TW201035911A - Video processing method and video processing device - Google Patents
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Description
201035911 NVT-2008-114 30257twf.doc/n 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種動態影像處理方法及動態影像處理 器’且特別是有關於一種動態影像壓縮方法及動態影像壓縮處 理器。 【先前技術】 在傳統的動態影像處理方法中，動態影像中每一個晝面 O (frame)首先將分解成為多個巨集區塊(macroblock，MB)，並將 整個壓縮程序拆解成多個階(stage)，其中每一階負責處理不同 壓兔目程序，例如移動估測(m〇ti〇n estimation)、離散餘弦轉換 (discrete cosine transform, DCT)、可變長度編碼(variable length codmg，VLC)、重建(reconstruction)等等。據此，動態影像處理 益可以设§十具有多個處理裝置(pr〇CeSS〇r)，每一個處理裝置負 責每一階。進一步而言，動態影像處理器的設計上，在多個處 理裝置部分可以設計成管線化(pipeline)的硬體架構，換句話 ◎ 5兑，母一個處理裳置為一個管線階(pipeiine stage)。於是當動 態影像處理器執行動態影像處理時，同一張晝面(frame)的多個 巨集區塊則會依序送入管線化的多個處理裝置，當每個管線階 各自處理完一個巨集區塊所需的壓縮程序後，再將處理完的資 料送到下一個管線階。這個可處理巨集區塊的管線階稱為巨集 區塊管線(MB pipeline)，每一階稱為巨集區塊階(MB stage)。 在動怨景{像處理過程中’移動估測的功能為依據巨集區塊 在欲編碼晝面的位置’進而在參考晝面(reference frame)中界定 搜尋視窗(searchwindow)的範圍，並且在搜尋視窗中找尋一個 參考區塊(reference MB)，其中參考區塊與巨集區塊的差異最 3 201035911 NVT-2008-114 3〇257twf.doc/n J而巨木區塊與參考區塊的位移值為移動a θ / vector)。由此可知，/ ^ ^位移值為私動向量（motion 會針對記«作大轉^_處理裝置 使用的記憶體頻寬變顯得重二更'進二移動估測所 =理器僅能對單張晝面進行=二=== 亚且在大量資料的讀取與寫入部分也無法達到節省二 估測的記憶體頻寬。 吃』即令移動 0 【發明内容】 本發明之示範實糊提供—種錢影像 動態影像處理器耗接於缓衝裝置，動=傻= 益從緩衝裝置讀取多個欲編碼晝 窗^二 ，理器中的處理裂置針對多個巨集區 中多個巨集區塊在多個欲编音 估测’其 (co-located) 〇 夕個奴編碼晝面中具有-致位置 ，發明之示範實施例提供—種動態影像處理器 包括處理裝置與影像編瑪器，處理裂置n ◎面中母個欲編碼晝面讀取多個固奴為碼！ 收多個F隹集&鬼而衫像編碼器用以接 夕個巨本Q塊亚進仃衫像編鍵理，其中多個 個欲編碼晝面中具有一致位置。 ’、°° 夕 之示範實施例提供—種祕影像處理方法，包括以 下的乂驟.⑷自緩衝裝置讀取多個欲編碼晝面， 碼晝面包括多個巨集區塊；（b)自緩f置$ 二母们奴、扁 i中㈣ 衝?貝取X個搜尋視窗， ”中X為大於G的正整數，（e)核絲置巾 的第/個欲編碼晝面的第，巨隼㈣在』=欲、、扁碼晝面 動估測;⑷在處理裝置中，;視窗進行移 夕個奴編碼旦面的第y個欲編碼晝 201035911 NVT-2008-114 30257twf.doc/n 面的第n個巨集區塊在X個搜尋視窗進行移動估測。 在本發明之一示範實施例中，上述之/不等於/。 在本發明之一示範實施例中，上述之第w個巨集區塊在第/ 個欲編碼晝面的位置與第《個巨集區塊在第7•個欲編碼晝面的 位置為一致。 在本發明之-示範實施例中，上述之多個欲編碼晝面無資料 相依性。 .....
