CN104521234B - 合并去区块处理和取样自适应偏移处理的视频处理方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于对重建的视频数据进行去区块滤波处理以及取样自适应偏移处理的方法以及装置。去区块滤波处理被应用于重建的视频数据的一目前存取组件，以产生对应于目前区块的去区块滤波处理输出数据，且去区块状态于执行该去区块滤波处理的过程中被决定。状态相关取样自适应偏移处理根据该去区块状态而被应用于对应于该目前区块的该去区块滤波输出数据的一或多个像素。该状态相关取样自适应偏移处理包含有取样自适应偏移处理、部分取样自适应偏移处理，以及无取样自适应偏移处理。该取样自适应偏移处理的一取样自适应偏移起始时间点介于该目前区块的一去区块输出起始时间点以及该目前区块的一去区块输出结束时间点之间。其中该目前区块的一下一区块的一去区块滤波起始时间点比该目前区块的一取样自适应偏移结束时间点领先一时段t，其中该时段t小于该下一区块的一去区块滤波输出起始时间点与该下一区块的去区块滤波起始时间点之间的时间差。

Description

合并去区块处理和取样自适应偏移处理的视频处理方法和 装置
相关申请交叉引用
本申请要求2012年8月1日申请的序号为No.61/678,295、2012年10月12日申请的序号为No.61/712,934，以及2013年6月20日申请的序号为No.13/922,481的临时申请的优先权，其全部参考并入本文。
技术领域
本发明涉及视频编码系统，尤其涉及一种用于提升内存使用率以及改善取样自适应偏移处理以及去区块滤波处理的效能的方法以及装置。
背景技术
动作量测为一种有效率的帧间(inter-frame)编码技术，其用于利用视频序列中的时间冗余(temporal redundancy)。而经过动作补偿(Motion-compensated)的帧间编码已被广泛应用于各种国际视频编码标准。被各种国际编码标准所采用的动作量测技术通常是以区块为基础的(block-based)技术，其中动作信息(例如编码模式以及动作向量)会基于每一个宏区块(macroblock，MB)或是相似的区块组态而被决定。此外，帧内编码(intra-coding)也会被自适性地使用，其中对于一图像所进行的处理会独立于其他图像而进行。帧间预测的(inter-predicted)或帧内预测的(intra-predicted)留数(residue)通常会另行透过转换、量化以及熵(entropy)编码来处理，以产生压缩的视频比特流。然而，在编码处理当中，会有编码噪声(artifact)产生，尤其是量化处理的过程当中。因此，为了减轻上述编码噪声，必须对重建的视频进行额外的处理来增强较新的编码系统的图像质量。而这些额外的处理通常被设置于一回路内(in-loop)操作当中，以使编码器以及译码器可获得出相同的参考图像来改善系统效能。
请参考图1A，图1A为用于进行回路内处理的一自适性帧间/帧内视频编码系统的示意图。进行帧间预测时，动作估测/动作补偿单元112用于提供以来自其他图像或图像组的视频数据为基础的预测数据。开关114会选取帧内预测单元110或是帧间预测数据，而所选取的预测数据会作为加法器116的预测误差(亦即留数)。接着，预测误差会再被转换单元118(标示为T)以及量化单元120(标示为Q)作进一步的处理。留数经过转换以及量化处理后，会再被熵编码器122所编码，以形成对应于压缩的视频数据的视频比特流。相关于转换数的比特流会与旁侧信息(side information)一同被封包，旁侧信息可例如是动作、模式以及其他关联于影像区域的信息，而所述旁侧信息可再进行熵编码来降低所需要的带宽。根据以上所述，关联于旁侧信息的数据会被提供至图1A所示的熵编码器122。在帧内模式中，一重建的区块可用于形成空间邻近区块的帧内预测。因此，来自重建单元(Reconstruction，REC)128的一重建区块可被提供至帧内预测单元110。当使用一帧间预测模式时，一或多个参考图像也需要在编码器端被重建。如此一来，被转换以及被量化的留数会被逆量化单元124(标示为IQ)以及逆转换单元126(标示为IT)所处理，以对留数进行还原。接着，还原后的留数会与预测的数据136在重建单元128处相加，以重建视频数据。重建的视频数据会被储存于参考图像缓冲器134中，以用来预测其他的帧。
如图1A所示，输入的视频数据会在编码系统中经历一连串的处理，而这些一连串的处理可能会造成来自重建单元128的重建视频数据受到各种损害。如此一来，在重建的视频数据被储存于参考图像缓冲器134之前时，各种回路内处理会被应用于重建的视频数据，以改善视频质量。随着高效率视频编码(high efficiency video coding，HEVC)标准的发展，去区块滤波(deblocking filter，DF)处理单元130、取样自适应偏移(Sample AdaptiveOffset，SAO)处理单元131以及自适应回路滤波(adaptive loop filter，ALF)处理单元132亦发展为能够强化图像质量。比特流可包含回路内滤波信息，以供译码器来适当地还原所需的信息。因此，取样自适应偏移处理单元131以及自适应回路滤波单元132的回路内滤波信息可输出至熵编码器122，以使比特流包含回路内滤波信息。在图1A中，去区块滤波处理单元130会先被用来对重建的视频进行处理，接着，取样自适应偏移处理单元131会被用来对去区块滤波处理后的视频(亦即去块后视频)作处理，在此之后，自适应回路滤波单元132会用来对经过取样自适应偏移处理后的视频进行处理。然而，去区块滤波处理、取样自适应偏移处理以及自适应回路滤波处理的执行顺序可视需求来作调整。
