CN105992000B - 影像流的处理方法及其影像处理装置 - Google Patents

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Abstract

一种影像流的处理方法及其影像处理装置。影像流的处理方法包括下列步骤：获得视频流，且所述视频流由多个基本处理单元所组成；判断所述基本处理单元的尺寸是否大于预设尺寸；当所述基本处理单元的尺寸大于所述预设尺寸时，判断各个基本处理单元是否具备编码单元分离旗标；依据所述编码单元分离旗标或各个基本处理单元的单元类型以将各个基本处理单元拆分为多个区块单元。各个区块单元的尺寸等于或小于所述预设尺寸；以及，依据所述区块单元来进行所述视频流的影像处理。

Description

影像流的处理方法及其影像处理装置
技术领域
本发明是有关于一种数据流的处理技术，且特别是有关于一种适用于高效率视频编码(High Efficiency Video Coding；HEVC)影像流的处理方法及其影像处理装置。
背景技术
随着影像流技术的进步，视频压缩标准也不断的更新。高效率视频编码(HEVC)是目前最新的视频压缩标准，且被视为是高阶视频编码(Advanced Video Coding；AVC)(又可被称为ITU-T H.264/MPEG-4)的继任者。相对于AVC而言，HEVC不仅提升影像品质，同时也能达到AVC两倍的影像压缩率。
在HEVC中，每个影像流中的基本编码单位称为是编码树单元(Coding TreeBlock；CTU)，且HEVC中可支援CTU的尺寸可从64×64像素到128×128像素。在影像流的处理过程中，CTU的尺寸将会直接地决定处理此影像流的设备中各级视频解码器所需的暂存记忆体容量。也就是说，各级视频解码器在进行影像处理时，会将所需的CTU暂存在缓冲器中。若CTU的尺寸较小，则仅需容量较小的缓冲器来进行此影像流的处理；相对地，若CTU的尺寸较大，则仅需容量较大的缓冲器来进行此影像流的处理。因此，为了降低各级视频解码所需的缓冲器容量，通常便会希望降低CTU的尺寸。然而，HEVC中CTU的尺寸最小已为64×64像素，若要将影像流中基本编码单位的尺寸更为缩小以节省缓冲器容量的话，便需要结合其他技术来达成此影像流的处理。
发明内容
本发明提供一种影像流的处理方法以及使用此处理方法的影像处理装置，藉由先行将视频流中基本处理单元的像素尺寸拆分为较小的像素尺寸，藉此节省影像处理装置所需的记忆体容量，从而节约成本。
本发明提出一种影像流的处理方法，其包括下列步骤。获得视频流，其中所述视频流由多个基本处理单元所组成。判断所述基本处理单元的尺寸是否大于预设尺寸。当所述基本处理单元的尺寸大于所述预设尺寸时，判断各个基本处理单元是否具备编码单元分离旗标。依据所述编码单元分离旗标或各个基本处理单元的单元类型以将各个基本处理单元拆分为多个区块单元，其中各个区块单元的尺寸等于或小于所述预设尺寸。以及，依据所述区块单元来进行所述视频流的影像处理。
在本发明的一实施例中，依据所述编码单元分离旗标以将各个基本处理单元拆分为多个区块单元包括下列步骤：当各个基本处理单元具备所述编码单元分离旗标时，依据所述编码单元分离旗标以将各个基本处理单元拆分为多个编码四分树单元，并将所述编码四分树单元作为所述区块单元。各个编码四分树单元的尺寸等于所述预设尺寸。
在本发明的一实施例中，依据各个基本处理单元的单元类型以将各个基本处理单元拆分为多个区块单元包括下列步骤：判断各个基本处理单元是否具备画面内预测旗标或画面间预测旗标，藉以对各个基本处理单元进行画面内预测或画面间预测的视频流分析。判断经所述画面内预测或所述画面间预测后的各个基本处理单元是否具备转换单元分离旗标。当各个基本处理单元具备所述转换单元分离旗标时，依据所述转换单元分离旗标以将各个基本处理单元拆分为多个转换子单元，并将所述转换子单元作为所述区块单元。所述各个转换子单元的尺寸等于所述预设尺寸。