O o 在本發明之-示範實施例中’上述之移動估測用以獲得多 個巨集區塊所對應的多個參考區塊與多個移動向量。 在本發明之-示範實施例中，上述之步驟⑻包括以下步 驟：⑹顧處雜置在X個搜尋視窗尋找參考區塊，其中參考 區塊與第⑺個巨集區塊的差值最小；（f)計算移動向量^中 移動向量為第m魅⑽塊與參輕塊的位移值。 在本發明之-示範實施例中，上述動態 執行步驟(_倾⑻。 mu “在”示範實施例中’上述多個欲編碼晝面為多個B 晝面、多個P晝面、或及其組合。 /本發明^範實麵提供—種動態影像處理器緩 =置，動態影像處理ϋ自緩衝裝置讀取多個欲編^面，、立 中母個欲編碼晝面包括多個Ε集區塊，動態 ^ _ 憶裝置與纽裝置。記財置用理。。包括°己 窗，盆中X為*於0沾xif 衝裝置存取χ個搜尋視 的第f個欲編碼晝面的第w個巨π 砍編碼晝面 動估測，並針對多個欲編碼蚩 _ 固進盯私 丄 碼畫面的第/個欲編碼書面的筮”個 巨集區塊在X個搜尋視窗進行移動估測。〜面的第《個 本發明之示範實施例提供—種動態影像處理方法，包括以 5 201035911 NVT-2008-114 30257twf.doc/n I步驟.（a)處理裝置自户慨，編碼晝面中每個欲編瑪晝面讀取 第/個巨集區塊，其中每個欲編碼晝面括多個巨集區塊，為 大於1的正整數；⑻將多個第/個巨集區塊送至^編碼^ 在本發明一實施例中，上述每個欲編碼晝面之第/個巨集 區塊在每個欲編碼畫面的位置為一致。 /、 、在本發明之-喊實施射’上魏態影像處理方法更包 括以下步驟：（C)處理裝置讀取x個搜尋視窗，发中X為大於〇 0 搜号視囪進行移動估測。 在本發明之-示範實施例t，上述動態影像處理方法 執行步驟(a)與步驟(b)。 複 本發明之示範實施例提供—種動態影像處理器，包括 編民i影像編碼器。處理裝置用以自尸個欲編碼晝面中每個欲 、=旦面讀取第/個巨集區塊，其中每個 =二 =;處數:像編碼_接： 外，由於動態影像處理器的設計上 、 *此之 I置，因此多個處理裝置在單位;二：理 時對多張晝面同時作it sfe體頻寬之外，並且可以同 範每上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特汽-乾仏例，並配合所附圖式作詳細說明如下。 牛不 201035911 NVT-2008-114 30257twf.doc/n 【實施方式】 八組ί =影像處理的過程t，·、影像中每—個書面首先將 ^成為多個巨集區塊，而分解的示意圖如旧所^，^ ::可分㈣〜^，而分解的順序為么 ^(raster order) 〇 , 2成夕個階’如圖2所示的動態影像處了 餘弦轉換204與可變長度編碼2〇6。據此， 放 ❹ 將巨集區塊Wi依序輸人f。aa= 結果輸出至_ f料Da㈤ut。 ㈣一/像處理的 在欲理過程中，移動估測的功能為依據巨集區塊 f人'扁碼旦面的位置’進而在參考晝面中界定搜尋視 -在搜尋視窗中找尋—個參考區塊。參見圖3，圖3= 圖。欲編碼晝面3。2中包括巨集區二: =考旦面304中包括了相對巨集區塊谓 〇 ^ 304 ^ 3〇6 ^4；： 的立晋It同。參考晝面綱根據相對巨集區塊_所在 為在ί = ”搜尋視W 3〇8的範圍。據此’移動估測的功能 奸Γ中找尋一個參考區塊312’其中參考區塊312 了減估測會針對記憶體作大量資料的讀取與寫入，為 利用ϋ 2寬的需求’因此在搜尋視窗的設計上採用重覆 π用的叹叶方式，進而減少記憶體 圖所不。