TW200816083A - Method for saving interpolation data - Google Patents

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TW200816083A TW095134555A TW95134555A TW200816083A TW 200816083 A TW200816083 A TW 200816083A TW 095134555 A TW095134555 A TW 095134555A TW 95134555 A TW95134555 A TW 95134555A TW 200816083 A TW200816083 A TW 200816083A
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Description

200816083 P52950029TW 21276twf.doc/e 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於在視訊編碼與解碼系統中的補差點運 算_Φ〇ω〇η)，且特別是關於視訊編 中 補差點資料儲存方法。 π 【先前技術】 在目前視訊編碼與解碼系統中，動態估計(福譲 esdmat随)具有1/2、1/4、1/8點之精準度，而此非整數點 不存在於外粒㈣之巾’為_存在外部記丨t體之整數 點計算而來。所以在視訊、_鱗，統巾，無論動態估 計或動態補償(motion C〇mpensation)，只要涉及非整數點的 動態向量(motion vector)，都會使用補差點運算。 舉例而言，如® 1所示，在Η·264視訊系統規格中， 其1/2點位置像素(pixel)之值為利用六組係數(犯饰)之有 限脈衝響應濾波器(finite impulse response，簡稱為HR)所 计异出來。圖1當中，白色方塊（如A、b、C、D等）表 示整數點位置，而内含線條的方塊（如aa、bb、h、m等） 表示需要補差點運异的1/2點位置。b點位置像素之值為 异式(E-5F+20G+20H-5I+J)/32之值取整數值。h點位置像 素之值為算式(A-5C+20G+20M-5R+T)/32之值取整數值。 由上述异式得知，計异1/2點位置像素之值需4個乘法運 算。以目前最為普遍的影像格式CIF格式（c〇mm〇n mtemiediate format，簡稱 CIF)而言，每一晝面（frame)具有 352*288個像素，計算CIF格式所有1/2點位置像素之值 5 200816083 P52950029TW 21276twf.doc/e 需（703*575-352*288(整數點))*4二 1，211，396 個乘法運算， 約120萬個乘法運算；計算所有ι/8點位置像素之值約需 5000萬個乘法運异。其中1/4點位置像素之值可以利用加 法态與位移器，因此不列於評估。此外，在Cif格式中， 所有1/2點位置具有703*57孓352*288(整數點）二3〇2,846 個像素，即表示儲存所有1/2點位置像素之值約需2% Kbytes之記憶體空間；儲存所有1/8點位置像素之值約需 6Mbytes之記憶體空間。由於補差點為利用外部記憶體儲 存之整數，推演而來，若考慮外部記憶體頻寬為位元， =了計算1/2、1/4及1/8點位置像素之值，各需抓取整 固旦面的整數點貧料，也就是要抓取y 6 = 76032 次。 . — 由上列敘述可知，在視訊編碼與解碼系 差點之運算量與所需儲存補差點之記憶體 =補 而且需多次讀取儲存整數點之外部記憶體。頓極大’ 【發明内容】 本發明提供-_差點:賴儲存方法， 存在於快取記憶體㈣e)中，藉“， r體空一式藉 本發明之一較隹告7丨从 vector避⑽職)的大=列為利用動態向量差（m0ti〇n 大小分佈比例來分析影像，藉以決定_ 200816083 P52950029TW 21276twf.doc/e 5存,存在於絲記憶體之空間大彳、。補差點為利用-動 ^向i找到參考晝面之巨集區塊(111&(^〇31〇^^)，藉以計算出 補差點，而這些動態向量對應參考畫面之聽區塊，在一 般彼此間_性強之影像會有較多重疊之處，因此利用此 二暫存區儲存前些計算過之補差點，避免重複計算之運算 里以及對外部記憶體讀取整數點位置像素之次數。
