运动，则可能期望视频处理器执行更大模糊。模糊量可在视频处理器基于从编码器接收的(一个或多个)控制信号来改变。
图4中更详细示出控制信号的生成(图3中的370)。在这里，在410，激励事件可在编码器发生。例如，可接收应用请求，或者比特率变化可发生。结果，编码器可在420自行重新配置。例如，如果比特率增加，则编码器可自行重新配置以增加数据压缩。在430，控制信号可经过公式化，从而指导视频处理器按照与编码器的重新配置兼容的方式来改变其处理的一个或多个方面。在440，控制信号可输出到视频处理器。
本文所公开的一个或多个特征可通过硬件、软件、固件或者它们的组合来实现，包括分立和集成电路逻辑、专用集成电路(ASIC)逻辑和微控制器，并且可实现为域特定的集成电路封装的一部分或者集成电路封装的组合。如本文所使用的术语“软件”表示包括其中存储了计算机程序逻辑的计算机可读介质的计算机程序产品，计算机程序逻辑使计算机系统执行本文所公开的一个或多个特征和/或特征的组合。计算机可读介质可以是暂时的或者非暂时的。暂时计算机可读介质的示例可以是通过局域网或广域网或者通过诸如因特网之类的网络，经由射频或者经由电导体传送的数字信号。非暂时计算机可读介质的示例可以是致密盘、闪存或者其它数据存储装置。
按照一个实施例，图5中示出视频处理器240的软件实施例。所示系统500可包括一个或多个可编程处理器520，其执行以上所述的视频处理器功能性。系统500还可包括存储器510的主体。(一个或多个)可编程处理器520可包括中央处理单元(CPU)和/或图形处理单元(GPU)。存储器510可包括一个或多个计算机可读介质，其可存储计算机程序逻辑540。例如，存储器510可实现为硬盘和驱动器、如致密盘之类的可拆卸介质、只读存储器(ROM)或随机存取存储器(RAM)装置或者它们的某种组合。(一个或多个)可编程处理器520和存储器510可使用本领域的技术人员已知的若干技术的任一种(例如总线)进行通信。存储器510中包含的计算机程序逻辑540可由(一个或多个)可编程处理器520来读取和执行。共同示为I/O 530的一个或多个I/O端口和/或I/O装置也可连接到(一个或多个)处理器520和存储器510。
在所示实施例中，视频处理器中的计算机程序逻辑540可包括方差计算逻辑550，其计算如上所述方差之类的方差。然后，这些方差可传递到编码器。计算机程序逻辑540还可包括控制信号处理逻辑560，其可负责从编码器接收控制信号，并且按照这类信号来修改视频处理器的操作。
按照一个实施例，图6中示出编码器260的软件实施例。所示系统600可包括一个或多个可编程处理器620，其执行以上所述的视频处理器功能性。系统600还可包括存储器610的主体。(一个或多个)可编程处理器620可包括中央处理单元(CPU)和/或图形处理单元(GPU)。存储器610可包括一个或多个计算机可读介质，其可存储计算机程序逻辑640。例如，存储器610，就像存储器510一样，可实现为硬盘和驱动器、如致密盘之类的可拆卸介质、只读存储器(ROM)或随机存取存储器(RAM)装置或者它们的某种组合。(一个或多个)可编程处理器620和存储器610可使用本领域的技术人员已知的若干技术的任一种(例如总线)进行通信。存储器610中包含的计算机程序逻辑640可由(一个或多个)可编程处理器620来读取和执行。共同示为I/O 630的一个或多个I/O端口和/或I/O装置也可连接到(一个或多个)处理器620和存储器610。
在图6的实施例中，视频处理器中的计算机程序逻辑640可包括方差处理逻辑650，其从视频处理器接收如上所述方差之类的所计算方差。然后，逻辑650可在编码过程中使用方差。计算机程序逻辑640还可包括控制信号生成逻辑660，其可负责生成可发送给视频处理器的控制信号。
注意，在其它实施例中，可存在单个可编程处理器，其执行与视频处理器和编码器这两者的上述功能性对应的逻辑。
在一个实施例中，系统500和600可实现为有线通信系统、无线通信系统的一部分或者它们两者的组合。在一个实施例中，例如，系统500和600可在具有无线能力的移动计算装置中实现。例如，移动计算装置可指具有处理系统和移动电源或电力供应(例如一个或多个电池)的任何装置。