图1B为图1A所示的编码器的一对应的译码器的示意图，如图1B所示，视频比特流被视频译码器142所解码，以还原被转换以及量化后的留数、取样自适应偏移/自适应回路滤波信息以及其他系统信息。在译码器端，图1A所示的动作估测/动作补偿单元112现在在图1B中已经被置换为动作补偿单元113，亦即只有动作补偿会被执行，而动作估测不会被执行。此外，译码处理相似于编码器端的重建回路。还原后的被转换及量化的留数、取样自适应偏移/自适应回路滤波信息以及其他系统信息会用来重建视频数据。重建的视频会另行被去区块滤波处理单元130、取样自适应偏移处理单元131以及自适应回路滤波处理单元132所处理，以产生最终的改善后的解码视频。
高效率视频编码所采用的取样自适应偏移处理有两种方式，其一为带偏移(bandoffset，BO)，而另外一种为边缘偏移(edge offset，EO)。带偏移用于根据像素的强度(pixel intensity)来将像素分类成多个不同频带的像素，且每个频带中的像素会进行偏移。边缘偏移用来根据一目前像素以及其邻近像素之间的关来将像素分类为多个不同种类，且每个种类的像素会进行偏移。在HM-4.0规范中，一像素可选取7种不同的取样自适应偏移类别，其中该7种类别包含2个带偏移群组(亦即外部群组以及内部群组)、4个边缘偏移方向性场型(directional patterns，即0°、90°、135°以及45°)群组，以及不作任何处理(即关闭)。其中图2绘示了上述4种边缘偏移类别。
在一图像或是一区域上的所有像素的类别中，每一类别的像素均会产生偏移并且在每一种类的像素间传送。在HM-4.0规范中，取样自适应偏移处理于亮度(luma)域以及色度(chroma)域进行，其中每个亮度域会被独立地处理。除了边缘偏移类别的种类4之外，每一种类的像素均会产生偏移，其中种类4的边缘偏移会强制使用零偏移(zero offset)。下面的表1列出了边缘偏移的像素种类列表(即种类0～4)，其中“C”代表待分类的像素。如表1所示，种类状态会依据将目前像素的值与基于边缘偏移种类所确定的与其其相邻的两个像素的值所作的比较来决定，亦即，种类可根据比较结果(亦即“>”、“<”或“＝”)来决定。
表1
种类 状态
0 C<二邻近值
1 C<一邻近值，且C＝另一邻近值
2 C>一邻近值，且C＝另一邻近值
3 C>二邻近值
4 以上皆非
在高效率视频编码参考软件中，去区块滤波器会处理接续于取样自适应偏移之前的一完整图像。接着，取样自适应偏移处理被应用于去区块后的图像，这表示说，去区块滤波器以及取样自适应偏移单元之间有需要设置一帧缓冲器(frame register)。请参考图3A，图3A为以软件来实现的架构的范例的示意图，其中帧缓冲器312用于储存被去区块滤波处理单元310所处理的一图像，接着，取样自适应偏移处理单元314会自帧缓冲器312读取去区块处理后的数据(亦即去区块后数据)。此外，帧缓冲器可用一外部内存来实作，以提供一以硬件来实现的架构，然而如此一来会需要较大的带宽。另一方面，若采用一内部存储器(亦即芯片内(on-chip)内存)则会有较高的芯片成本。
对于硬件实现的架构来说，系统成本是个重要的考虑，但无论是采用外部帧内存(external frame memory)或是内部帧内存(internal frame memory)都无法提供适合的解决方案。此外，采用外部内存所衍生的大带宽问题不只增加了系统设计的复杂度，也会有较高的功率损耗。在现有的视频编码系统中，以区块为基础(block-based)的处理包含有动作估测/补偿，以及离散余弦转换/逆离散余弦转换(discrete cosine transform/inversediscrete cosine transform，DCT/IDCT)等方式。在以区块为基础的实作中，图像可被分割为复数个宏区块(macroblock，MB)或是复数个最大编码单元(largest coding unit，LCU)。图像处理基于最大编码单元/宏区块的行(rows)或是方格(tile)来进行，其中一方格具有Nx×Ny个最大编码单元(或是宏区块)，Nx以及Ny为正整数。如图3B所示，一以硬件为基础的编码系统包含有去区块滤波处理单元以及取样自适应偏移处理单元。最大编码单元缓冲器322用于储存被去区块滤波处理单元320所处理的最大编码单元。考虑到关联于去区块滤波以及取样自适应偏移的数据相依性(data dependency)，通常位于两个最大编码单元行或是两个方格的边界区域中的一些最大编码单元需要被暂存。取样自适应偏移处理单元324接着会读取去区块处理后的最大编码单元(亦即去区块后的最大编码单元)以及将输出储存于输出缓冲器326中。以上所述关于以区块为基础的处理对应于关联于任两个相邻区块行或是任两个相邻方格的要被暂存的最大编码单元的视频数据，因此有需要通过将区块滤波处理单元和取样自适应偏移处理单元进行合并以减少一编码器或一译码器的缓冲器的需求。在一现有的以区块为基础的并且具有流水线架构(pipeline structure)的系统中，对于目前级中的一区块的处理通常需要在处理下一级之前完成，因此，有需要提升流水线处理的效率。