圖4中多個晝面是以循序的方式傳輸，其中欲 201035911 jnv ι-κυυδ-ιι4 30257twf.doc/n 編碼晝面fl與欲編碼晝面f2為B晝面，並且欲編碼晝面打 與欲編碼晝面£2之間的關係並無資料相依性以吻 dependence)，而參考晝面f0與參考晝面乜為卩晝面。欲編 晝面之間的資料相依性為所屬技術領域巾具有通常知識 熟知，於此不贅述欲編碼晝面之間的資料相依性。欲編碼晝面 fl包括巨集區塊搬’而巨集區塊術進行移動估測時會利 到參考晝面f0中的搜尋視窗w0與參考畫面β中的搜^ w3。另一方面，欲編碼晝面fl包括巨集區塊4〇2，且巨集 塊402在欲編碼晝面fl的位置與巨集區塊4〇4在欲 £2的位置為-致位置，因此巨集區塊撕進行移動估測時= 用的多個搜尋視窗會與巨集區塊術所利用的相同 尋視窗w0與w3。 ’疋设 〇 根據上述之示範實施例的說明，多個欲編碼晝面中 巨集區塊所佔的位置若為—致位置，且多個欲編碼書面】 無資料相依性時，則多個巨集區塊在進行移動估測日村以利; 相同的多個搜尋視窗。換句話說，多個搜尋視窗從緩衝 緣^讀取至記憶裝置(未!會示)時，這些多個搜尋視窗料以^ 予夕個欲編碼晝面進行移動估測。更進一步而言，回泉昭Q ^於動態影像處理主要程序可拆解成多個階，因此動離0象 處理器的設計上可採用具有管線化的多個處理裝置。 述，本發明之一示範實施例動態影像處理器的方塊圖如圖 7JT ° * 參見圖5 ’動態影像處理器5〇2输於缓衝裝置綱 動恝影像處理器5〇2包括記憶裝置5〇8、直 ^(direct memory access interface)D^ _，其中動態影像處理器502透過記憶器; 201035911 NVT-2008-114 3〇257twf.doc/n DMAIF對緩衝裝置5〇4做快速記憶體資料存取，並將讀取的 資料暫存於記憶裝置508，以利影像編碼器5〇6的處理。此外 影像編碼器506的處理結果亦可以透過記憶器存取控制介面 DMMF輪出至緩贼置5G4。另_方面，由於減影像處理 主要程序可拆解成三個階，因此在影像編碼器5()6的設計上每 I1白配置一個處理裝置，也就是處理裴置mP〇〜mP2，1中處 理裝置mP0執行移動估測，處理裝置_執行離散餘弦轉換， 而處理裝置mP2執行可變長度編碼。 〇 動態影像處理器502的設計上採用具有管線化的多個處 理ί置，並且依序接收與處理多個巨集區塊，因此動態影像處 理器502在執行動態影像處理的時序上可以用管線階來描 述。參見圖6 ’圖61會示依照本發明之—示範實施例的動態影 像處理器的管線階時序圖。圖6中每一個方塊代表處理裝置所 要處理的巨集區塊，而數字對(f，n)代表著欲編碼晝面f中的第 η個巨集區塊。舉例而言，數字對阳)代表欲編碼畫面乜中 的第1個巨集區塊，或可稱為巨集區塊阳），餘此類推。 參見圖5與® 6。® 6中巨集區塊階MBStageO代表處理 裝置mP〇執行其功能，巨集區塊階施Stagel代表處理裝置 mP1執行其功能，而巨集區塊階MBStage2代表處理裝置mp2 執行其功能。巨集區塊階MBStageO依時間順序來看，處理裝 置mPO首先處理巨集區塊(fl，〇)，接著處理巨集區塊㈤,〇)，餘 此類推。更進—步而言，巨集區塊(Π，〇)在欲編碼晝面fl中的 位置，與巨集區塊(ί2,0)在欲編碼畫面Ω中的位置為—致位 置，因此這兩個巨集區塊在進行移動估測時所利用的多個搜尋 視窗會為相同。換句話說，當巨集區塊_)所利用的多個搜 尋視窗從緩衝裝置504讀取至記憶裝置508時，這些多個搜尋 201035911 χΝνι-^υυ〇-ιι4 30257twf.doc/n 視窗將可以給巨雜塊(fl，0)與巨集區塊⑹，〇)使帛，亦即巨隹 區塊(£2,0)進行移動估測時，無須再次讀取多個搜尋视介，= 以節省移動估測的記憶體頻寬。 