在本发明的一实施例中，影像流的处理方法更包括下列步骤：当各个基本处理单元没有具备所述画面内预测旗标或所述画面间预测旗标时，依据所述预设尺寸以将各个基本处理单元拆分为所述区块单元。
在本发明的一实施例中，影像流的处理方法更包括下列步骤：分别计算各个区块单元分别对应的量化参数(quantization parameter)。所述量化参数是依据所述视频流中的量化参数差值以及各个区块单元所相邻的所述区块单元所对应的多个量化参数预测值所计算产生。
在本发明的一实施例中，分别计算各个区块单元分别对应的量化参数包括下列步骤：当各个区块单元为第一区块单元时，从所述视频流中预先获得随附于各个区块单元后的多个区块单元所对应的所述量化参数预测值以计算各个区块单元的量化参数。
在本发明的一实施例中，所述视频流符合高效率视频编码标准(High EfficiencyVideo Coding；HEVC)。所述基本处理单元是多个编码树单元。所述基本处理单元的尺寸是64像素乘以64像素，且所述预设尺寸是32像素乘以32像素或是16像素乘以16像素。
从另一角度来看，本发明提出一种影像处理装置。此影像处理装置包括信息分析器以及第一级视频解码器。信息分析器从接口中获得视频流。所述视频流由多个基本处理单元所组成。第一级视频解码器耦接所述信息分析器。第一级视频解码器判断所述基本处理单元的尺寸是否大于预设尺寸。当所述基本处理单元的尺寸大于所述预设尺寸时，第一级视频解码器判断各个基本处理单元是否具备编码单元分离旗标，并依据所述编码单元分离旗标或各个基本处理单元的单元类型以将各个基本处理单元拆分为多个区块单元，各个区块单元的尺寸等于或小于所述预设尺寸。
本影像处理装置的其余实施细节请参照上述说明，在此不加赘述。
有鉴于此，本发明实施例所述的影像流处理方法以及使用此处理方法的影像处理装置是藉由基本处理单元中的信息(如，编码单元分离旗标、转换单元分离旗标、各个基本处理单元的单元类型…等)来将视频流中基本处理单元的像素尺寸拆分为较小的像素尺寸。藉此，本发明实施例的影像处理装置在各级的视频解码器便可具备较小的记忆体容量，从而节约成本。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明实施例说明一种影像处理装置的示意图。
图2是依照本发明实施例说明一种影像流的处理方法的流程图。
图3为步骤S250中如何将基本处理单元拆分为多个区块单元的示意图。
图4为图2的步骤S260的详细流程图。
图5为步骤S470中如何将基本处理单元拆分为多个转换子单元的示意图。
附图标记说明
100：影像处理装置
110：总线
120：信息分析器
130：第一级视频解码器
140：第二级视频解码器
150：主要解码器
125：流缓冲器
135：管线缓冲器
310、510、520：编码树单元(CTU)
S210～S280、S410～S470：步骤
DB1～DB4：区块单元
具体实施方式
图1是依照本发明实施例说明一种影像处理装置100的示意图。影像处理装置100主要具备信息分析器120以及主要解码器150。于本实施例中，主要解码器150包括第一级视频解码器130以及第二级视频解码器140。第二级视频解码器140中可以依据不同的视频解码功能而具备多级的影像解码处理器，例如可以包括画面间解码器、画面内解码器、去区块滤波器、环路滤波器…等。这些不同级的影像解码处理器所处理的功能可能不同，但皆用以处理影像流。
于本实施例中，影像处理装置100是用于接收及解码高效率视频编码标准(HEVC)的视频流，藉以输出解码后的视频资料。符合HEVC的视频流是由多个基本处理单元(也就是，编码树单元(CTU))所组成。换句话说，本发明实施例的影像处理装置100主要应用于由CTU所组成的视频流，并希望将视频流中每个CTU拆分为较小尺寸(如，32×32像素或16×16像素)的影像单位。在此将较小尺寸的影像单位称为是区块单元。于本实施例中是以32×32像素作为预设尺寸，应用本实施例者也可依据其需求而任意调整预设尺寸，例如将预设尺寸设定为16×16像素。但需注意的是，预设尺寸调整的越小，在将视频流中的每个基本处理单元转换为预设尺寸的区块单元时所需的运算复杂度则会相应地大幅增加。且因其他解码条件的制约，例如解码视窗限制，预设尺寸并非无限制设定到解码标准可支援的最小值，还需根据实际情况确定。
