^34754 A6 _____B6 五、發明説明（i ) 發明背景 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .本發明與數位資料之壓縮有闞，特別是與在移動補償數 位視頻系統中圖素内插的方法與装置有關。 電視信號傳統上係依不同國家採行之不同標準，K類比 形式傳送。例如美國即採用國際電視系统委員會（a HTSC〃）之標準。大多數的歐洲國家則採用相位交變線（ P A L )或 S E C A Μ 標準。 電視信號以數位傳输可較類比技術以遠較其為佳的品質 傳送視頻與聲頻服務。數位傳输架構對於纆由一有線電視 網或由衛星至電視之分支及/或直接到家庭之衛星;電視接 收器予Μ傳送之電視信號特別有利。數位電視傳送器及接 收器系統預料將如數位雷射唱片在聲頻工業中已大部取代 類比錄音帶的情形一樣，取代現有的類比系統。 在任何數位電視系統中都必須傳送大量的数位資料·特 別是應用於高解像度電視中（> HDTV")時。在一數位電 視系統中，一用戶經由一具接收器/解碼器接收提供用戶 轚頻，視頻及資料的数位資料串。為盡可能有效利用可獲 得之無線電頻帶，將數位電視信號壓縮Μ將必須傳输之信 號量減至最小是有利的做法。 經濟部中央標準局R工消费合作社印製 電視信號中視頻的部份係由一系列的視頻圖框〃所姐 成•這些圖框一同提供一移動景像。在數位電視系統中， 一視頻圃框的每一條線均由一-糸列稱為^圖素"的數位資 料位元構成。電視信號的每一視頻圖框均需要大量資料予 Μ界定。例如，若依HTSC解像度，每一視頻画框均須7.4 百萬位元的資料。這是假定每一三原色一紅，綠，藍皆使 一 3 一 82.3. 40,000 本紙張尺度適用中國Η家標準（CNS>甲4规格（210 X 297公» > 34754 A6 B6 2、 五、發明説明（） 用480條線顥示且每條線有640個圖素，Μ 8位元來表示 其強度值。高解析度電視實際上需要更多資料Μ提供毎一 個視頻圖框。為應付如此大量的資料，特別是在HDTV應用 中，資料必須壓縮。 視頻壓縮技術使得數位視頻信號可在傳统通信頻道中作 有效傳输。這種技術利用壓縮演算法，這些演算法則利用 相鄰圖素間之相關關係，Μ導出一代表一視頻信號中重要 資訊的更有效方式。最具威力的壓縮条統不僅利用空間上 的相關，更利用相鄰圖框間的相似性來更進一步精I®資料 。在這類系統中•微分編碼用來傳输一實際圖框與該實際 圖框之預測間之差異。此預测係以同一視頻系統中前一個 圖框的資訊為基礎。因為圖框與圖框間大量的雷同是電視 節目訊號中常見的情形，這麽作可逹到相當好的效率。 一利用移動補儅的数位壓縮糸統的例子描述於 Ninomiya及Ohtsuka所作，刊載於國際電機電子工程師學 會（IEEE)通信期刊（Transactions on C o m m u n i c a t i ο n s )，第 3 0 卷（ν ο 1 C 0 Μ - 3 0 )，第 1 號， 1982年1月份的 > 電視耋面之移動補償圖框間編碼系統" 。這篇文章中描述的移動估测演算法是鼷於區瑰比對型（ block-matching type )。在這個例子中，係由前一個圖 框中找到最類似本晝面中某一區塊的特定區塊，再由這二 - 經濟部中戎镖準局貝工消费合作社印$ 個區塊決定一移動向量。整個現在的圖框則可K將相應的 區塊對與辨認相應的區塊對所需之移動向量送入解碼器中 而重建。通常需傳输的資料量會因壓縮位移的區塊差異（ —4 — 82.3. 40,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉甲4规格（210 X 297公着） 34754 A6 B6 五、發明説明（3 ) displaced block differences )及移動向量信號而進一 步減少。區塊比對移動估計演算法常與以區塊為基礎之空 間壓縮技術，例如離散餘弦變化（DCT >合併使用時特別 有效。 其他移動補償系統的例子可見於Iinuma等人之美國專利 第4,802,006號，其發明名稱為〜產生一經選擇過之原始 信號之預測信號之信號處理單元〃；第4,816,906號，由 Kummerf e Idt所擁有，發明名稱為 > 移動補償圖框與圖框 間預測編碼方法〃；第4,827, 340號•由Pirsch所擁有， 發明名稱為a具調適預測之視頻信號DPCM牖碼器〃，第 4,897,720號，由Wu等人所擁有，發明名稱為a區塊比對 演算法之電路實作〃，以及歐洲專利公告第0 237 989 ， 由Takenaka等人所擁有 > 具有一最佳預測值決定電路之微 分編碼裝置〃。在此等先前技藝之系統中，前面一個圖框 的一待尋區域一般係以將現在圖框中之待尋區域中左上角 之圖素區塊重疊放置，再計算其相應於待尋區域中重叠之 請 先 閲 面 注