发明内容
本发明提供了一种用于对重建的视频数据进行去区块滤波处理以及取样自适应偏移的方法以及相关装置。本发明的实施例以单一级(single-stage)流水线的架构来实现去区块滤波以及取样自适应偏移处理，以降低处理延迟，并且提升成本效益。其中去区块输出的状态需要被密切地监测，以达到提升效能的目的。在一实施例中，监测任务可由去区块滤波处理单元及/或取样自适应偏移处理单元来执行。根据本发明，去区块滤波处理被应用于重建的视频数据的一目前存取组件，以产生对应于目前区块的去区块处理处理输出数据，且去区块状态于执行该去区块滤波处理过程中被决定。此外，状态相关取样自适应偏移处理根据该去区块状态而被应用于对应于该目前区块的该去区块滤波输出数据的一或多个像素。该状态相关取样自适应偏移处理包含有取样自适应偏移处理、部分取样自适应偏移处理，以及无取样自适应偏移处理。
该去区块状态可被该去区块滤波处理单元或是取样自适应偏移处理单元来决定，此外，一去区块缓冲器可用来储存去区块滤波输出，且所储存的去区块滤波输出会因应取样自适应偏移处理而被读取出来。在一实施例中，当去区块状态指出去区块滤波输出数据的一或多个像素被支持时，取样自适应偏移处理会应用于该去区块滤波输出数据的该一或多个像素。另一方面，若该去区块状态指出该去区块滤波输出数据的该一或多个像素不被支持时，部分取样自适应偏移处理会被用来产生部分取样自适应偏移结果，或者是无取样自适应偏移处理被用来达到无取样自适应偏移处理输出，其中一区块可包含多条线、单一条线或是单一像素。
附图说明
图1A为具有去区块滤波处理单元、取样自适应偏移处理单元以及自适应回路内滤波处理单元的自适应帧间/帧内视频编码系统的示意图。
图1B为另一具有去区块滤波处理单元、取样自适应偏移处理单元以及自适应回路内滤波处理单元的自适应帧间/帧内视频编码系统的示意图。
图2为分别对应于0°、90°、135°以及45°的边缘偏移类别的邻近像素组态的示意图。
图3A为用于进行以帧为基础的去区块滤波以及取样自适应偏移处理的系统的一实施例的方块示意图。
图3B为用于进行以区块为基础的去区块滤波以及取样自适应偏移处理的系统的一实施例的方块示意图。
图4为具备流水线架构的用于进行以区块为基础的去区块滤波处理以及取样自适应偏移处理的流程的示意图。
图5A-5C为以存取组件为基础的去区块滤波以及取样自适应偏移处理的示意图，其中的区块分别对应于的一矩形区块像素、一条线的像素或是单一像素。
图6为去区块滤波处理单元以及取样自适应偏移处理单元之间的流水线缓冲器的一实施例的示意图。
具体实施方式
以区块为基础的流水线架构已被广泛地用在视频编码器以及译码器硬件，而以硬件来实现的流水线架构会允许不同功能的模块以平行的方式操作，其中区块的大小可与整个帧一样大，亦可如同宏区块(macroblock，MB)或是最大编码单元(largest coding unit，LCU)一样小。请参考图4，图4为具备流水线架构的用于以区块为基础的去区块滤波以及取样自适应偏移处理的处理流程的示意图，其中去区块滤波处理以及取样自适应偏移处理可同时应用在不同的区块(诸如预测单元，高效率视频编码标准中所定义的功率单元)。举例来说，在图4中，在对区块1进行取样自适应偏移处理时，可同时对区块2进行去区块处理。因此，去区块滤波处理单元以及取样自适应偏移单元之间有需要设置一流水线缓冲器，来储存去区块处理后的一区块的数据。
图2绘示了根据边缘偏移类别的在个别邻近像素上的一目前像素的取样自适应偏移处理的数据相依性的范例。如图5A中所示，对于每一区块来说，在垂直或水平边界的一些像素只能作部分地去区块滤波处理(例如只能作水平地被去区块滤波处理)，或是完全不能被去区块滤波处理，直到一些来自邻近区块的数据出现为止。因此，还没有被去区块滤波处理的像素或是需要进一步被去区块滤波处理的像素还未准备好进行取样自适应偏移处理。这些在目前区块中的将要被去区块滤波处理的像素将会被储存起来。当所需的数据从一对应的邻近区块传来时，这些被储存的将要被去区块滤波处理的像素会因此被读取，以进行去区块滤波处理。由于以边缘偏移为基础的取样自适应偏移处理会与周围的像素有数据相依性，因此邻近于在目前区块中的将要被去区块滤波处理的像素的已经被去区块滤波处理的像素不能被取样自适应偏移处理，直到这些将要被去区块滤波处理的像素中的所需数据已在各自的区块级(block stage)中被处理。因此，邻近于在目前区块中将要被去区块滤波处理的像素的这些被去区块滤波处理的像素必须被储存于一芯片内或是芯片外的缓冲器，以作为之后进行以边缘偏移为基础的取样自适应偏移处理之用。
根据表1，取样自适应偏移种类会根据将目前像素与其相邻的邻近根据边缘偏移类别确定的像素进行比较所产生的比较结果来决定。因此，并非将邻近于目前区块中即将要被去区块滤波处理的像素的已被去区块滤波处理的一线(例如一列(column)或一行(row))进行储存，而是储存已被去区块滤波处理的列或行与其相邻的根据边缘偏移类别确定的像素进行比较所产生的比较结果。当前帧根据边缘偏移类别所产生的比较结果即可视为本发明所提到的部分取样自适应偏移结果，其中每一比较结果可用2比特来表示。因此，储存比较结果会比储存去区块处理后的数据更有效率。