雕本發明另一較佳實施例為該暫存區存在於快取記憶 之儲存对。利料些補差關應於外部記憶體内的 ^耳座標的小數點部分，將暫存區劃分為多個區域，使用 =些區域儲存非整數點位置的補差點資料。如此不需要保 留整數點位置也能在暫存區内迅速搜尋補差點資料，兼呈 節省快取記憶體空間與提高效率之優點。 /、 為瓖本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 菫下文4寸舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖 作詳細說明如下。 【實施方式】 以下較佳實施例的說明以視訊編碼器或視訊解碼器 =例。本實_的視訊編碼器或視訊解，使用外部記^ =儲存苓考晝面（reference frame)整數點位置像素的資 ^ ’並使_建的快取記憶體做為暫存區，儲存之前計= 過的非整數點位置像素之值。 # 〜若欲降低系統運算量與外部記憶體存取頻率，可以利 用容量較大的快取記憶體儲存計算過的補差點資料，但3 太大的快取記憶體會造成電路面積與價格上的問題。因^ 7 200816083 P52950029TW 2l276twf.d〇c/e 本料例使用相對較小的暫存區，例如❿ 疏位址旋轉的觀念（細節 卩夂口上 體存取頻率，同時也不需要太大的快取 = 實施例中，每當需要—個非整數 差=
;^判斷暫存區内是否儲存這個非整數點的 貝；斗右有储存就直接取出使用，不用重複計算。反 若暫存區沒儲存這_差點 ㈣ 近上述非整數點的整數點資料，沪以.管^ ^取鄰 i複Γΐ 得出的補差點f料存人暫存區，以後就能 圖2纟胃不上述方法的一個範例。請參照圖2，2⑻是 用來儲存補差點資制暫存區。假設目前晝面的某一巨集 區塊根據動態向量MV1對應到參考畫面的非整數點巨集 區塊201 ’而且根據動態向量MV2對應到參考晝面的非整 數點巨集區塊202。計算巨集區$观的補差點資料時， 已將這些補差點資料存入暫存區2〇(μ當需要巨集區塊2〇2 的補差點資料時，兩巨集區塊重疊部分2〇3的補差點資料 可由暫存區200直接提供，不用重複計算。就巨集區塊2〇2 而言，原本需要31*31*4 = 3844個乘法運算，扣掉重疊部 分203之後只需31*4-16*2二368個乘法運算，節省了約 90.4%的計算量。 本實施例的暫存區大小不限定32*32像素。實際上， 本實施例是先統計至少一個視訊資料流(video bitstream)的 動態向量差(MVD: motion vector difference)的大小分布， 8 200816083 P52950029TW 21276twf.doc/e 然後根據上述大小分布決定暫存區的大小。所謂動態向量 差的大小，在此定義為動態向量差的各座標分量的最大 值。例如某個動態向量差為(a，b)，若a大於b，則此動態 向量差的大小為a，否則為b。 本實施例分析三個視訊資料流，其名稱為News、Silent 及Football ’分別可以代表低頻、中頻及高頻的視訊影像。 視訊資料流News主要為播報新聞，其影像移動變化小； 視訊資料流Silent主要為手語動作，其影像移動集中在部 分區域，移動變化較News高；視訊資料流Football為美 式足球運動場景’運動員與球移動變化大。以上三個視訊 資料流皆為CIF規格，分析結果如下列的表丨所示。 MVD<8 像素 8<MVD<16 像素 16<MVD<32 像素 MVD>32 像素 News 67% '—-—-___ 32.9% 0.1% 0% Silent 22% 57% ----—_______ 19% 2% Football 11% 36% -——-_____^ __45% 8% ^--~~~-8% 表1各種視訊資料流之動態向量差分析統計表 表1當中，絕大部分的動態向量差皆小於32像素， 所以本實施例的暫存區大小設定為32*32像素。若集中處 理高頻視訊，可制Μ%像钱暫純；絲巾處理低 頻視口fl、’則丄6 16像素的暫存區就已經足夠。總之暫存區 大小可視動悲向里差的大小分佈比例做調整，例如設定暫 9 200816083 P52950029TW 21276twf.doc/e 存區的最小邊長必須大於所有視訊資料流旦 差當中，一個預設比例的動態向量差。 力恝向置 本實施例的暫存區是二維陣列，會對 -個同等大傾區域，因為暫存區大小有限，=j中 整數點的巨錢塊超出暫魏邊 、免胃有=