I 頁 裝 訂 經 濟 部 t 央 標 準 Mj Ά 工 消 費 合 作 社 印 製 圖素的誤差（例如平均平方或平均絕對值）之法搜尋之。 現在圖框的區塊則K一個一個圖素移動的方式移至待尋區 域的右邊邊界。在每一步驟中相對於待尋區域中重曩圖素 之誤差均計算出來。.現在圖框的同一區塊再於待尋區域中 向下移動一列圖素，再Μ—次一個圖素的方式由左方移動 至右方邊界。這個遇程持續到待尋區域中所有可能的區塊 位置之誤差函數均計算出來為止。 當由前面的圖框區塊預測現在圖框區塊的結果很好，亦 一 5 一 本紙張Κ度適用中國國家櫺準（CNS)甲4規格（210 X 297公:) 82.3- 40,000 34754 經濟部中央標準局R工消费合作社印製 A6 B6 五、發明説明（4) 即預測圖框與待傳输畫面之間非常類似時，僅需要傅输剌 餘之誤差即可。這將導致一高壓縮效率。若所作預测很差 ，則刺餘誤差可能會大到壓縮效率反而受到負面影響，因 此在視頻圃框系列中圖框與圖框間的精確預測對於達成高 壓縮比是非常必要的。 對於一典型視頻系列，影像中可能包含許多以不同方向 及速度獨立運動的物體。為簡化硬體製作及限制代表每一 運動所需之資訊量，一視頻圖框通常再分為如上所述的矩 形區塊。為降低系統複雜度及增加速度•用來尋找了現在 鼴框區塊與前面圖框區塊之最佳比對的區域即限制在目標 區塊附近。這個搜尋區域的限制通常是可Μ接受的，因為 在大多数典型的視頻系列中，一物體的移動很少會快到足 以造成在兩個相鄰圖框之間有很大的位移。將搜尋區域限 制*即可能作一有效且徹底的搜尋以找到最佳比對。最佳 比對一旦找到，預測圖框即以將所有最佳比對區塊姐合在 一起的方式得到。而要將這個技術實作於硬體，則前面圖 框資料將存放於隨機存取記憶體，且預測之圖框則一個一 個區塊，由記憶體中一次讀取一個圖素，使用其區塊之適 當位移向量產生。 這個方法在視頻系列中的物體位移在水平及垂直方向均 為圖素之整數倍的情形下可產生良好的預測圖框。但在一 典型視頻序列中*物體位移並非經常均是圖素的整數倍。 在位移落在二圖素間的情形下，一較佳之預測圖框可由利 用附近圖素内插所得之值而產生。如果只考慮圖素間之中 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) —裝· 訂. 本紙張尺度適用中國两家樣準（CNS)甲4规格（210 X 297公董） 82,3· 40,000 234754 A6 B6 五、發明説明（5 ) (請先閲讀背面之注意事項再蜞寫本頁) 點•則有三個可能的内插模式。即水平，垂直及對角。水 平内插由將二水平相郯圖素取平均值而得。垂直内插由計 算二垂直相鄰圖素之平均而產生。對角內插則需要4相鄰 圖素的平均值。 一預測圖框内實施内插的一法是將前面圖框儲存於一随 機存取記憶體中，再以一個接著一個圖素的横式作内插。 而對角內插則需由記憶體中存取4個圖素的計算一内插值 。水平及垂直内插則霈2個圖素來產生一内插圖素。因此 ，不論是這三種内插橫式中的任一種，獲得内插所g的圖 素所需之記憶體存取周期次數都要較所產生之内插圖素數 目為多。這個事實將此系統之输出入總量降至可能不實用 的地步。 另一種實施内插的方法則是依三種内插模式中的每一種 將整個搜尋窗内均先計算出内插值。這些事先計算的值儲 存在三個分開的記憶體。當區塊位移向量使用到三個内插 模式中的任一個時，預測區塊即由讀取適當之記憶體而得 。這種结構中三個額外記憶體的需求，由硬體複雜度及成 本的角度來看均明顯不利。 經濟部中央標準屬R工消費合作社印製 插記所優 内的過他 生外超其 產額不及 的用到些 本使制這 成需限有 省不激具 節想也1 及構目供 ,個數提 施這期即 賁。周明 易的取發 容利存本 較有體。 , 當憶目 效相記數。 有是之素置 一法需圖裝 供方所插及： 提新且内法要 此的。之方摘 因素體生的明 圖憶產點發 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 82,3. 40,000 234754 A6 經濟部中央標準扇员工消费合作社印製 / 6 五、發明説明（ 依照本發明 面圖框資料Μ 由前面視頻圖 方式排列。這 憶體存取周期 ，為因應伴随 Μ個次區塊由 區塊在不多於 集合由選出的 份的圖素。此 周期以内插用 Ν至少是以 之最大圖素數 4 ，因為對角 將圖素資料安 素區塊平均分 塊，長、寬各 素的次區塊（ 水平，垂直 每個現在圖框 步驟是由在圖 一現在圖框圖 平均以反應水 用來平均Κ因 ，提供一在移動補 内插用於重建現在 框而來的圖 些次區塊儲存於 償数位 視頻圖 素資料Κ含有 記憶體 中至少一次 一現在視頻 記憶體中取 Ν次記憶體 次區塊中揀 圖素之次集 於現在視頻 一期望的内 。例如，當 内插平均而 排成次區塊 配為次區塊 為4個圖素 僅作例子用 及對角内插 圖素的内插 素構成的次 素的步驟構 平或垂直内 應一對角内 的次區 圖框之 出〇 Μ 存取周 出用Κ 合經處 圖框部 插演算 需用對 言需要 的步驟 。所以 ，可分 )0 可用最 值。在 區塊中 成。4 插的控 插之控 塊重取 一部份 小於或 期中被 内插現 理不多 份的圖 法所得 角内插 4個圖 是，將 視頻系統中處理前 框之圖素的方法^ Ν個圖素的次區塊 中Μ進行在每次記 出(retrieval ) 資料之位移向量， 等於N，且Μ個次 取出。一圖素之次 在視頻圖框中一部 於Ν次記憶體存取 素。 之一内插圖素所裔 時，Ν必須至少為 素。在一實例中， 前面視頻圖框的圖 ，一由16個圖素組成之區 割為4個長寬各為2個圖 多4個前面圖框圖素得到 此例中，此新方法的處理 選擇4-掘圖素Μ用作內插 個選擇後圖素中的2儸再 制信號。而4個圖素則均 制信號以獲得一内插醮1素 (請先閲讀背面之注意事項存瑣寫本頁) 上 i装· 訂_ 本紙張尺度適用taa家揉準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐）
經 中 央 樣 準 Ms 工 消 费 合 作 社 印 製 234754 A6 B6 五、發明説明（7 ) 依照本發明’亦提供一装置用以將圖素内插以在一移動 補倌數位視頻系統中由前面視頻圖框之圖素重建現在視頻 圖框之裝置。記憶裝置用以儲存次區塊，每個次區塊含有 前面視頻圖框的N個躇素。本發明亦提供由記憶體中取出 Μ個次區塊’以因應圖素須依其内插之琨在視頻圖框之一 部份所伴随之位移向量之方法，Μ小或等於Ν ，且Μ個次 區塊在不多於Μ個存取記憶體周期中被取出。同時亦提供 由取出之次區塊選擇圖素之次集合以内插現在視頻層框圖 素的方法。此圖素之次集合在不多於Ν次的處理内將提供 琨在視頻圖框部份的Ν個内插圖素。在一較理想的實例中 ，Ν最小是使用一内插演算法中要得到一內插圖素所需的 最大圖素數目。圖素要内插而得的現在視頻圖框部份係由 —整數數目的次區塊構成之區塊所姐成。 處理方法可利用最多4個前面圖框之圖素作水平*垂直 及對角内插而得到每一個現存圖框的圖素。這些方法包括 由圖素的次集合中選擇4個圖素作為内插一現在圖框_素 的方法及將4個圖素中的其中2個平均以因應Μ 一水平或 垂直内插控制信號，而得到一水平或垂直内插圖素的方法 ;及因應一對角内插控制信號而將4個選擇出之圖素平均 而得到一對角内插信號。 〜 次區塊之水平維數可為K，垂直維數可為L。在此例中 ，選擇之装置可包括K+ 1個平移暫存器’每個暫存器擁 有L+1段K保有圖素之次集合。多工器與平移暫存器内 一 9 一 本紙張尺度適用中國國家標毕（CNS)甲4规格（210 X 297公* ) 82.3. 40,000 t 面 之 注 t