由于去区块滤波以及取样自适应偏移的数据相依性，目前区块的数据无法被完全地被去区块滤波以及取样自适应偏移所处理，直到目前区块的一或多个后续的邻近区块为可获得，本发明的流水线处理流程将说明如下。去区块滤波处理应用于目前区块的一或多个像素，据以决定该一或多个像素的去区块滤波状态。当用于对一或多个像素进行取样自适应偏移处理所需的数据为可获得时，对应一或多个像素的去区块处理后的数据及/或经过部分取样自适应偏移处理的数据(亦即部分取样自适应偏移结果)会自芯片内或是芯片外的储存单元被读取出来，以对一或多个像素进行取样自适应偏移处理；当去区块状态指出仅有部分取样自适应偏移处理被执行时，部分取样自适应偏移处理将会被应用来产生部分取样自适应偏移结果，或者是无取样自适应偏移处理将会被应用。在此情况下，部分取样自适应偏移结果或是去区块处理后的数据将会被储存于芯片内或是芯片外的储存单元中。由以上可知，本发明的取样自适应偏移处理可以是完全取样自适应偏移处理，部分取样自适应偏移处理或是无取样自适应偏移处理。取样自适应偏移处理的各种不同的类别即可视为本发明所提及的状态相关取样自适应偏移处理。此外，为了便于理解，在本发明中后续描述中，取样自适应偏移处理可视为完全取样自适应偏移处理。
在回路内的(in-loop)传统编码系统中的滤波处理总是使用以区块为基础的方法，亦即回路内的滤波处理会以区块为单位来执行。换言之，数据会依序在连续不同的区块上被读取、处理以及暂存。然而，各种编码系统中，视频数据可不以区块为单位来存取。例如，本发明的一些实施例会将回路内滤波处理应用至一编码系统的视频数据中，其中数据会基于一存取组件来作读/写处理。所述的存取组件为一数据单元，基于回路内滤波处理来被存取。一存取组件可对应于单一像素(例如一个别的颜色成份或是全部的颜色成份、像素群组、一像素线、一区块、一编码单元(coding unit，CU)或是一最大编码单元(largestcoding unit，LCU)、一组区块、编码单元或是最大编码单元。
图5A为以存取组件为基础的去区块滤波以及取样自适应偏移处理中的数据相依的一范例的示意图，其中每一存取组件(亦即本范例中的一区块)对应于一矩形区块中的像素。第一行(row)存取组件(亦即区块组)由区块R11、R12等所组成，且第二行存取组件由区块R21以及R22等所组成。根据H.264/AVC标准或是高效率视频编码标准，跨越垂直边界的水平去区块滤波处理需要来自右侧边界的数据，其中区块处理的顺序假设为由左至右。因此，在目前区块的一些列的像素(如图5A中510的区域所示)的垂直边界的左侧无法被水平地去区块处理，直到可获得到来自右侧邻近区块的所需数据为止。相似地，在目前区块的一水平边界上方的一些行像素(例如图5A中520的区域所示)无法被垂直地去区块处理的，直到可获得到来自下方邻近区块的所需数据为止。区域510以及520中的像素必须被暂存于芯片内或芯片外的储存组件中，以作为对后续级进行去区块滤波处理之用。
本发明的一实施例决定了去区块滤波处理状态，并且根据去区块滤波处理状态来应用与其状态相关的取样自适应偏移处理。举例来说，对于区块R11中的一像素以及其外部区域510以及520而言，该像素可被取样自适应偏移处理或是被部分取样自适应偏移处理。由于取样自适应偏移的边缘偏移类别需藉由周围像素来决定取样自适应偏移种类，因此所需的周围数据可能会还未准备好提供给一些像素。然而，可对区块R11中的像素以及其外部区域510以及520中的像素执行部分取样自适应偏移。举例来说，去区块处理后的紧邻于区域520上方的行无法进行取样自适应偏移处理，因为该行以下的部分还没有被去区块滤波处理。此外，部分取样自适应偏移处理可执行于去区块处理后的紧邻于区域520上方的行，而透过根据边缘偏移类别(在本范例中即90°、135°或45°)来将去区块处理后的紧邻于区域520上方的行中一选取的像素与一对应的像素(亦即前述的左上像素或右上像素)进行比较，可产生部分取样自适应偏移结果。相似地，部分取样自适应偏移处理可被应用至去区块处理后的紧邻于区域510左侧的列，其中部分取样自适应偏移结果必须被缓冲器于芯片内或芯片外的储存组件中，以作为之后对流水线级进行取样自适应偏移处理之用。去区块处理后的数据或部分取样自适应偏移结果将会被读取出来以用于之后的取样自适应偏移处理。举例来说，在对区块R12进行取样自适应偏移处理之前，针对紧邻于区块510左侧的列而执行的去区块处理后的数据或部分取样自适应偏移结果将会被读取出来。相似地，在对区块R21进行取样自适应偏移处理之前，针对紧邻于区域520上侧的行而执行的去区块处理后的数据或部分取样自适应偏移结果将会被读取出来。综上所述，根据去区块滤波处理的状态来执行的状态相关取样自适应偏移处理状态可以是完全取样自适应偏移处理(为简洁之故，亦可称为取样自适应偏移处理)、部分取样自适应偏移处理，或是无取样自适应偏移处理。当进行取样自适应偏移处理时，会对应地产生取样自适应偏移处理数据；当进行部分取样自适应偏移处理时，会对应地产生部分取样自适应偏移结果，且该部分取样自适应偏移结果会被储存，以作为对之后的流水线级的进行取样自适应偏移处理之用。