存區原本在參考晝面中的對應邊界為训^^^ 考晝面的邏輯座標為(2.5, 3.5)，右下角在失=角在茶 座標為⑽，35.5)，以左上起/2考晝面的邏輯 集區塊祀，其左上角在以二=310可容納巨 19.5) ’右下角在參考晝 細C;標為(18.5, 集區=其，向量計;彳=都疋根據目兩晝面的某-巨 (20二1.5)，:下集區塊325的左上角邏輯座標為 3H)而言，若要:角二輯/標為(36.5,仍)。對目前的邊界 分非整數點會超出：圍1塊兰5的補差點資料’就有部 出暫存區4界，請心在本#制巾，若有非整數點超 非整數點落入軔^二正9存區的起點的邏輯座標，使這個 巨集區塊325 邊界。在圖3的範例’為了容納 從(2.5, ”、、貝料，會將暫存區的起點邏輯座標 移動至320。 至(4·5, 5·5) ’也就是將暫存區邊界從31〇 補差點資料在斬 存區内的真實户許曰存區内的存取是根據其真實座標，暫 區的起點移動二π不同於苓考晝面的邏輯座標。每當暫存 ^ ’起點的邏輯座標與真實座標會同步移 10 200816083 P52950029TW 21276twf.doc/e 3叙t,已儲存在暫存區内的補差點資料就不必因為起點 =而跟隨挪移。雜數_真實座標計算方法是，對1 點的每—個邏輯座標，計算此邏輯座標減去起點 ^應物座標加上起點的對應真實座標的結果，以上述 做為此非整數點的此邏輯座標的對應真實座標。、= 勺每個g輯座標是指對應每一個座標車由的不同子座標^ 而上述不同子座標之間的對應關係是指對應同—座標:。 列如圖3的範例中，暫存區邊界31〇的起點 1 起點真實座標為剛。巨集區塊315左上角 耳座&為18·5，將其減去起點的X邏輯座標2.5再加上起 =的X真^座標〇’結果為16，此即為巨集區塊315左上 俨：二气實座標。同理’巨集區塊315左上角的y邏ί座 U.5 ’將其減去起點的y邏輯座標3 5再加上起 y ”貫座標〇,結果為16，此即為巨集區塊315左上角的v 暫存區邊界從310移動至320之後，新的起 隹^軏座払為(4.5, 5.5)，新的起點真實座標為ρ][2]。將巨 =塊315左上角的邏輯座標(18 5, 19 5)減去起點邏輯座 一不[][]。攸上述結果可知，由於起點的邏輯座桿與直 了座湘步軸，同—祕魅在邊界移_後的真實座 “ ί。’因此其補差點資料不必跟隨起點移動而在暫存區 移動起騎置之後，非餘闕真實·仍有可 出，存區界限，例如圖3當中’巨集區塊325右下角的^ 11 200816083 P52950029TW 21276twf. doc/e 實座標細][34]，超出最大可容許 實施例的對策為記f音位妯祐絲L π LJ ϋ 丁个 和㈣MS 轉’如圖4所示，將真實座標 起出暫^右側的非整數點儲存在暫存區左侧，將直實座
;超=區下端的非整數點錯存在暫存區上端，反S =確的:兒，就是若有非整數點的對應某一座標軸的 直C區對應同一座標軸的座標下限，則將此 真貝蘇加上暫存區對應同„座標軸的邊長。反之， 應某一座標軸的真實座標大於暫存區對應同 -限’則將此真實座標減去暫存區對應同 (36 5 例如巨集區塊325右上角的邏輯座標為 F沾，:貫座標為[34][18]’其X真實座標超出暫存 二、X軸上限31，必須減去暫存區的χ轴邊長％，缺後拒 ^周整後的真實座標[_]在暫存區内作存取。同理，且 木區塊325左下角的邏輯座標為(Μ.5，，直 其y真實座標超㈣存區的y軸上限31，= π8]ρ]在暫存，然後根據調整後的真實座標 敫叙請參照圖5 ’在圖5的暫存區500當中，除了非 1、(以X標示）以外，也保留了整數點的儲存位置（以 =示）。這是為了便於在暫存區·之内搜 Ϊ!差點資料’然而這樣會浪費記憶空F心反之，若 即讀取記憶體而不保留整數點位置 的 ==:整數點的儲存位置。為了兼顧記二 广 貝靶例採用如圖5所示的方法，將暫存區剞 12 200816083 P52950029TW 21276twf.d〇c/e 分為多個區域，然後將非整