X I 裝 訂 丄 234754 經濟部中央標準扃R工消费合作杜印製 A6 B6 五、發明説明（8 ) 選擇過的输出相结合，可在每一個記憶體存取周期中由平 移暫存器提供不同的4個前面圖框圖素給平均用之裝置。 每個前面圖框圖素群可包括一左上角圖素P0，一右上角圖 素Pi，一左下角圖素Pz，及一右下角圖素[>3，一起構成一 正方形。在此實例中，平均裝置可由如下裝置姐成，第一 裝置，因應於該水平内插控制信號，將P〇&Pl相加，除W 2後喻出；第二裝置，因應於該垂直內插信號，將匕及 Ps相加後除2输出。第三裝置，因應於該對角内插控制信 號將P〇，Pi，p2，卩3相加後除以4输出。這三種裝置均可 由傅統之加法，減法及乘法電路姐成。 附圖之簡要說明 圖1所示為一現在圖框區塊如何由一前面圖框的移動補 償區塊得到； 圖2所示為一次區塊之水平内插； 圖3所示為一次區塊之垂直内插； 圖4所示為一次區塊之對角内插； 圖5所示為由許多次區塊中選擇一圖素之次集合以提供 一次區塊之對角内插； 圖6是依本發明之裝置之方塊圖； 圃7及8是一用於圖6之電路的資料選擇器的概圖； 圖9所示為在圖8中不同的·#點上用以在平移暫存器 内作内插的圖素資料的位置； 圖10為一可用於圖6的裝置的一平均電路實例的示意圖 一 1 0 _ 本纸張適用家標準（CNS)甲4规格⑽X 297公货） 82.3. 40,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂. 丄-τ 34754 Α6 Β6 經濟部中央標準局R工消费合作社印製 五、發明説明（9 ) 一較佳實作之說明 本發明提供在移動補償數位視頻系统中非整數位移圖素 的有效内插。在數位視頻處理中，每個視頻圖框均經數位 化成為圖像元素的行狀排列，這些元素稱為、、圖素〃。在 本發明的較佳實例中，每個視頻圖框均分割為寬為丨個圖 素，當為J個圖素的矩形區塊。對每一個被稱為、、現在圖 框"的即將被傳輸的圖框而言，有一對應的、、前面圖框" ，由壓縮及解壓縮前面視頻圖框而得。由前面的圖框可Μ 預测現在的視頻圖框。為產生此預测，現在圖框中毎一個 區塊的移動均Μ與前面圖框比較的方式來估計。 一個區塊在圖框與圖框間的移動可由一包含水平及垂直 分量的位移向量代表。水平及位移分虽的長度不一定限制 在圖素的整數倍。、、移動估計〃的程序會找到一區塊在前 面圖框中的位移向量以得到現在圖框區塊位置的最佳估計 0 參照圖1 ，對於一現在圖框10中任一區塊12，均有一於 前面圖框14中對應的圖素區塊16作為未補償前的區塊。當 一位移向虽18之水平及垂直分量均為圖素之整數倍時’一 移動補償區塊20被定義為由未補償區塊平移其位移向量值 所得之圖素區塊。 當移動估計過程得到非整數之位移向量時’移動補償區 塊則經由內插而得到。當特別是水平向量分量為非整數時 ，移動補償區塊係由未補償區塊中，藉先將該未補償區塊 移動一截頭位移向量，再將移動後區塊中的每一個圖素與 -11- 本紙張尺度適用中B鼷家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 82.3. 40,000 ---------------A -------裝-------訂----- (請先閲讀背面之注意^項再填寫本頁) ， 34754 A6 B6 烴濟部中央標準局R工消费合作社印榮 五、發明説明（10 ) 其右ϋ的圖I素取平均。位移向量之截頭可除去該向量中之 非整數部分。因此，舉例說明，在位移向虽之水平分虽為 5.5而垂直分量為3.0的情形中，水平分量會截去尾部得 到5，再進行水平内插。這個情形在圖2中表示。 參照圖2，一未補償區塊平移位移向量i8a (5單位横 越· 3單位向下）到部份補償區塊2〇a的位置。實際上移 動向量的水平分量是5.5 ，這個值會產生一完全移動補償 的區塊22a ，為得到完全移動補償區塊22a ，部份移動補 償區塊20a (由移動整數位移向量分量而得）將利用水平 内插法作内插。内插係Μ如圖2所示平均兩水平相鄰區塊 進行之。因此，舉例而言，移動補償區塊22a的左上方圖 素係由部份補償區塊20a的圖素21及23平均而得。移動補 償區塊22a的其他每個圖素均由其重β的區塊20a的兩個 圖素平均而得。 對於非整數的垂直位移向量分量而言，移動補償區塊係 由一類似的方法得到*除了平均過程是向垂直方向進行。 這圖示在圖3中，在此圖中未補償區塊16b位移向量18b Μ得到部份移動補償區塊20b 。移動向量18b (5,3) 是由非整数值（5，3.5 )中截取而得。為得到完全移動 補償區塊22b ，須作垂直内插。