固 另一方面，基於管線化的設計，當處理裝置_處理 集區塊(fl，0)完畢之後’處理裝置mP1將接續處理巨隹 (fi，〇) ’待處理裝置mP1完畢之後，處理裝置mP2在接^理 巨集區塊(fl，0)。據此，動態影像處理器5〇2在執能二 處理時’處理裝置mpi〜禮在單位時間τ内可以有效^ ο 時執行個別功能，除了節省移動估測的記憶體頻寬 = 可以同時對多張晝面同時作處理。 w 本發明所減的㈣影像處理方法除了可以處 面’亦可處理交錯式(interlaced)晝面。參見圖7，圖7 ς ，本發明之另-示範實施例針對交錯式畫面在ρ晝“動二 影像處理方法的示意圖。本示範實施例中，ρ晝面Μ J 晝面f6與場晝面fz為欲編碼晝面，且多個 = ❹ :=。=畫面叫畫面，與場畫面^ ς據此’琢旦面拓的巨集區塊7〇〇與場晝面 ㈣=測時’皆會利用種 ’由於巨集區塊在場畫面 區塊701在場晝面f7的位置皆為缺私班 罝興巨集 盘巨隼區换701 H 位置，因此巨集區塊7〇〇 ”巨集Q塊701在進仃移動估測時所 =二尋視窗w4與場晝面f5中的搜尋:二:=您 二尋视窗w5從緩衝裝置504讀取至記.it ^巨隹區Ϊ 7 0 I4與搜尋視s w5可以給巨集區塊· 移動二的記憶體頻寬:須再次讀取多個搜尋視窗，俾以節省 201035911 NVT-2008-114 3〇257twf.doc/n 參見圖8 ’圖8繪示依照本發 錯式書面在B書面的月之另不乾貝砭例針對交 Ϊ 動㈣像處理方法的示意圖。P查面P2 包括％晝面f4與場晝面朽卬圭 旦面P2 f7，B畫面B2包括場書面包㈣旦面仿與場晝面 場晝面fl〇與場晝面山。太：、^面，而B晝面抝包括 铲鎞踩查；: 本不乾實施例中，場畫面f8〜fl!為 _二書編碼晝面之間無資料相依性。而場晝面 肺隹據此’在進行移動估測時，場晝面f8〜fU中 ο ^ =塊_〜8〇3將會利用到場晝面㈣。更進 由於巨集區塊800為土县圭 y ^ ^ 面妁的付署H隹在r^里面岱的位置、巨集區塊卯1在場晝 803 /γ金 木區塊802在場晝面fio的位置、巨集區塊 ulT自fl 1的位置料—致仇置，13此巨集區塊800〜803 ，丁多動估測時所利㈣尋範圍“場晝面f4〜n中的搜尋視 =w W7。換句话說’搜尋視窗冰w7從缓衝裝置綱讀取 =憶裝置508時，搜尋視窗w4,7可以給巨集區塊_〜8〇3 ’ EU匕在本示範實施例中’當具有一致位置的巨集區塊越 夕、▲進行移動估測節省的記憶體頻寬將更為可觀。 ❹ 夢見圖9’圖9!會示依照本發明之另一示範實施例的動態 心像處理盗的官線階時序圖。如同上述圖6所述，圖9每—個 ^塊代表處理裝置所域理岐無塊，而數轉(f，η)代表著 =晝面f中的第集區塊。舉例而言，數字對(阳)代表場 晝面诉中的第！個巨集區塊，或可稱為巨集區塊(阳），餘此 類推。另一方面，巨集區塊階MBStageO〜MBStagel所代表處 理^置亦如同圖6所述。更進一步而言，由於巨集區塊仇〇) 在場晝面f8中的位置、巨集區塊(四，〇)在場畫面仿中的位置、 巨集區塊(fl〇,〇)在場畫面fl〇中的位置與巨集區塊(fll，〇)在場 晝面fll中的位置為一致位置，因此這四個巨集區塊在進行移 11 201035911 invi-zw〇-114 30257twf.doc/n 動估測時所利用的多個搜尋視窗會為相同。