图5B为以存取组件为基础的去区块滤波处理以及取样自适应偏移处理中的数据相依性的另一范例的示意图，取样自适应偏移处理或部分取样自适应偏移处理可被应用至去区块处理后的数据的一存取组件(亦即一线段，在本发明实施例中也可称之为线(line))。然而，在一目前线的结束区域(例如区域530)的像素无法被水平地去区块滤波处理。区域530中的像素在进行水平去区块滤波处理之前，必须等待右侧的下一线单元中的所需数据变成可获得。对于线单元A，线内没有数据可在一些边缘偏移类别(亦即90°、135°或45°)下被取样自适应偏移处理，因此，这些边缘偏移类别下的取样自适应偏移处理将不会被应用到线单元。然而，仍有一些数据可被部分取样自适应偏移处理(亦即适用0°边缘偏移类别)。因此整个线单元A以及关联于线单元A的部分取样自适应偏移结果需要被储存于芯片内或芯片外的储存组件之中，以对后续的流水线级进行取样自适应偏移处理。在对线单元B的进行取样自适应偏移处理时，整个线单元A或部分取样自适应偏移结果会自芯片内或芯片外的储存组件读取出来，以完成取样对于线单元A的自适应偏移处理。在对线线单元E进行取样自适应偏移处理时，区域530中的数据会自芯片内或芯片外的储存组件读取出来。
图5C为以存取组件为基础的去区块滤波以及取样自适应偏移处理中的数据相依性的另一范例的示意图，其中每一存取组件皆为单一像素。取样自适应偏移处理或部分取样自适应偏移处理可被应用至像素A。然而，对于边缘偏移类别取样自适应偏移而言，此时没有可获得的能够用来对像素A进行取样自适应偏移处理的所需数据。因此，用于像素A的数据会被储存于芯片内或芯片的外储存组件。在对像素B进行0°边缘偏移时，像素A的数据会自芯片内或芯片外的储存组件读取出来，且对于像素A的取样自适应偏移处理(亦即0°边缘偏移)可被执行。对于像素B的部分取样自适应也可被执行并且其结果可被储存。在对像素F进行90°边缘偏移时，像素A的数据会被读取出来，且对于像素A的取样自适应偏移处理可被执行。对于像素F的部分取样自适应偏移处理也将会被执行，且其结果将会被储存。在对于像素G进行135°的边缘偏移时，像素A的数据会被读取出来，且对于像素A的取样自适应偏移处理可被执行。此外，对于像素G的部分取样自适应偏移处理将会被执行，且其结果将会被储存。
根据图2所示的对于四种边缘偏移类别的取样自适应偏移处理，一目前像素(亦即图2中的像素C)的取样自适应偏移处理需要根据邻近的8个像素来决定其边缘偏移种类，其中对该目前像素以及其8个邻近像素之一所作的取样自适应偏移处理独立于对该目前像素以及其8个邻近像素中另一邻近像素所作的取样自适应偏移处理。因此，根据本发明的一实施例，若全部的8个邻近像素皆被去区块滤波处理并且被储存于一缓冲器之中，取样自适应偏移处理则不需要被应用于该目前像素与其邻近像素之间来在该目前像素的处理时段中进行全部的取样自适应偏移类别。举例来说，该目前像素与其上方的邻近画像素之间的取样自适应偏移处理可于目前像素的处理时间执行，而目前像素与该另一邻近像素之间的取样自适应偏移处理可在之后执行。由于取样自适应偏移处理而被储存于流水线缓冲器中的被去区块滤波处理的像素即可视为本发明所提到的“可获得”像素。
本发明的一实施例所提供的系统会监测目前在去区块滤波单元以及取样自适应偏移单元之间的流水线缓冲器中的可获得数据，并且会决定状态相关取样自适应偏移处理。举例来说，取样自适应偏移可比一传系统流水线提前进行。若一译码器处理器系统使用了具有M×N的区块大小的以区块为基础的流水线架构，则需要一流水线缓冲器来储存一组去区块滤波处理后的像素P(例如，去区块处理后的像素)，以进行后续的取样自适应偏移处理。图6为流水线缓冲器储存被去区块滤波处理的像素区块或是像素组P的一范例的示意图，其中P＝{p0,0,p0,1,…,pM,N}。去区块滤波器610的输出会被储存于流水线缓冲器620中，以供取样自适应偏移处理单元630进行后续处理。若P’对应于另一组要被该流水线级中的取样自适应偏移所处理的像素，则像素区块或像素组P’必须要在像素组P当中。这是因为当一像素px,y属于P’时(px,y∈P’)，只有在边缘偏移被使用以及像素区块{px’,y’|x-1≤x’≤x+1,y-1≤y’≤y+1,px’,y’∈P}为可获得时，才能被执行取样自适应偏移处理。此外，这也是因为有使用带宽偏移且px,y∈P为可获得。集合P’可被分割为(K+1)个集合P”k，其中k＝0,1,…K且本发明一实施例所提供的方法包含以下二步骤：
1.取样自适应偏移的输出像素的一像素集合Q(亦即图6所示的输出像素集合640)一开始就被清空(cleared)。
2.对于每一个像素组等到像素区块Rk＝{px’,y’|a-1≤x’≤b+1,c-1≤y’≤d+1}在流水线缓冲器中变为可获得之后，即可触发取样自适应偏移来起始处理P”k并且使得Q＝Q+P”k。
步骤2中的集合Rk可视为本发明一支持集合。上述的步骤2说明了一旦支持集合Rk变为可获得时，取样自适应偏移处理即可被应用至选取的集合P”k。换言之，一旦支持集合Rk变为可获得时，一选取的数据集合(亦即P”k)便已经预备好进行取样自适应偏移处理。若对应一选取的集合的支持集合为可获得，所选取的集合则被为视为被支援。尽管如此，即使对应于一选取的集合的支持集合并不完全可获得，部分取样自适应偏移仍可被应用至选取的集合中的一些像素。根据所选取的集合，该支持集合可在对该区块的去区块滤波处理完成之前的很早时候被得到。因此，相对于一传系统的流水线结构的系统，本发明实施例的取样自适应偏移处理可更快起始，其中该传系统的流水线结构系统中取样自适应偏移处理会等待一完整的数据区块变为可获得时方进行。