例如，為得到移動補償區 塊22b的左上方圖素，區塊20b·的圖素24及25須平均之。 在移動補償區塊22b中的其他圖素亦由平均其重疊的區塊 20b的圖素而得。 若雨個移動向量分量均非整數，則必須平均4儸圖素。 一 1 2 — {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 丄 丨裝. 訂 本紙張尺度適用中國B家標準（CNS)甲4规格（210 297公釐） 82.3, 40,000 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 :34754 a6 _B6 五、發明説明（11 ) 這4涸圖素包括此平移圖素，其右邊，正下方，及四個圖 素群的右下角圖素。這圖示於圖4中，在此圖中一未補償 區塊16c移動截取後的移動向量18c (5，3)，以得到 部份補價區塊20c 。為得到完全移動補償區塊22c ，區塊 20c中與區塊22c之圖素重叠的4個圖素均加Μ平均。因 此，舉例而言，為得到區塊22 c之左上方圖素，區塊20c 的圖素21，23，25，及27均用K平均。區塊22c中的内插 圖素係對應到未補償區塊之水平位移為5.5 ，垂直位移為 3.5 〇 , 位移向虽可由任何一種估計演算法產生。當現在圖框的 任一視頻區塊的位移向量已知時•移動補償區塊可由前面 圖框的記憶體資料依本發明取出及内插而得到。特別是本 發明提供一獨到方法，將耋面記憶及存取周期姐嫌起來Μ 在毎一個記憶體存取周期中提供一内插圖素。 依照本發明，每個前面圖框中的圖素區塊再分為含有Κ X L個圖素的矩形次區塊。Κ代表次區塊的水平維數，而 L代表其垂直維數。在每個次區塊包含至少使用一内插演 算法時得到一内插圖素所需最大圖素数最的情形下，Κ及 L的選擇具有某些自由度。在前面提到的例子中|獲得一 内插圖素所箱之最大圃素數目為4，這代表著為得到每個 對角内插圖素須使用的4個圖凜，如14所示。 Κ及L的選擇亦受限於每個區塊須由偶數個次區塊充填 的限制。前面圖框之記憶體係以每個記憶體位置儲存一次 區塊的方式建立起來。因此，在每個記憶體存取周期中， (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) i裝· 訂· U V. -13- 本纸張尺度適用中國國家揉準（CNS)平4规格（210 X 297公《 ) 82.3. 40,000 34754 A6 B6 设濟部中央標準局R工消费合作社印製 五、發明説明（12 ) 可得到一完整之次區塊，此次區塊至少包含了為得到—斩 内插圖素所需的圖素數目。一個區塊中所有的圖素部在偶 数個記憶鱷周期中得到。當每個圖素長度為8個位元時， 一具有資料匯流排寬度為K X L X 8的随機存取記憶體即 用來儲存前面圖框之圖素。因為每個圖素寬度均為8位元 ，每個記憶體位置可儲存一圖素之次區塊以達成前述的優 點。值得一提的是定義每個圖素的位元數可以更動，但此 時随櫬存取記憶體的寬度也需比照更動。 當在一糸統中需要對角内插時，移動補償次區塊可由取 出4涸次區塊中的圖素決定。尤其，假設一現在圖框的次 區塊之位移向量為（dh，dv)，且前面圖框的未補償次區 塊位於記憶體位置（uh，Uv)，因為圖素商的内插，計算 移動補償次區塊霈要4個次區塊的圖素。這4個次區塊的 記憶體位置為： (MCh，MCv) ， ( MCh + 1 * MCv) ， ( MCh ，MCV + 1 ) 及（MCh + l，MCv + 1) 其中行位置MCh及列位置MCV係由以下式計算而得： dh MCh = Uk + C ( -)·之整数部份]
K - '；·* dv MCv = Uv + 〔（--）之整数部份〕