影像处理装置100的信息分析器120藉由总线110等传输接口中来获得符合高效率视频编码标准(HEVC)的视频流。于本实施例中，信息分析器120可以是熵分析器(entropyparser)。详细来说，信息分析器120可依据总线110所传输的视频流中的各个CTU进行不同的操作，并将标记为节点图像(Intra picture)(也被称为I画格)的CTU暂存于流缓冲器125中，以让主要解码器150能够依照I流中的视频资料来进行HEVC的视频流解码流程。
特别说明的是，若是一般符合HEVC的影像处理装置100，主要解码器150中的各级影像解码器便会依据视频流中每个CTU的预设尺寸来进行HEVC的视频流解码流程，使得流缓冲器125以及管线缓冲器135将会依据CTU的预设尺寸来进行影像流的缓冲。然而，由于HEVC中CTU的尺寸最小已为64×64像素，若要将影像流中CTU的尺寸更为缩小以节省缓冲器容量的话，便需要特殊的作法来将这些CTU拆分为更小的单元来用以作为解码区块使用。
藉此，本发明实施例的主要解码器150先行藉由信号分析器120来分析基本处理单元(亦即，CTU)中的信息(如，编码单元分离旗标、转换单元分离旗标、各个基本处理单元的单元类型…等)，然后透过主要解码器150中的第一级视频解码器130来将视频流中基本处理单元的像素尺寸拆分为具备较小像素尺寸(如，32×32像素或16×16像素)的区块单元，藉以让第二级视频解码器140依照已被拆分的区块单元来进行影像流的处理。经实验得知，于本实施例中，当以64×64像素尺寸的CTU作为影像流的基本处理单元时，管线缓冲器135可能需要12288位元组的容量；然而。当以32×32像素尺寸的CTU作为影像流的基本处理单元时，管线缓冲器135可能仅需要3072位元组的容量即可。藉此，本发明实施例便可达到节省影像处理装置100所需的记忆体容量，从而节约影像处理装置100的建置成本。上述管线缓冲器135的容量与影像流中基本处理单元的像素尺寸之间具有正相关的对应关系，且应用本实施例者应可知晓，上述数据仅为举例，而非用以限制本发明。以下藉由符合本发明概念的实施例来详细揭示本发明。
图2是依照本发明实施例说明一种影像流的处理方法的流程图。本实施例采用例如是图1的影像处理装置100来实现此影像流的处理方法。请同时参照图1与图2，于步骤S210中，影像处理装置100中的信息分析器120可从总线110获得符合HEVC的视频流。此视频流由多个基本处理单元(也就是，编码树单元(CTU))所组成。于步骤S220中，第一级视频解码器130会判断这些基本处理单元的像素尺寸是否大于预设的像素尺寸。于本实施例中，基本处理单元的像素尺寸通常为64×64像素，而预设的像素尺寸则为32×32像素或16×16像素。
当第一级视频解码器130判断这些基本处理单元的像素尺寸小于或等于预设的像素尺寸时，则表示基本处理单元的像素尺寸较小，影像处理装置100中的各级缓冲器应可足以使用。因此，便从步骤S220进入S230，让第二级视频解码器140可直接依据基本处理单元进行HEVC视频流的影像处理。然而，通常来说，CTU的像素尺寸通常大于预设的像素尺寸，因此将会从步骤S220进入步骤S240，第一级视频解码器130判断各个是否具备一编码单元分离旗标(可被标示为CU_SPLIT_FLAG)。若此基本处理单元具备编码单元分离旗标CU_SPLIT_FLAG，或是此基本处理单元的编码单元分离旗标CU_SPLIT_FLAG为”1”时，则从步骤S240进入步骤S250，第一级视频解码器130便可依据此编码单元分离旗标来藉由编码单元的处理程序而将此基本处理单元拆分为多个区块单元。若此基本处理单元并未具备编码单元分离旗标，或是此基本处理单元的编码单元分离旗标CU_SPLIT_FLAG为”0”时，则从步骤S240进入步骤S260，第一级视频解码器130便可依据各个基本处理单元的单元类型以将各个基本处理单元拆分为多个区块单元。步骤S250以及步骤S260的详细流程可参照下述揭露。
