CN1112768A - 强制帧内编码方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像数据的编码系统中在帧内 对一定间隔的宏数据块进行编码的强制帧内编码方 法。图像数据按帧的纵方向顺序编码，对沿被强制帧 内编码的帧的纵方向按一定间隔排列的宏数据块列 进行。每当对各帧编码结束时对前述宏数据块列沿 帧的向下方向移动一个宏数据块的位置。这样，就比 沿垂直方向强制帧内编码的原来的情况能更迅速地 复原原来的图像。而且，由于沿纵方向进行宏数据块 单位的帧内/帧间编码，所以对各宏数据块列能保持 均匀一致的数据量，从而容易控制传送缓冲器。

Description

本发明涉及数字图像信号的编码系统，特别是涉及能够对强制帧内编码的图象数据更迅速更准确的复原的强制帧内编码方法。

一般说来，高清晰度电视、高图象质量的VTR、数字VTR和数字摄像机之类把图像和音响信号进行数字处理的机器中都有把图像和音响信号编码后传送并存储，再把它们译码后进行重放的系统。为了这种编码译码系统在产业中的利用，正在积极进行国际性标准化工作。为决定适于各应用领域的标准制式，也正在努力之中。

图1A是一般的编码系统的方框图，一般的原理对于本领域的普通技术人员来说都是公知的，所以，仅就帧内编码和帧间编码作简略说明。

在帧内编码的情况下，开关22、23全都断开，减法器把来自外部的输入图像数据输出到正交变换器12。即：外来的输入图像数据经正交变换器12、量化器13直接送到可变长编码器14。因此，在帧内编码的情况下，缓冲器15把从外部加到减法器经脉冲编码调制的图像数据传送到接收机。另一方面，在帧间编码的情况下，开关22、23全部接通，减法器11从外来输入的图像数据中减掉来自运动补偿器21的图像数据。结果，输入的图像数据和比输入的图像数据领先一帧的图像数据的差分信号被输入到正交变换器12。而且，加法器18把经逆量化器16和逆变换器17送来的数据与运动补偿器21的输出数据相加后输出到帧存储器19，所以，在帧间编码的情况下，由减法器11得到的差分数据被编码后存储在缓冲器15中再传送到接收机。这种PCM和DPCM技术对本领域技术人员来说都是公知技术。

图1B是一般的译码系统的方块图，这个系统对由图1A那样的编码系统编码的图像数据进行译码重放。一般的译码装置由可变长译码器31、逆量化器32、逆正交变换器33、加法器34、运动补偿器35和帧存储器36构成，它对由图1A的装置编码的图像数据进行译码。在经过帧内编码的数据情况下，由于开关37断开，逆正交变换器33的输出数据原样通过加法器34。而对于经帧间编码的数据情况来说，加法器34把逆正交变换器33的输出数据和通过接通的开关37来自运动补偿器35的数据加在一起后输出去。因为图1B的译码系统是一般使用的系统，所以，省略了对系统动作的详细说明。

图2A表示由图1A编码系统编码的图像数据一帧，如图2所示，一帧由“X列XY行”个像素组成，用编码所规定的大小单位分成为“P列XQ行”个宏数据块（下称MB），这个MB由“m行×n列”个具有“N×N像素”大小的数据块构成，各MB又由亮度数据块Y和色度数据块C构成。一个MB由4个亮度数据块Y和2个色度数据块C构成的情况下，如图2B所示，MB内的各N×N像素数据块按箭头的顺序被编码。

在这种编码系统中，当接通电源变换频道时，或者在编码过程中产生差错时，用把被译码的差分信号与前一帧信号相加再构成一帧的“帧间译码”就难以复原原来的图像。因此，为了用译码器能正常地复原图像，译码器要对整帧的一部分数据进行帧内编码，作为执行帧内编码的单位，把使用宏数据块按一定周期进行强制帧内编码的MB定为“强制帧内MB”。

图3A至图3C分别表示被强制帧内编码的图像数据的一帧，图3A至图3C中打有阴影线的列表示被强制帧内编码的MB。首先，在图3A中，第“i”帧的图像数据从左向右按顺序编码，为对各帧进行编码，首先对第1帧最上部的宏数据块从左向右进行编码。如图3A至图3C所示，对每隔一定间隔的MB进行强制帧内编码，而剩余的宏数据块进行帧间编码。对一行的编码结束后，对一行以同样的方式对各宏数据块进行编码，这样的过程对一帧来说适用同样方式进行。

如图3B所示，如果用这种方式完成了对第“i”帧的编码，那么对下一帧即第“i+1”帧的强制帧内编码的MB列向右移一列。同样，当完成对第“i+1”帧的编码后，对下一帧即“i+2”帧来说，如图3C的编码后，对下一帧即“i+2”帧来说，如图3C所示，其被强制帧内编码的MB列再向右移一列。

图1B的装置来复原用前述方式进行编码的数据。被帧间编码的宏数据块按照正在被更新的前一帧图像数据进行正常复原。可是，如果这种前一帧的图像数据未被更新的话，经帧间编码的宏数据块就不被正常地复原。因此，在水平方向发生了移动的数据块的情况下，由于前帧的图像数据未被正常地更新，所以为了把帧间编码过的宏数据块正常地复原就必须稍许延时，也就是说，必须延时到用来复原被帧间编码的宏数据块的前一帧图像数据完全更新为止。由于大部分图像水平方向的动作比垂直方向多，所以前述的延时的问题就更加严重。