L — 14 — ---------------丄 I κ------裝---------訂----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ‘ 本紙張尺度遙用中國B家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 82.3. 40,000 ^34754 A6 B6 經濟部中央標準房典工消費合作社印« 五、發明説明（13 ) 在內插過程中並非4個次區塊的每個圖素都需要。對一 個對角内插的次區塊，所需的圖素數目為（K + 1 X L + 1)。這圖示在圖5中，此圖將圖4之對角内插作更詳细 的描繪。舉個特例，為進行對角内插，4個次區塊—20c ，24，26及28由前面晝面記憶體中被取出。為内插移動補 償區塊2 2c的8個圖素，需要陰影區域30代表的15個圖素 。注意對角内插需要僅作水平內插或垂直内插所需為多的 圃素。對水平内插而言，僅需用到（K+l) XL#圖素 ;而對垂直内插而言*KX (L+1)個圖素是必須的。 儲存次區塊時，每一個均至少包含内插而得到一新圖素 所需之最大圖素數目（亦即，對角内插霈要4個圖素）。 如果作適當的内插，則僅需4個記憶體存取周期即可產生 一移動補償次區塊。因為每個次區塊包含4或多涸圖素· 前面圖框記憶體僅需一個存取周期即可提供足夠的資訊在 現有的基礎上内插而得一新圖素。這提供了 一個遠較傳统 的記憶體姐織為佳的優點，因其將一個圖素儲存於每一個 記憶體位置。若要利用傳统記憶體架構進行內插，則每個 圖素所需之存取周期逋常超過1。 圖6是可將本發明實用化的硬體實例之方塊圖。對應一 接收到的資料區塊的位移向量i端點4(Γά输入一位置產生 器42及一資料選擇器48。位置產生器截取位移向量，且定 址前面圖框記憶體44Μ输出4個需用來内插一移動補償次 區塊的圖素的次區塊。資料選擇器48由資料匯流排46接收 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>甲4规格（210 X 297公釐） 82.3. 40,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Λ _裝· 訂 咏· 34754 A6 B6 經濟部中央標準局R工消费合作社印製 五、發明説明（14 ) 次區塊圖素資料，並選擇内插所餺的蹰累。資料選擇器 48產生4個平行的圖素流ρ„，它們被傳送至 一平均電路50進行内插。内插控制信號由端點52及；54输人 ’指撺平均窜路5 〇或不作内插，或作水平，垂直或對角内 插。内插控制信號係由檢査截取前的原始位移向量決定’ W決定是否需要在水平，垂直或對角方向作半圖素内插。 若水平與垂直位移向最分量均為整数，則不需作内插。若 僅有水平分量是非整數，則霈水平内插*若僅垂直分量為 非整數，則需垂直内插；若水平與垂直分量均非整亨’則 需要作對角內插。 在每個時鐘周期，此處稱為記憶體存取周期中，在資料 選擇器48的输出埠有4個圖素。這些代表在對角内插架構 中的4個角圖素，例如在圖4中的圖素21，23，25及27° 更精確地說，P〇代表左上角圖素（例如圖素21) ，Ρα代表 右上角圖素（例如圖素23) ，P2代表左下角圖素（例如圖 素25)，卩3代表右下角圖素（例如圖素27)。 資料選擇器48係Μ平移暫存器的2維陣列姐装而成。它 的構造圖示於圖7及圖8。圖7表示一資料選擇器的前端 ，此前端反應一伴隨一現在視頻圖框部份之位移向量而由 前面圖框記憶體44接收必須的次區塊，現在視頻圖框’舉 例而言，可能為一現正在重建之視頻區澳。圖7的前端也 選擇由被取出的圖素次集合未内插一現在視頻圃框部份的 圖素所需的圖素次集合。這個圖素次集合Μ圖5的陰影部 份30來代表。 — 16 — 本紙張尺度適用中a國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 82.3. 40,000 (請先Μ讀背面之注意事項再瑱寫本頁) .34754 A6 B6 經濟部中央標準居員工消费合作社印製 五、發明説明（L5 ) 從四個次區塊20c ，24，28及26中（如蹰5所示），内 插所需的圖素30可藉著指定哪些行與列的圖素須予保留而 選擇出來。下面的行與列在每個次區塊中均予保留： 左上次區塊： dh dv 第（-之餘數）+1至第K行；第（，-之餘數） K L + 1至第L列； 右上次區塊： ； dh 第1行至第（-之餘數）+ 1行； K d v 第（-之餘數）+1至第L列； L 左下次區塊： d h 第（-之餘數）+ 1至第K行； K dv 第1列至第（—之餘數h + 1列☆ L 右下次區塊： -17- 本紙張尺度適用中a國家揉準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐〉 82.3. 