在此以图3的示意图来详加说明图2的步骤S250。图3为步骤S250中如何将基本处理单元拆分为多个区块单元的示意图。如图3所示，当此基本处理单元具备编码单元分离旗标CU_SPLIT_FLAG时，则可依照此编码单元分离旗标CU_SPLIT_FLAG中的内容来将64×64像素尺寸的CTU 310拆分为32×32像素尺寸的四个编码四分树单元以将其作为区块单元DB1～DB4。此编码四分树单元(区块单元DB1～DB4)的尺寸等于预设尺寸(如，32×32像素)。于本实施例中，每个编码四分树单元(区块单元DB1～DB4)中可能因HEVC而被细分为尺寸更小的编码四分树单元(coding quadtree unit)，但本实施例仅将CTU 310拆分为区块单元DB1～DB4而已，其他有关于编码四分树单元的处理程序将会保留给后续的第二级视频解码器140以进行HEVC的视频流处理。
在此以图4来说明图2的步骤S260的详细流程。图4为图2的步骤S260的详细流程图。CTU除了可被标记为节点图像(Intra picture)(I画格)以外，也可以分别依据画面内预测旗标(可被标示为Pred_mode_FLAG)或是画面间预测旗标(可被标示为Pcm_mode_FLAG)而被区分为预测图像(Predicted pictures)(P画格)和前后预测图像(Bi-predictivepictures)(B画格)。当CTU被区分为预测图像或是前后预测图像时，这些CTU中的视频资料主要是影像区块之间的像素差值跟经由运动补偿编码处理后的运动向量。请同时参照图1与图4，当进入图2的步骤S260时，首先于步骤S410中，第一级视频解码器130判断正在处理的此基本处理单元是否具备画面内预测旗标Pred_mode_FLAG。若正在处理的此基本处理单元有具备画面内预测旗标Pred_mode_FLAG，则从步骤S410进入步骤S420，第一级视频解码器130依据画面内预测流程而对此基本处理单元进行画面内预测的视频流分析，从而产生画面内预测区块单元(尺寸为64×64像素)。若正在处理的此基本处理单元没有具备画面间预测旗标Pcm_mode_FLAG，则从步骤S410进入步骤S430，第一级视频解码器130判断正在处理的此基本处理单元是否具备画面间预测旗标Pcm_mode_FLAG。若正在处理的此基本处理单元有具画面间预测旗标Pcm_mode_FLAG，则从步骤S430进入步骤S440，依据画面间预测流程而对此基本处理单元进行画面间预测的视频流分析，从而产生画面间预测区块单元(尺寸为64×64像素)。若正在处理的此基本处理单元没有具备画面内预测旗标Pred_mode_FLAG也没有具备画面间预测旗标Pcm_mode_FLAG，则从步骤S430进入步骤S450，第一级视频解码器130依据依据预设尺寸(32×32像素)以将正在处理的基本处理单元拆分为多个区块单元。另外，当步骤S420或步骤S440完成后便进入步骤S460，第一级视频解码器130判断经画面内预测或画面间预测后的基本处理单元是否具备转换单元分离旗标(可被标示为TU_SPLIT_FLAG)。当此基本处理单元具备转换单元分离旗标TU_SPLIT_FLAG，或是此基本处理单元的转换单元分离旗标TU_SPLIT_FLAG为”1”时，则从步骤S460进入步骤S470，第一级视频解码器130依据转换单元分离旗标TU_SPLIT_FLAG以及HEVC协定中转换单元处理程序以将此基本处理单元拆分为多个转换子单元，并将这些转换子单元视作为所述区块单元，其中这些转换子单元的尺寸等于预设尺寸(32×32像素)。相对地，当此基本处理单元不具备转换单元分离旗标TU_SPLIT_FLAG，或是此基本处理单元的转换单元分离旗标TU_SPLIT_FLAG为”0”时，则从步骤S460进入步骤S450，第一级视频解码器130依据依据预设尺寸(32×32像素)以将正在处理的基本处理单元拆分为多个区块单元。