移动计算装置的示例可包括膝上型计算机、超级移动PC、便携计算机、手持计算机、掌上计算机、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、组合蜂窝电话/PDA、智能电话、寻呼机、单向寻呼机、双向寻呼机、消息传递装置、数据通信装置、MID、MP3播放器等。
在一个实施例中，例如，移动计算装置可实现为智能电话，其能够执行计算机应用以及语音通信和/或数据通信。虽然作为举例可采用实现为智能电话的移动计算装置来描述一些实施例，但是可以理解，其它实施例也可使用其它无线移动计算装置来实现。实施例并不局限于这个上下文。
本文借助于示出功能、特征及其关系的功能构件块来公开方法和系统。为了便于描述，本文中任意定义了这些功能构件块的界限中的至少一些。可定义备选的界限，只要适当执行指定功能及其关系。
虽然本文公开了各种实施例，但是应当理解，它们仅作为举例来提供，而不是进行限制。相关领域的技术人员会清楚，可在其中进行形式和细节的各种变更，而没有背离本文所公开的方法和系统的精神和范围。因此，权利要求的广度和范围不应受到本文所公开的任一示范实施例限制。

Claims (30)

1. 一种方法，包括：
在视频处理器，处理从解码器接收的原始视频以产生经处理的原始视频；
在所述视频处理器计算方差；
将所述经处理的原始视频发送给编码器；以及
将所述方差发送给所述编码器以促进编码过程。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，所述原始视频的所述处理包括去块和伪影修正中的至少一个。
3. 如权利要求1所述的方法，其中，所述原始视频的所述处理包括统计图像分析和基于像素的图像分析中的至少一个。
4. 如权利要求1所述的方法，其中，所述原始视频的所述处理包括下列至少一个：
去隔行；
逆电视电影转换；
降噪；
色彩平衡；
帧转换；以及
缩放。
5. 如权利要求1所述的方法，其中，所述原始视频包括隔行帧，以及所述方差包括下列一个或多个：
前一帧的顶部图片的方差；
前一帧的底部图片的方差；
当前帧的顶部图片的方差；以及
当前帧的底部图片的方差。
6. 如权利要求1所述的方法，其中，所述原始视频包括隔行帧，以及所述方差包括下列一个或多个：
当前帧的顶部图片与前一帧的顶部图片之间的方差；以及
当前帧的底部图片与前一帧的底部图片之间的方差。
7. 如权利要求1所述的方法，其中，所述原始视频包括隔行帧，以及所述方差包括下列一个或多个：
前一帧的顶部图片与前一帧的底部图片之间的方差；
当前帧的顶部图片与当前帧的底部图片之间的方差；
当前帧的顶部图片与前一帧的底部图片之间的方差；以及
当前帧的底部图片与前一帧的顶部图片之间的方差。
8. 如权利要求1所述的方法，还包括：
在所述视频处理器，从所述编码器接收一个或多个控制信号；以及
基于所述控制信号来修改所述视频处理器的操作。
9. 一种系统，包括：
视频处理器中的可编程处理器；以及
与所述可编程处理器进行通信的存储器，所述存储器配置成存储多个处理指令以用于指导所述可编程处理器来：
处理从解码器接收的原始视频以产生经处理的原始视频；
计算方差；
将所述经处理的原始视频发送给编码器；以及
将所述方差发送给所述编码器以促进编码过程。
10. 如权利要求9所述的系统，其中，所述原始视频的所述处理包括去块和伪影修正中的至少一个。
11. 如权利要求9所述的系统，其中，原始视频的所述处理包括统计图像分析和基于像素的图像分析中的至少一个。
12. 如权利要求9所述的系统，其中，原始视频的所述处理包括下列至少一个：
去隔行；
逆电视电影转换；
降噪；
色彩平衡；
帧转换；以及
缩放。
13. 如权利要求9所述的系统，其中，所述原始视频包括隔行帧，以及所述方差包括下列一个或多个：
前一帧的顶部图片的方差；
前一帧的底部图片的方差；
当前帧的顶部图片的方差；以及
当前帧的底部图片的方差。
14. 如权利要求9所述的系统，其中，所述原始视频包括隔行帧，以及所述方差包括下列一个或多个：