換句話說，各巨隹 區塊(f8，G)所利用的多個搜尋視窗從緩衝裝置％ 二: ^置508時，這些多個搜尋視窗將可以給巨集區塊 巨集區塊_，0)與巨集區塊 t狡ΓΡ巨集區塊_)、巨集區塊⑽，〇)與巨集區塊(fl 1，〇) 進订移動估測時，無須再次讀取多個搜尋視窗，因此本示 施例所設計的動態影像處理方法與動態影像處理器，除了可二 ο 估測的記憶體頻寬之外’並且可以同時對多張晝面同 本發明所設計_態影像處理方法與動態影像 處里态，根據夕個巨集區塊在多個欲編碼晝面具有一致位置 〇 ΐ性i因此在設計移祕_，緩衝裝題須—次讀取多個搜 哥^窗二便可以讓多個巨集區塊進行移動估測使用。更進—步 而言，當具有—致位置的巨集區塊越多時，進行移動估^ ϋ隐體頻見將更為可觀。除此之外，由於動態影像處理器的 二計士採用具有管線化的多個處理裝置，因此多個處理裝^在 單位Ν·間内可以有效率地同時執行個別功能，除了節省 測的記憶體頻寬之外，並且可以同時對多張畫面同時作處理。 —雖然本發明已以多個示範實施例揭露如上，然其並非用以 限疋本發明’任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不 本發明之精神和範圍内，當可根據上述之示範實施例所教導 ===作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍 田祝俊附之申鮰專利範圍所界定者為準。 12 201035911 Ν V 1-2υυ8-114 30257twf.doc/n 【圖式簡單說明】 圖1是晝面分解成巨集區塊的示意圖。 圖2是動態影像處理主要程序分階圖。 圖3是移動估測的示意圖。 ^ 圖4是依照本發明之一示範實施例針 影像處理方法的示意圖。 ，、旦面的動恶 塊圖圖5疋糾、本發明之—不範實施例動g影像處理器的方 ο 管線ί時6序是圖依照本發明之一示範實施例的動態影像處理器的 圖7是錢本發明之-賴實齡_技料晝 思面的動態影像處理方法的示意圖。 — 圖8是依照本發明之—示範實施例針對交錯式晝面在β 思面的動態影像處理方法的示意圖。 ^ 9是依&、本發明之另―不範實施例的動態影像處 的官線階時序圖。 〔主要元件符號說明】 1〇〇 :晝面 b〇〜、bn、306、310、402、404、（f,n)、700、701、800〜803 : 枝集區塊 2〇〇 :動態影像處理主要程序 202 :移動估測 204 :離散餘弦轉換 206 :可變長度編碼
Dataln :輸入資料 DataOut :輸出資料 302 :欲編碼畫面 304 :參考晝面 308、w0、w3〜w7 :搜尋視窗 312 :參考區塊 502 :動態影像處理器 506 :影像編碼器 mPO〜mP2 :處理裝置 Π〜fll :場晝面 B晝面：B0〜B3 201035911 jn ν χ-^υυδ-ιι4 30257twf.doc/n 314 :移動向量 504 :緩衝裝置 508 :記憶裝置 T :單位時間 P書面：P0〜P3 DMAIF :直接記憶器存取控制介面 MBStageO〜MBStage2 :巨集區塊階
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Claims (1)
- 201035911 NVl-2UU»-il4 30257iwf.doc/n 七、申請專利範圍： 1. 一種動態影像處理方法，包括： (a) 自一緩衝裝置讀取多個欲編碼畫面，苴 晝面包括多個巨集區塊； ~ 母個欲編碼 (b) 自該缓衝裝置讀取X個搜尋視窗，发 、 正整數； ，、宁π為大於0的 (c) 在一處理裝置中，該些欲編碼畫面的第/ O 面的第m個巨集區塊在x個搜尋視窗進行移動估奴編碼晝 ⑷在該處理裝置巾，欲編碼畫 面的第《個巨集區塊在X個搜尋視窗進行移動估則編碼晝 2. 如申請專利範圍第！