在此以图5的示意图来详加说明图4的步骤S470。图5为步骤S470中如何将基本处理单元拆分为多个转换子单元的示意图。如图5所示，当此基本处理单元具备转换单元分离旗标TU_SPLIT_FLAG时，则可依照此转换单元分离旗标TU_SPLIT_FLAG中的内容来将64×64像素尺寸的CTU 510拆分为32×32像素尺寸的四个转换子单元以将其作为区块单元DB1～DB4。转换单元分离旗标TU_SPLIT_FLAG可用来标示作为转换单元的此CTU可以被拆分成几层的转换子单元。于图5的情况1中，CTU 510因转换单元分离旗标TU_SPLIT_FLAG表示其被拆分1次而产生4个区块单元DB1～DB4。于图5的情况2中，CTU 520因转换单元分离旗标TU_SPLIT_FLAG表示其可被拆分多次，使得区块单元DB2以及DB3内有更多被细分出来的转换子单元。无论是情况1还是情况2，本发明实施例仅将CTU 510及520拆分为符合预设尺寸的区块单元DB1～DB4，而不会继续往下细分。继续往下细分的影像处理程序将由后续的图1所示的第二级视频解码器140来实现，而不是在第一级视频解码器130来实现。
请回到图2并同时参照图1，当执行完步骤S250以及步骤S260后，此时的基本处理单元皆已被拆分为预设尺寸的区块单元，然而每个基本处理单元在原本的HEVC中都会伴随着相对应的量化参数(quantization parameter)以进行画面预测或影像流上的处理。因此，为了让每个区块单元皆拥有对应的量化参数，于步骤S270中，第一级视频解码器130分别计算各个区块单元分别对应的量化参数。此量化参数是依据视频流中的量化参数差值(可被标示为QP_Delta_value)以及各个区块单元所相邻的区块单元所对应的多个量化参数预测值所计算产生。此外，当第一级视频解码器130在计算例如图3或图5中所示的区块单元DB1时，将会从视频流中再往后读取随附于此区块单元DB1后的多个区块单元(例如，向后读取区块单元DB2～DB4)所对应的量化参数预测值，以计算此区块单元DB1的量化参数。于步骤S280中，图1的第二级视频解码器140便会依据这些区块单元进行HEVC视频流的影像处理。
综上所述，本发明实施例所述的影像流处理方法以及使用此处理方法的影像处理装置是藉由基本处理单元中的信息(如，编码单元分离旗标、转换单元分离旗标、各个基本处理单元的单元类型…等)来将视频流中基本处理单元的像素尺寸拆分为较小的像素尺寸。藉此，本发明实施例的影像处理装置在各级的视频解码器便可具备较小的记忆体容量，从而节约成本
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (13)

1.一种影像流的处理方法，包括：
获得符合高效率视频编码标准的视频流，其中该视频流由多个基本处理单元所组成；
判断该些基本处理单元的尺寸是否大于预设尺寸；
当该些基本处理单元的尺寸大于该预设尺寸时，判断各该基本处理单元是否具备编码单元分离旗标；
当各该基本处理单元具备该编码单元分离旗标，由一第一级视频解码器基于该编码单元分离旗标以将各该基本处理单元拆分为多个区块单元，其中各该区块单元的尺寸等于或小于该预设尺寸；
当各该基本处理单元不具备该编码单元分离旗标，由该第一级视频解码器基于各该基本处理单元的单元类型拆分各该基本处理单元为多个区块单元；以及
利用一第二级视频解码器依据该些区块单元进行该视频流的影像处理。
2.如权利要求1所述的影像流的处理方法，其特征在于，依据该编码单元分离旗标以将各该基本处理单元拆分为多个区块单元包括下列步骤：
当各该基本处理单元具备该编码单元分离旗标时，依据该编码单元分离旗标以将各该基本处理单元拆分为多个编码四分树单元，并将该些编码四分树单元作为该些区块单元，其中各该编码四分树单元的尺寸等于该预设尺寸。
3.如权利要求1所述的影像流的处理方法，其特征在于，依据各该基本处理单元的单元类型以将各该基本处理单元拆分为多个区块单元包括下列步骤：