在一译码器系统中，当M×N的区块被分割成(K+1)个集合时，集合P”0-P”K通常会具有相同的大小以方便实作。当集合的数量增加时，每一个集合就会变小。当集合大小变得非常小的时候，例如大小为一列时，以存取组件为基础并且具有对应于一列的流水线可被用在去区块滤波器以及取样自适应偏移单元之间。在本范例中，当译码器的其他部分仍可使用以M×N区块为基础的、宏区块(MB)为基础的或是以最大编码单元为基础的流水线时，该以存取组件为基础并且具有对应于一列的流水线可被用在去区块滤波器以及取样自适应偏移单元之间。本发明的实施例将去区块滤波处理以及取样自适应偏移处理设置为单一级(single-stage)的流水线化结构来增加处理效率。此外，去区块输出的状态必须被密切监测，以确保有高效能。此监测任务可由去区块滤波处理单元及/或取样自适应偏移处理单元来执行。在第一实施例中，取样自适应偏移处理单元会监测去区块状态并且根据去区块状态来进行取样自适应偏移操作。举例来说，流水线缓冲器620，亦即P＝{p0,0,p0,1,…,pM,N}，中的每一像素p0,0，关联于一去区块状态，诸如用比特1来指出有潜在的像素为可获得，例如用比特0来指出没有潜在的像素为可获得。在本范例中，取样自适应偏移处理单元会主动地读取去区块状态来监测在流水线缓冲器中的像素的状态，而非等待去区块滤波处理单元来提供数据。由于每一选取来数据集合P”k(亦即{px,y|a≤x≤b,c≤y≤d})将进行取样自适应偏移处理，根据本发明的第一实施例的取样自适应偏移处理单元会监测在流水线缓冲器中像素的去区块状态，其中流水线缓冲器对应于与数据集合P”k相关的支持集合Rk(亦即{px’,y’|a-1≤x’≤b+1,c-1≤y’≤d+1})。当所有关联于支持集合Rk的像素的去区块状态为可获得时，取样自适应偏移处理单元可透过读取支持集合Rk以及将取样自适应偏移操作应用于Rk来处理所选取的数据集合。
在本发明的第二实施例中，取样自适应偏移处理单元被动地来从去区块处理单元接收去区块结果。在此状况下，去区块单元会决定去区块后的数据的发送顺序，并且发送所述区块后的数据以进行取样自适应偏移处理。取样自适应偏移处理单元仅“被动地”接收由去区块滤波处理单元所发送的去区块结果，且取样自适应偏移处理单元将会监测接收自去区块滤波处理单元的去区块后的数据的状态。对于要作取样自适应偏移处理的每一选取的数据集合P”k，取样自适应偏移处理单元会根据第二实施例来被动地接收来自去区块滤波处理单元的数据，并且据以决定对应于与P”k有关的支持集合Rk来决定流水线缓冲器中的像素的去区块状态。若与支持集合Rk有关的所有像素的去区块状态为可获得，取样自适应偏移处理单元可透过对支持集合Rk进行取样自适应偏移操作来处理选取的数据集合P”k。在此情况下，去区块滤波处理单元会决定去区块结果的发送顺序，以及向取样自适应偏移处理单元提供数据。因此，取样自适应偏移处理单元仅需要判断对应的支持集合Rk是否已经被接收，以对选取的数据集合P”k进行取样自适应偏移操作。
在本发明的第三实施例中，去区块滤波处理单元会监测流水线缓冲器中的像素的去区块状态，并且向取样自适应偏移处理单元提供去区块结果。相似于第二实施例，去区块滤波处理单元会决定去区块结果的发送顺序。然而，监测去区块状态的操作由去区块滤波处理单元来执行，而不是由取样自适应偏移处理单元来执行。在此情况下，对于每一选取的需要被取样自适应偏移处理的数据集合P”k来说，去区块滤波处理单元会根据第三实施例来决定对应于与数据集合P”k有关的支持集合Rk的流水线缓冲器中的像素的去区块状态。此外，去区块滤波处理单元也会决定用于取样自适应偏移处理的数据的发送顺序以及范围。若去区块滤波处理单元判断出支持集合Rk已经准备好来对数据集合P”k进行取样自适应偏移处理，去区块滤波处理单元将会触发取样自适应偏移处理单元来对选取的数据集合P”k进行取样自适应偏移操作。在此情况下，监测去区块输出的操作会被去区块滤波处理单元所完成。取样自适应偏移处理单元仅会被去区块滤波处理单元触发或是被告知支持集合Rk是否已经准备好来对数据集合P”k进行取样自适应偏移处理。
本发明的实施例允许取样自适应偏移处理起始并且输出一像素集合P”，其中在P内的所有像素为可获得之前，且P”≠P’。
根据关联于取样自适应偏移处理的数据相依性，若是在(m,n)处的像素的一窗口Wm,n已经被取样自适应偏移处理，亦即：一像素pm,n∈P将不再被取样自适应偏移所使用。如此一来，像素pm,n的缓冲器空间可被其他像素数据来重新使用，以省下缓冲器空间。于是，本发明的实施例所提供的系统可使用一简化的流水线缓冲器，其空间大小为H×V像素，其中H<M以及/或V<N。在一实施例中，具有简化的流水线缓冲器的系统会监测每一属于P的像素(亦即pm,n∈P)，并且判断以下条件是否成立：若窗口Wm,n中全部的像素皆已被取样自适应偏移处理，则pm,n的缓冲器空间可被释放出来。另一方面，去区块滤波器将会需要监测流水线缓冲器是否有足够的空间来储存去区块处理后的数据。当流水线缓冲器的空间用尽时，去区块滤波器可暂时地停止数据输出来避免缓冲器溢位(overflow)。