1993年4月1日公开的Niimura等人的欧洲专利0，536，630A2中披露了能进行编码图像信号高速重放的技术。按照这个现有技术，使数据的传送顺序不同于读取扫描线排列的像素的顺序，而且对于沿水平方向排列的11个超级数据块的各个都传送一个更新数据块，这样，在快放模式下，把更新数据块数据连续地记录在帧存储器内之后，再用扫描线按照像素的传送顺序存储的帧存储器内的数据读取出来，因此，在快放时很容易得到良好的重放图像。

本发明的方式是用不同于前述现有技术而可以容易地高速重放编码信息的一种方法。

本发明的目的是改善图像系统中进行强制帧内编码的方法，而提供一种能更迅速、更正确地复原图像数据的强制帧内编码方法。

把分割为规定大小的数据块单位的图像数据有选择地进行帧内/帧间编码的方法中，实现上述目的的强制帧内编码方法包括如下步骤：按图像帧的纵向顺序输入构成图像帧的数据块群;把被输入的图像数据块有选择地进行帧内/帧间编码，对配置得横向相互毗鄰的数据块列进行强制帧内编码;每完成一帧的图像数据的编码后，移动被强制帧内编码的数据块列。

按照本发明的强制帧内编码方法，由于强制帧内编码的宏数据块列相互纵向设定一定间隔，而且宏数据块的编码方向设定为纵方向，所以，不仅可以迅速复原图像，而且能保持各宏数据块列数据量均匀一致。

下面根据附图说明本发明的优选实施例。

图1A及图1B是表示原来的编码和译码系统的方块图。

图2A至图2B是表示被编码的图像数据的格式的示意图。

图3A至图3C是说明原来的强制帧内编码方法的示意图。

图4A至图4C是说明本发明的强制帧内编码方法的示意图。

图5是图像帧编码顺序的说明图。

图4A至图4C表示用本发明的强制帧内编码方法进行编码的帧。首先，用图4A的第“j”帧沿横向帧设定被强制帧内编码的MB列，该MB列沿纵向有一定间隔。如下面说明的图5所示，图像数据沿纵方向即从上到下的方向进行编码。如果用这种方式对第“j”帧完成编码，然后如图4B所示把下一帧即第“j+1”帧被强制帧内编码的MB列下移一列。同样，当第“j+1”帧完成编码时，如图4C所示把第“j+2”帧被强制帧内编码的MB列再下移一列。

图5表示放大的图4所示的被强制帧内编码的第“j”帧，像原来那样，编码方向是横向时，被强制帧内编码的数据量变多，经编码的信息量的变化剧烈。因此，在本发明中，如果完成对帧的宏数据块列的编码就沿编码方向进行对右侧的宏数据块列的编码，而且，各宏数据块列沿从位于最上端的宏数据块开始到位于最下端的宏数据块的顺序进行编码。如果，按照这样的本发明，由于编码方向是纵向，在如图4所示的强制帧内编码的情况下，被码的信息量的变化就变小。也就是说，由于被编码的各宏数据块列的数据量大体保持均匀一致。所以，本发明的编码装置可以容易地控制缓冲器15（图1所示）。

为了在装置中具体实现前述的本发明的特征，就要求把输入到原来的编码器的图像数据的输入顺序改变为本发明的输入顺序。即：原来的编码装置按横方向的顺序读出图像帧上宏数据块，而按照本发明的可能的装置则是按如图5所示的纵方向读出图像帧上的宏数据块。

对本领域普通技术人员来说，把本发明的特征适用于图1A和图1B的一般的装置中进行图像数据的编码和译码是显而易见的。因此，本领域的普通技术人员可以把本发明的特征具体实现为各种实施例。

如上所述，按照本发明的强制帧内编码方法，由于被强制编码的宏数块列沿纵向设置得相互有一定间隔，所以比沿垂直方向形成被强制编码的宏数据块列的原来的方法能更迅速地复原原来的图像。不仅如此，由于宏数据块的编码方向设定为纵方向，所以对各宏数据块列的数据量能保持均匀一致，从而可以容易地控制传送缓冲器。

Claims (5)

1、一种把分割为规定大小数据块单位的图像数据有选择地帧内/帧间编码的方法中的强制帧内编码方法，具特征是包含以下步骤：

按图像帧的纵方向顺序输入构成图像帧的数据块群；

把被输入的数据块有选择地进行帧内/帧间编码，对横向相互鄰接配置的数据块列进行强制帧内编码；以及

每次完成一帧图像数据的编码后，移动前述被强制帧内编码的数据块列。

2、根据权利要求1的强制帧内编码方法，其特征在于前述输入步骤一旦对构成图像帧的一条宏数据块行的输入结束，就开始对输入完了的宏数据块行右侧位置的宏数据块行输入。

3、根据权利要求2的强制帧内编码方法，其特征在于前述的编码步骤使每帧产生多个被强制帧内编码的数据块列来进行编码。

4、根据权利要求3的强制帧内编码方法，其特征在于前述的数据块列移动步骤对被强制帧内编码的数据块列，每帧移动大约一个数据块列的间隔。

5、根据权利要求4的强制帧内编码方法，其特征在于前述被强制帧内编码的数据块列由构成图像帧的一行的多个宏数据块构成。

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