判断各该基本处理单元是否具备画面内预测旗标或画面间预测旗标，藉以对各该基本处理单元进行画面内预测或画面间预测的视频流分析；
判断经该画面内预测或该画面间预测后的各该基本处理单元是否具备转换单元分离旗标；以及
当各该基本处理单元具备该转换单元分离旗标时，依据该转换单元分离旗标以将各该基本处理单元拆分为多个转换子单元，并将该些转换子单元作为该些区块单元，其中各该转换子单元的尺寸等于该预设尺寸。
4.如权利要求3所述的影像流的处理方法，其特征在于，更包括：
当各该基本处理单元没有具备该画面内预测旗标或该画面间预测旗标时，依据该预设尺寸以将各该基本处理单元拆分为该些区块单元。
5.如权利要求1所述的影像流的处理方法，其特征在于，更包括：
分别计算各该区块单元分别对应的量化参数，其中该量化参数是依据该视频流中的量化参数差值以及各该区块单元所相邻的该些区块单元所对应的多个量化参数预测值所计算产生。
6.如权利要求5所述的影像流的处理方法，其特征在于，分别计算各该区块单元分别对应的量化参数包括下列步骤：
当各该区块单元为第一区块单元时，从该视频流中预先获得随附于各该区块单元后的多个区块单元所对应的该些量化参数预测值以计算各该区块单元的该量化参数。
7.如权利要求1所述的影像流的处理方法，其特征在于，该些基本处理单元是多个编码树单元，该些基本处理单元的尺寸是64像素乘以64像素，且该预设尺寸是32像素乘以32像素或是16像素乘以16像素。
8.一种影像处理装置，包括：
信息分析器，从接口中获得符合高效率视频编码标准的视频流，其中该视频流由多个基本处理单元所组成；
第一级视频解码器，耦接该信息分析器，判断该些基本处理单元的尺寸是否大于预设尺寸，当该些基本处理单元的尺寸大于该预设尺寸时，该第一级视频解码器判断各该基本处理单元是否具备编码单元分离旗标，当各该基本处理单元具备该编码单元分离旗标，由一第一级视频解码器基于该编码单元分离旗标以将各该基本处理单元拆分为多个区块单元，其中各该区块单元的尺寸等于或小于该预设尺寸，当各该基本处理单元不具备该编码单元分离旗标，由该第一级视频解码器基于各该基本处理单元的单元类型拆分各该基本处理单元为多个区块单元；以及
第二级视频解码器，耦接该第一级视频解码器，依据该些区块单元进行该视频流的影像处理。
9.如权利要求8所述的影像处理装置，其特征在于，当各该基本处理单元具备该编码单元分离旗标时，该第一级视频解码器依据该编码单元分离旗标以将各该基本处理单元拆分为多个编码四分树单元，并将该些编码四分树单元作为该些区块单元，其中各该编码四分树单元的尺寸等于该预设尺寸。
10.如权利要求8所述的影像处理装置，其特征在于，该第一级视频解码器判断各该基本处理单元是否具备画面内预测旗标或画面间预测旗标，藉以对各该基本处理单元进行画面内预测或画面间预测的视频流分析，
该第一级视频解码器判断经该画面内预测或该画面间预测后的各该基本处理单元是否具备一转换单元分离旗标，
当各该基本处理单元具备该转换单元分离旗标时，该第一级视频解码器依据该转换单元分离旗标以将各该基本处理单元拆分为多个转换子单元，并将该些转换子单元作为该些区块单元，其中各该转换子单元的尺寸等于该预设尺寸。
11.如权利要求10所述的影像处理装置，其特征在于，当各该基本处理单元没有具备该画面内预测旗标或该画面间预测旗标时，该第一级视频解码器依据该预设尺寸以将各该基本处理单元拆分为该些区块单元。
12.如权利要求8所述的影像处理装置，其特征在于，该第一级视频解码器分别计算各该区块单元分别对应的量化参数，其中该量化参数是依据该视频流中的一量化参数差值以及各该区块单元所相邻的该些区块单元所对应的多个量化参数预测值所计算产生。
13.如权利要求8所述的影像处理装置，其特征在于，该视频流符合高效率视频编码标准，该些基本处理单元是多个编码树单元，该些基本处理单元的尺寸是64像素乘以64像素，且该预设尺寸是32像素乘以32像素或是16像素乘以16像素。
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