上述區域。區域5_存以^點資料分散儲存在 非整數點資料，例如511。區座標為整數點的 座標為整數點的非整數 °子/座標為Μ ’ X 令的非整數點都呈貝抖，例如531。如此每個區域 數點空間的記::她 圖5的分區儲存方法是以 區儲存方法也適用於其他種非整數點’’，、、例如^^的^ ΐ:為ίΓ:為42如15個區域钱點的暫存 區域中，每-個非原則是每一個 小數部分，與同一區域的另應：::座標轴的邏輯座標的 轴的邏輯座標的小數二料數點的對應同一座標 每-個非整數點的x邏輯座 1如圖5的區域502中’ 個非整數闕y邏_3、2料料G，而且每一 個區域的非整數㈣部分皆為0·5。此外，每一 相同。例如圖5二 標小數部分的集合為{Q5 Qf =的輕數點的邏輯座 5〇3 Αγ〇, πς, / 久 〇}，區域 502 為{〇, 0.5}，區域 MS為㈣綱，三個區域的集合各不相同。 為Η·26Γ=，=例的實驗結果。本實施例的實驗環境
Silent以及Ρ、Υ刀別測試CIF格式的視訊資料流NeWS、 s H H 〇〇t dl ’比車父國際標準組織(ISO: International Standards 〇rganization)的灸 >号瑪JM8.2以及本實施例的方 200816083 P52950029TW 21276twf.doc/e 法，評估計算1/2點位置像素之值所需的乘法計算量（乘法 運算次數)與每一晝面的記憶體存取量。實驗結果如以下的 表2、表3及表4所示。從下列表格可看咄，本實施例和 習知的JM8.2相比，確實可降低乘法計算量與記憶體存取 頻率。
News JM8.2 本實施例 增進率 乘法計算量 35.7萬/晝面 11.3萬/畫面 68% 記憶體 存取量 148.5 K位元組/ 晝面 49.5 K位元組/ 晝面 66.7% 表2 CIF視訊資料流News的實驗結果
Silent JM8.2 本實施例 增進率 乘法計算量 20.6萬/畫面 8.6萬/晝面 58.5% 記憶體 存取量 148.5 K位元組/ 晝面 65.4 K位元組/ 晝面 56% 表3 CIF視訊資料流Silent的實驗結果
Football JM8.2 本實施例 增進率 乘法計算量 8.7萬/晝面 6.7萬/晝面 23% 記憶體 存取量 148.5 K位元組/ 晝面 117.4K位元組 /晝面 21% 表4 CIF視訊資料流Football的實驗結果 綜上所述，本實施例採用相對較小的暫存區以儲存先 14 200816083 P52950029TW 21276twf.doc/e 前計算的補差點資料，可降低補差點的運 工猶點資料的頻率，而且爾太二卜 ^ :唯二 采用分區域儲存非整數點資料的方 ^ 、、隹持間易的疋址運算，並且避免浪費斬 ^明的應用不限於視訊編碼與解碼，任何^要重曾 參考畫面，也可以取自 陣列。相對於上述的運算系 文 ％、貝枓 部記，，也可以儲存在内建的Γ般記^除了儲存在外 脫離本發明之浐二術領域中具有通常知識者，在不 因此本發明之==圍内’當可作些許之更動與潤飾， 為準3月之保相圍當視後附之申請專利範圍所界定丰者 【圖式簡單說明】 圖 ° 為身又視汛編碼與解碼系統的補 差點運算示意 =2為本發明—實闕的·點資料 圖 為本發明—貫施例的記憶位址旋轉示意 圖。 200 ·快取記憶體的暫存區 20!、202 :巨集方塊 15 200816083 P52950029TW 21276twf.doc/e 203 :巨集方塊的重疊部分 310、320 :補差點資料暫存區在參考晝面的對應邊界 315、325 :參考晝面的非整數點巨集區塊 500 ·補差點貢料暫存區 501、502、503 :暫存區内的儲存區域 51卜52卜531 :暫存區内的非整數點資料 MV1、MV2 :動態向量
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Claims (1)