当前帧的顶部图片与前一帧的顶部图片之间的方差；以及
当前帧的底部图片与前一帧的底部图片之间的方差。
15. 如权利要求9所述的系统，其中，所述原始视频包括隔行帧，以及所述方差包括下列一个或多个：
前一帧的顶部图片与前一帧的底部图片之间的方差；
当前帧的顶部图片与当前帧的底部图片之间的方差；
当前帧的顶部图片与前一帧的底部图片之间的方差；以及
当前帧的底部图片与前一帧的顶部图片之间的方差。
16. 如权利要求9所述的系统，其中，所述存储器还配置成存储多个处理指令以用于指导所述可编程处理器来：
从所述编码器接收一个或多个控制信号；以及
基于所述控制信号来修改所述视频处理器的操作。
17. 如权利要求9所述的系统，其中，所述原始视频包括非隔行帧。
18. 一种计算机程序产品，包括其中存储了计算机程序逻辑的非暂时计算机可读介质，所述计算机程序逻辑包括：
使处理器处理从解码器接收的原始视频以产生经处理的原始视频的逻辑；
使所述处理器计算一个或多个方差的逻辑；
使所述处理器将所述经处理的原始视频发送给编码器的逻辑；以及
使所述处理器将所述方差发送给所述编码器以促进编码过程的逻辑。
19. 如权利要求18所述的计算机程序产品，其中，所述原始视频的所述处理包括去块和伪影修正中的至少一个。
20. 如权利要求18所述的计算机程序产品，其中，原始视频的所述处理包括统计图像分析和基于像素的图像分析中的至少一个。
21. 如权利要求18所述的计算机程序产品，其中，原始视频的所述处理包括下列至少一个：
去隔行；
逆电视电影转换；
降噪；
色彩平衡；
帧转换；以及
缩放。
22. 如权利要求18所述的计算机程序产品，其中，所述原始视频包括隔行帧，以及所述方差包括下列一个或多个：
前一帧的顶部图片的方差；
前一帧的底部图片的方差；
当前帧的顶部图片的方差；以及
当前帧的底部图片的方差。
23. 如权利要求18所述的计算机程序产品，其中，所述原始视频包括隔行帧，以及所述方差包括下列一个或多个：
当前帧的顶部图片与前一帧的顶部图片之间的方差；以及
当前帧的底部图片与前一帧的底部图片之间的方差。
24. 如权利要求18所述的计算机程序产品，其中，所述原始视频包括隔行帧，以及所述方差包括下列一个或多个：
前一帧的顶部图片与前一帧的底部图片之间的方差；
当前帧的顶部图片与当前帧的底部图片之间的方差；
当前帧的顶部图片与前一帧的底部图片之间的方差；以及
当前帧的底部图片与前一帧的顶部图片之间的方差。
25. 如权利要求18所述的计算机程序产品，所述计算机程序逻辑还包括：
使所述处理器从所述编码器接收一个或多个控制信号的逻辑；以及
使所述处理器基于所述控制信号来修改其操作的逻辑。
26. 一种系统，包括：
编码器中的可编程处理器；以及
与所述可编程处理器进行通信的存储器，所述存储器配置成存储多个处理指令以用于指导所述处理器来：
接收由视频处理器所计算的一个或多个方差；以及
使用所述方差执行来自所述视频处理器的经处理的原始视频的编码。
27. 如权利要求26所述的系统，其中，所述多个处理指令配置成还指导所述处理器来：
创建控制信号，所述控制信号配置成指示所述视频处理器修改其处理。
28. 如权利要求26所述的系统，其中，所述经处理的原始视频包括隔行帧，以及所述方差包括下列一个或多个：
前一帧的顶部图片的方差；
前一帧的底部图片的方差；
当前帧的顶部图片的方差；以及
当前帧的底部图片的方差。
29. 如权利要求26所述的系统，其中，所述经处理的原始视频包括隔行帧，以及所述方差包括下列一个或多个：
当前帧的顶部图片与前一帧的顶部图片之间的方差；以及
当前帧的底部图片与前一帧的底部图片之间的方差。
30. 如权利要求26所述的系统，其中，所述经处理的原始视频包括隔行帧，以及所述方差包括下列一个或多个：
前一帧的顶部图片与前一帧的底部图片之间的方差；
当前帧的顶部图片与当前帧的底部图片之间的方差；
当前帧的顶部图片与前一帧的底部图片之间的方差；以及
当前帧的底部图片与前一帧的顶部图片之间的方差。
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