40,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) i .裝. 訂 經濟部中央標準扃R工消#合作社印製 C34754 A6 ____B6_ 五、發明説明（16 ) dh 第1行至第（-之餘數）+ 1行； K d v 第1列至第（-之餘數）+ 1列； L dh至dv分別為水平及垂直位移向量。在圔5的例子中，κ 是4而L是2，位移向董的餘數值為： (dh/K之餘數）=1且（dv/L之餘數）=;1 圖7的前端包括2個多工器/暫存器級。第一级使用暫 存器45，47，…49來提供列選擇；第二级則使用暫存器 51，53，…55，57來提供行選擇。由前面園框記憶體44输 入的為一 K X L圖素的次區塊。這圖素次區塊暫時儲存在 暫存器45，47，…49中，這些暫存器選擇要保留的列数， 且將晝素們放置在適當的列中Μ使它們能皤後被載入如圖 8所示的平移暫存器的2維陣列。第二级暫存器51* 53, …55 · 57由第一級中選擇出要保留的行數。留下的圖素保 留在行選擇暫存器51，53，…55 · 57中直到4個次區塊中 所有需要的圖素都被選擇出來為止。這些蹰素在行選擇暫 存器中被集中然後被載入2維的平移暫存器陣列，如圖8 所示。特別在圈8中，暫存器51中經選擇而保留的圔素输 出至暫存器60。暫存器53中選擇的圖素输出至暫存器62; 暫存器55中選擇的圆素输出至暫存器68°相似地*暫存器 57中選擇的圖素則输出至圖8的暫存器70° (請先W讀背面之注意事項再塡寫本頁) Λ 丨装. 訂· -18- 本紙張尺度適用中Β國家揉準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 82.3. 40,000 34754 A6 B6 經濟部中央標準局Λ工消费合作社印製 五、發明説明（17) 圖7及8中的每一個暫存器均收到一時計信號（未顯示 )對應於前面圖框記憶艟44的一記憶體存取周期。因此， 取出’選擇及内插圖素均在同步的基礎上以存取前面圖框 記憶體的速度完成。這使得一個圖素能在每一個記憶體存 取周期中作内插。 在圖8所示的平移暫存器的2維陣列中，有（K + 1 ) 行的暫存器，每一行由（L+1)個平移暫存器姐成。此 陣列先加Μ初始化而保有作對角内插所需的（K+l) X (L+1)個圖素。這些圖素在記憶體存取周期中^前端 输入，Μ保持記憶體周期與產生的内插圖素間1對1的藺 係。 4條晝素流藉著在（Κ+1)暫存器行中的每一行將盡 素數據向上平移的方式由資料選擇器產生。資料在一平移 周期中向上平移L次。每個平移周期由4個输出埠的每一 個產生L個晝素。這個過程重複Κ次。在每次重複過程中 ，多工器100 ，102 ，104及106均選擇一不同的行作输 出。當整個過程完成時，每個输出埠均將已產生L ΧΚ個 畫素。毎涸多工器输出的晝素均對應到一對角内插架構中 4個角的其中1個。 資料選擇器的操作圖示於圖9。在第一個周期h中，暫 存器60將包含一暫存器72中的圖素P。’及一暫存器74中的 圖素P2。同時，暫存器62保留暫存器76中的圖素卩2及暫存 器78中的圖素P3。參照圖8，暫存器72連接至多工器1〇〇 的埠1 。因此，在^時，多工器1〇〇會输出一現有P〇與相 一 19 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐〉 82.3. 40,000 (請先閲讀背面之注意事項再瑣寫本頁) 丨裝. 球· Α6 Β6 34754 五、發明説明（18 ) 應的自多工器102 ，104及106中蹌出的Pi，？2及P3共同 使用Μ内插一現在的圖素。暫存器76中的Pi圖素在周期 中由多工器100中输出；暫存器74中的p2圖素在Ti時由多 工器104中输出；暫存器78中的P3圖素在時由多工器 106中输出。所以，在h時作對角内插所蒲的第一套4涸 圖素即在多工器100 *102 ，104及106的输出端出現。 在T2時刻中，多工器1〇〇 ，102 ，104及106將输出存 在於它們的第二输入埠的圖素。如圖9中所示，暫存器 76中的圖素將输出為Ρ〇。在暫存器80中的圔素資料將输出 為圖素Ρα;在暫存器78中的資料將输出為圖素Ρ2，而暫存 器82中的資料則將输出為圓素Ρ3。 在Tw-：l時段中，在暫存器84，88，86，及90中的資料將 分別输出為圖素h，？2及P3。最後，在Tk時段中，在 暫存器88，92，90，94中的資料將分別输出為圖素Ρ〇，