上述说明用于使本领域通常知识者能够实作本发明的实施例中的技术。对于以上实施例所进行的变化/修饰对于本领域技术人员而言是显而易见的，且在本发明的一些实施例中，一些通常知识可被应用于其中。因此，本发明的范畴并不限定于所图示或举例的实施例，而应根据所揭示的作最宽广的解读。在上述细部说明中，各种特定的细节已被列举来使读者可对本发明有完整的了解。因此，本领域技术人员可了解如何实施本发明。
本发明的上述实施例可被实施于各种硬件及/或软件码中，举例来说，本发明的一实施例可为一整合于一视频压缩芯片中的一电路或者是整合于视频压缩软件的程序代码，以进行所述的处理。本发明的实施例也可以是执行于一数字信号处理(digital signalprocessing，DSP)的程序代码，用于执行其中的相关处理。本发明也可涉及由一计算机处理、一数字信号处理、一微处理(micro processing)，或是一现场可程序化门阵列(Field-programmable gate array，FPGA)所执行的多种功能。上述处理器可被设置以根据本发明来执行特定的任务，尤其是执行被本发明所教示的方法所定义的机器可读(machine-readable)软件码或韧体码。上述软件码或韧体码可用不同的程序语言以及各种不同的格式或风格来编写，此外，上述软件码也可被不同的目标平台所编译。然而，各种依据本发明来编撰的码的格式或风格、软件码的语言以及其他对于码的设置，皆落入本发明的精神以及范畴。
此外，本发明可在不背离其精神或本质特性的情况下，用其他方式来实施，且所提供的范例仅用于对本发明作说明，而非用于限定。因此，本发明的范畴当以后续权利要求为准，而发明说明仅作为参考之用。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做之均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (25)

1.一种用于对重建的视频数据进行去区块滤波处理以及取样自适应偏移处理的方法，包含有：
通过使用熵译码、逆缩放、逆量化、逆转换及帧内/帧间预测中的一个或多个，来对一视频比特流进行译码，以产生重建的视频数据；
对重建的视频数据的一目前区块进行去区块滤波处理，以产生对应于该目前区块的去区块滤波输出数据，其中该去区块滤波处理使用一去区块滤波处理单元来执行，以及一去区块状态于执行该去区块滤波处理的操作期间被决定；以及
根据该去区块状态，来向对应于该目前区块的该去区块滤波输出数据的一或多个像素进行一状态相关取样自适应偏移处理，其中该状态相关取样自适应偏移处理使用一取样自适应偏移处理单元来执行，以及该状态相关取样自适应偏移处理包含有取样自适应偏移处理、部分取样自适应偏移处理以及无取样自适应偏移处理，
其中该去区块状态指示该取样自适应偏移处理需要的多个去区块滤波处理像素是否是可用的；以及当该状态相关取样自适应偏移处理依据该去区块状态执行该部分取样自适应偏移处理时，该部分取样自适应偏移处理是在该取样自适应偏移处理需要的该多个去区块滤波处理像素中的部分不可用的情况下执行的。
2.如权利要求1所述的方法，其中该去区块状态由该去区块滤波处理单元以及该取样自适应偏移处理单元中至少一个来决定。
3.如权利要求1所述的方法，其中该取样自适应偏移处理单元通过决定出关联于一支持像素组的去区块滤波输出数据的去区块状态来监测该去区块状态，其中该支持像素组对应该目前区块中的一选取的像素组，且若该去区块状态指出该支持像素组为可获得时，该取样自适应偏移处理单元对该选取的像素组进行状态相关取样自适应偏移处理。
4.如权利要求3所述的方法，其中该取样自适应偏移处理单元通过开始读取关联于该支持像素组的该去区块滤波输出数据，来决定该去区块状态。
5.如权利要求3所述的方法，其中该取样自适应偏移处理单元通过接收关联于该支持像素组的该去区块滤波输出数据来决定该去区块状态，以及关联于该支持像素组的该去区块滤波输出数据的传送次序由该去区块滤波处理单元来决定。
6.如权利要求1所述的方法，其中该去区块滤波处理单元通过决定关联于一支持像素组的该去区块滤波输出数据的去区块状态来监测该去区块状态，其中该支持像素组对应目前区块中的一选取的像素组，且若来自该去区块滤波处理单元的该去区块状态指出该支持像素组为可获得时，该取样自适应偏移处理单元对该选取的像素组进行该状态相关取样自适应偏移处理。
7.如权利要求1所述的方法，其中若该去区块状态指出该去区块滤波输出数据的该一或多个像素被支持时，该进行状态相关取样自适应偏移处理会对应于进行该取样自适应偏移处理；以及若该去区块状态指出该去区块滤波输出数据的该一或多个像素不被支持时，该进行状态相关取样自适应偏移处理会对应于进行该部分取样自适应偏移处理以产生部分取样自适应偏移结果，或是对应于进行该无取样自适应偏移处理以产生对应于该去区块滤波输出数据的该一或多个像素的无取样自适应偏移处理输出。
8.如权利要求7所述的方法，其中该目前区块对应于多条像素线，以及该去区块状态对应于三条或更多条被去区块后的像素线，其中该取样自适应偏移处理会执行于该三条或更多条像素线的中间的一条或多条像素线的至少一部分，其中每一像素线对应来自同一像素行或同一像素列的一或多个连续像素。
9.如权利要求7所述的方法，其中该目前区块对应于多条像素线，以及该去区块状态对应于两条被去区块后的像素线，其中该部分取样自适应偏移处理或该无取样自适应偏移处理执行于该两条像素线的至少一条像素线的至少一部分，其中每一像素线对应于来自同一像素行或同一像素列的一或多个连续像素。