  1. 200816083 Ρ5295ϋϋ29 丁 W 21276twf.doc/e 、申請專利範圍： 】· 一種補差點資料儲存方法，包括·· 料 判斷暫存區内是否儲存數 若該暫存區已儲在、， 正數”、、占的補差點資料； 以及 料賴㈣資料，則提供該補差點資 若該暫存區未儲存該補 鄰近該非整數點的整數 1 自一記憶體讀取 然後將該補差點資料存入該暫存^叶鼻該補差點資料， 、2·如申凊專利範圍第1項^述 少，、 法’更包括： 、補差點貧料儲存方 若該非整數點超出該暫存 的起點的邏輯座標，^ ’則調整該暫存區 3如由咬击μ F數點洛入該暫存區的邊尺〇 3·如切專· _ 2 日壯^界。 法，更包括： 貝之補差點貧料儲存方 對該非整數點的每 该起點的對應邏輯座標加上該起ζ的十二亥讀座標減去 座標;…果輸非整數點的該邏輯座標的對應真； 右σ亥非整數點的該直實座許 限，則將該直實座η 小於遠暫魏的對應下 #二一貝1才不加上该暫存區的對應邊長； 了該非整數點的該真f座標大於該暫存區 、!將该真實座標減去該暫存區的對應邊長；以及… 使用4非整數點的上述真實座標存取該暫存區。 4.如申請專利範圍第1項所述之補差點資料儲存方 17 200816083 P52950029TW 21276twf.doc/e 其中《差點㈣儲存方料―運算线執行，該斬 -1=存在該運算㈣的—快取記紐，儲存該些整數i -貝料的該記憶體為該運算系統的外部記憶體。~數‘、，，占 法 專利第4項所述之補差點:#料 中，系統為視訊編碼器或視訊解碼器。 法 =請專利範圍第5項所述之補差點資料儲存方 及統計至少一視訊資料流的動態向量差的大小分布；以 =述大小分布決定該暫存區的大小。 法，量^^ 座標分量的最大值。的大小為該動態向量差的各 8·如申請專利範圍第7 法，此外該些動態向量差，中員：述之補差點資料儲存方 差的大小小於該暫存區的;:邊二：貝設比例的動態向量 9·如申請專利範圍n 法，其中該些整數點資料來自!^之補差，料儲存方 10·如申請專利範圍第9 ·木區塊的一芩考晝面。 態向量計算得出。 主払疋根據該巨集區塊的一動 u.—種補差點資料儲存方法，包括. 將—暫存區劃分為多個區域；以及 使用该些區域儲存多個非整數點的補差點資料·， 18 200816083 P52950029TW 21276twf.doc/e 丄数點的母1科度孫 =申請專利範圍第n項所述之補差點資 的隹义/母一上述非整數點的每—邏輯座標的小數^八 的集合與不同區域的另—上述非整數點的每分 小數部分的集合皆不相同。 耳座軚的 請專利範圍第n項所述之補差點資 中該補差點資料儲存方法應用於視訊編碼或視二 法，更=括申r專利乾圍弟13項所述之補差點資料儲存方 及統δ十至少一視訊資料流的動態向量差的大小分布；以 =據上述大小分布妓轉存區的大小。 I5.—種補差點資料儲存方法， 將-暫存區劃分為多個區域； 使用該些區域錯存多 _，每-上述非整數點的々」:數點的補差點資料’其 區域的另—上述雜數點t讀隸的小數部分與同- 同; ”、、、1應邏輯座標的小數部分皆相 右一特定非整數點的補 區，則直接提供該補差點資料^及貝#已錯存於該暫存 若該暫存區未錯存該特定非整數點的補差點資料，則 19 200816083 P52950029TW 21276twf.doc/e 記憶體讀取鄰近該特定非整數點的整數點資料，據以 计异點貧料’然後將該補差點資料存人該暫存區。 16.如f料利範圍第15項所述之補差點資料儲存方 法，其中，該暫存區儲存的每一上述非整數點的每一邏輯 f標的讀部分㈣合與不同區域的H料整數點的 每一邏輯座標的小數部分的集合皆不相同。 法，=請專利範圍第15項所述之補差點資料儲存方 ^斗寸疋非2數點超出該暫存區的邊界，則調整該斬 =起點的邏輯座標，使該特定非整數點落入』;= 法，17項所g補差點資料儲存方 減去數點的每—邏輯座標，計算該邏輯座標 結果，邏輯f標加上該起點的對應真實座標的 應真實座標； 為疋非整數點的該邏輯座標的對 若該特定非整數點 應下限，則將該直、、4真實座標小於該暫存區的對 若該特定非Γ數加上該暫存區的對應邊長； 應上限，則將該真每庙’、、遠真實座標大於該暫存區的對 使用該特定非減去該暫存區的對應邊長；以及 19.如申請專述真實賴麵該暫存區。 法’其中該補差點資料财項所„”料儲存方 子方法由一運异系統執行，該暫 20 200816083 P52950029TW 21276twf.doc/e 存區儲存在該運算系統的一快取記憶體，儲存該些整數點 資料的該記憶體為該運算系統的外部記憶體。 20.如申請專利範圍第19項所述之補差點資料儲存方 法，其中該運算系統為視訊編碼器或視訊解碼器，而且該 補差點資料儲存方法更包括： 統計至少一視訊資料流的動態向量差的大小分布；以 及 根據上述大小分布決定該暫存區的大小。 21
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