Pi，PzS. P 3 ° 當所有的K次周期均完成後，4届平移暫存器60，62, 68及70均將向上平移一次，然後在下面的K個周期中將重 複剛才的遇程Μ獲得内插現在瞄框一次區塊中下一列園素 所需的前面圖框圖素。這個過程在現在的次區塊中將堪續 L + 1次，在這之後下一個次區塊的資料將載入圖8中的 暫存器。注意圖9中的暫存器64及66並未於圖8中特別說 明。但是，热悉本行技術者將會了解這些暫存器在圖8中 是被安置於暫存器6 2及68之間。如前所述，圖8的陣列中 -20- 本紙張尺度遴用中Β國家摞準（CNS)甲4悦格（210 X 297公* ) ----------------f --------裝------#-----ί^ (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) . «濟部肀央螵準屌貝工消费合作社印製 82.3. 40,000 34754 A6 B6 娌濟部中央標準房员工消费合作社印製 五、發明説明（19 ) 共有（K + 1 )行的暫存器，並不需要將每一個都表示出 來。 圖10將圖6中的平均電路50作更詳细的說明。此平均電 路自資料選擇器中接收4條圔素流一 P。，Pi，？2及？3，且 進行位移向量所要求的内插工作。第一涸内插信號、、A " 在端點52處输入，第2個内插信號“B"在端點54處输入 。内文130表示平均電路所採取的行動係由内插控制信號 A及B的狀態而定。若不需内插*則圄素P〇則經由多工器 114 ，120導向输出埠132 。對水平内插，？0及Pi知平均 是Μ加法器110及除法器112加K計算，而在埠132输出 。最後，在對角内插横式中，需要4個输入圖素的平均。 卩〇及Pi的平均係由加法器110及除法器112計算，？2及 P3之平均係Μ加法器122及除法器124來計算。這二個平 均值再由加法器116及除法器118作平均，而在埠132输 出。如圖10所示，平均電路係Κ簡軍的加法及除法器姐装 而成*這提供了一低成本的内插功能之實施。 我們現在應了解本發明提供的半圖素内插建立一預澜鬮 框之方法與裝置。此預測圖框谭用於在一移動補償數位倍 號中重建一現在預頻圓框。一視頻圖框中的匾素區塊被劃 分為次區塊。一記憶體構造亦被提出Μ配合次區塊的分割 。一資料選擇霉路僅選擇產生一移動補*償次區塊所需之圈 素。此資料選擇電路將圖素依對角内插模式的4個角安排 成4條平行資料流。一平均電路由這4條平行資料流中的 部份或全部處理圖素的選擇性地提供水平，垂直，對角内 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) _裝· 訂 線- -21 - 本紙張度適用中國國家標準（CNS>甲4規格（210 X 297公;) 82.3. 40,000 A6 B6_134754 五、發明説明（20) 插’或根本不作内插。本發明可應用於幾乎任何區段及/ 或：:欠區段之大小•只要每個次區段中的圖素最少是使用一 内插功能去內插一圖素所需之最大圖素數，且每涸區塊均 包含偶數個次區塊。在此處圖解說明的内插功能，水平及 垂直内插僅需2個圖素，但對角内插則需4個圖素，因此 要内插一新圖素所需之最大國素數為4。在每個記憶體存 取周期中作一個圖素内插可藉由自每個前面圖框記憶體位 置中儲存及取出次區段，而非個別圈素而達成。 雖然本發明已藉一特別實例加Μ描述，热悉此項;技術者 應能了解，在不背離本發明之申請專利範圍的精神與範_ 内，可進行許多的調適與改良。 ---------------*-(、---------裝------訂----^ 嫁--.. (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) ‘ «濟部中央標準局®:工消费合作社印製 -22- 本紙張尺度適用中Β國家揉準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 82.3. 40,000