10.如权利要求7所述的方法，其中该目前区块包含有一像素行或一像素列，以及对应于该像素行或该像素列的该去区块状态为被去区块，当带偏移或是一0度边缘偏移被使用时，该取样自适应偏移处理会被执行于该像素行的至少一部分，以及当该带偏移或是一90度边缘偏移被使用时，该取样自适应偏移处理会被执行于该像素列的至少一部分。
11.如权利要求7所述的方法，其中该目前区块对应于多条像素线，大小为3×3像素的窗口的去区块状态为被去区块，以及该取样自适应偏移处理被执行于该窗口的一中央像素。
12.如权利要求7所述的方法，其中该目前区块对应于单一像素，对应于该单一像素的去区块状态为被去区块，以及若带偏移被使用时，该取样自适应偏移处理应用于该单一像素。
13.如权利要求7所述的方法，其中对应于该去区块滤波输出数据的该一或多个像素的该部分取样自适应偏移结果或该无取样自适应偏移处理输出储存于一去区块缓冲器中。
14.如权利要求13所述的方法，其中对应于该去区块滤波输出数据的该一或多个像素的该部分取样自适应偏移结果或该无取样自适应偏移处理输出会自该去区块缓冲器读取出来，以在下一个区块的流水线级中，向对应于该目前区块的该去区块滤波输出数据的该一或多个像素进行该取样自适应偏移处理。
15.如权利要求14所述的方法，其中该下一个区块为位于该目前区块的右方或下方的一邻近区块。
16.如权利要求7所述的方法，其中若一目前像素以及位于该目前像素的左方的一邻近像素皆被去区块，则当该取样自适应偏移处理为0度边缘偏移时，该去区块状态指出该邻近像素被支持以及该目前像素不被支持。
17.如权利要求7所述的方法，其中若一目前像素以及在该目前像素的上方的一邻近像素皆被去区块，则当该取样自适应偏移处理为90度边缘偏移时，该去区块状态指出该邻近像素被支持以及该目前像素不被支持。
18.如权利要求7所述的方法，其中若一目前像素、位于该目前像素的右上方的一第一邻近像素，以及位于该目前像素的左上方的一第二邻近像素皆被去区块，则当该取样自适应偏移处理为45度边缘偏移，该去区块状态指出该第一邻近像素被支持以及该目前像素不被支持，以及当该取样自适应偏移处理为135度边缘偏移，该去区块状态指出该第二邻近像素被支持以及该目前像素不被支持。
19.如权利要求7所述的方法，其中该去区块滤波输出数据、该部分取样自适应偏移结果，以及该无取样自适应偏移处理输出储存于一去区块缓冲器中，以及该去区块滤波输出数据、该部分取样自适应偏移结果以及该无取样自适应偏移处理输出自该去区块缓冲器读取出来，以对该目前区块进行该取样自适应偏移处理。
20.如权利要求19所述的方法，其中用于该目前区块的该取样自适应偏移处理的一取样自适应偏移起始时间点介于该目前区块的一去区块输出起始时间点以及该目前区块的一去区块输出结束时间点之间，该去区块输出起始时间点关联于储存一第一个去区块滤波输出至该去区块缓冲器，以及该去区块输出结束时间点关联于储存一最后一个去区块滤波输出至该去区块缓冲器。
21.如权利要求20所述的方法，其中该目前区块的一下一区块的一去区块滤波起始时间点比该目前区块的一取样自适应偏移结束时间点领先一时段t，其中该时段t小于该下一区块的一去区块滤波输出起始时间点与该下一区块的去区块滤波起始时间点之间的时间差。
22.一种用于对重建的视频数据进行去区块滤波处理以及取样自适应偏移的装置，包含有：
一视频重建单元，用于透过使用熵译码、逆缩放、逆量化、逆转换、帧内/帧间预测中一个或多个，来对一视频比特流进行译码以产生重建的视频数据；
一去区块滤波处理单元，用于对该重建的视频数据的一目前区块进行去区块滤波处理，以产生对应于该目前区块的去区块滤波输出数据，其中一去区块状态于进行该去区块滤波处理的操作期间决定；以及
一取样自适应偏移处理单元，用于根据该去区块状态，向对应于该目前区块的该去区块滤波输出数据的一或多个像素进行一状态相关取样自适应偏移处理，其中该状态相关取样自适应偏移处理包含有取样自适应偏移处理、部分取样自适应偏移处理，以及无取样自适应偏移处理，
其中该去区块状态指示该取样自适应偏移处理需要的多个去区块滤波处理像素是否是可用的；以及当该状态相关取样自适应偏移处理依据该去区块状态执行该部分取样自适应偏移处理时，该部分取样自适应偏移处理是在该取样自适应偏移处理需要的该多个去区块滤波处理像素中的部分不可用的情况下执行的。
23.如权利要求22所述的装置，另包含有：
一去区块缓冲器，用于储存该去区块滤波输出数据，其中该去区块滤波输出数据的一或多个像素根据该去区块状态来自该去区块缓冲器读取出来，以进行该取样自适应偏移处理。
24.如权利要求22所述的装置，其中若该去区块状态指出该去区块滤波输出数据的一或多个像素被支持时，该取样自适应偏移处理单元对该去区块滤波输出数据的一或多个像素进行该取样自适应偏移处理。
25.如权利要求22所述的装置，其中若该去区块状态指出该去区块滤波输出数据的一或多个像素不被支持时，该取样自适应偏移处理单元对该去区块滤波输出数据的一或多个像素进行该部分取样自适应偏移处理，以产生部分取样自适应偏移结果，或是进行该无取样自适应偏移处理，以产生对应于该去区块滤波输出数据的一或多个像素的无取样自适应偏移处理输出。
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