項所述之動態處方 中ζ·不等於|王乃去，其 3. 如Μ專職_丨賴述之動態影像處理 =個巨集區塊在第ζ·個欲編碼晝面的位置與第 ^ 塊在弟_/個欲編碼晝面的位置為一致。 巨木& 中^等請專利範圍第3項所述之動態影像處理方法，其 中兮專利範圍第1項所述之動㈣像處理方法，1 中。Λ二机、、爲碼晝面無資料相依性。 移二二Μ概轉1項所動g影像處理方法，該 個移動=以獲得該些巨集區塊所對應的多個參考區物 步驟請專利範圍第i項所述之動態影像處理方法，該 中該該處理裝置在Χ個搜尋視窗尋找—參考區壤，其 考區塊與第W個巨集區塊的差值最小；以及 15 201035911 IN ν 1-ζυυο-ι ι4 30257twf.doc/n 與該=’。射鄉㈣量料，巨集區塊 中該項所述之動態影像處理方法，其 ο 中，該些欲編碼晝面為多個ϋ象處理方法，其 ίο. -鶴態影像輪器，輕胁 ϊ處理器自該緩衝裝置讀取多個欲編碼書面影 晝面包括多個巨集區塊，該動態影像處理器包括中母们奴、、扁瑪 —記憶裝置’用以自該緩衝萝罟左.^ 4大於〇的正整數；以及域置存取讀搜尋視窗，其中 ^處理裝置’針_些欲編碼晝面的第⑽欲編碼晝面的 編=巨⑽塊在x個搜尋視窗進行移動估測，並針對該些欲 窗編碼晝面的第讀巨集區塊在X個搜尋視 11<如情專郷圍第1G韻述之_ ❹ 中Z不等於j。 - 12. 如中料利範圍第1G項所述之動態影像處理器，复 祕—Γ個錢區塊在_z個欲編碼晝㈣㈣鮮"個巨隼區 鬼在第7個欲編碼晝面的位置為一致。 ” 13. 如帽專利範圍第12項所述之動影 中不等於y。 其 14·如申請專利範圍第10項所述之動態号處 其中該些欲編碼畫面無資料相依性。勤一像處理方法， 如中請專利範圍第1G項所述之動態影像處理器 私動估测用以獲得該些巨集區塊所對應的多個參考區塊與; 16 201035911 in v ι-^,υυο-j 30257twf.doc/n 個移動向量。 16. 如申請專利範圍第10項所述之動態影像處理器，其 中’該些欲編碼晝面為多個B晝面、多個P晝面、或及其組 合。 17. —種動態影像處理方法，包括： (a) —處理裝置自；7個欲編碼晝面中每個欲編碼晝面讀取 第/個巨集區塊’其中每個欲編碼晝面包括多個巨集區塊，p 為大於1的正整數；以及 o (b) 將該些第/個巨集區塊送至一影像編碼器。 18. 如申請專利範圍第17項所述之動態影像處理方法， 其中每個欲編碼晝面之第z•魅無塊在每個欲編碼晝面的位 置為一致。 19. 如申凊專利範圍第17項所述之動態影像處理方法， 更包括： ⑻該處理裝置讀取χ個搜尋視窗於〇的正 整數；以及 o 〜麵种’將該些第ζ·個巨集區塊在χ個搜 哥視窗進打移動估測。 20. 如申睛專利簕图笛n 其中，該動態影像處項所述之動態影像處理方法， ή 法重複執行步驟(a)與步驟(b)。 21. 種動怨影像處理器 一處理裝置，用以白. 取第/個巨集區塊，复中^欲編碼畫面中每個欲編碼畫面讀 P為大於1的正整t $個欲編碼晝面包括多個巨集區塊， 編碼處理。些第丨健賴塊並進行影像 17 201035911 γμ v L-ζυυδ-ι 30257twf.doc/n 22. 如申請專利範圍第21項所述之動態影像處理器，其 中每個欲編碼晝面之弟/個巨集區塊在每個欲編碼晝面的位置 為一致。 23. 如申請專利範圍第21項所述之動態影像處理器，其 中，該處理裝置用以讀取X個搜尋視窗，其中X為大於〇的正 整數，而影像編碼器針對該些第/個巨集區塊在X個搜尋視窗 進行移動估測。18
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