TWI376952B - Methods and device for data alignment with time domain boundary - Google Patents

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TWI376952B
TWI376952B TW095135898A TW95135898A TWI376952B TW I376952 B TWI376952 B TW I376952B TW 095135898 A TW095135898 A TW 095135898A TW 95135898 A TW95135898 A TW 95135898A TW I376952 B TWI376952 B TW I376952B
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Gordon Kent Walker
Tao Tian
Phanikumar Bhamidipati
Fang Shi
Peisong Chen
Sitaraman Ganapathy Subramania
Seyfullah Halit Oguz
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Description

i^/6952 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本申請案係針對用以視訊轉碼用於即時串流之視訊資料 的又備及方法，且更特定而言，本申請案係針對在行動廣 播應用中轉碼用於即時串流之視訊資料。 【先前技術】
由於有限之頻寬資源及可用頻寬之可變性，使得有效視 訊壓縮可用於許多多媒體應用中，諸如無線視訊串流及視 訊電話。諸如MPEG_4 (IS0/IEC)、H 264 (ITU)之一些視訊 、’扁碼&準或類似視訊編碼提供了非常適用於諸如無線廣播 之應用的高效率編碼。某些多媒體資料(例如數位電視顯示) Γ般根據諸㈣PEG_2之其他標準來編碼。因此，轉換編碼 益用於在無線廣播之前將根據—個標準（例如，_㈣進 行編碼之多媒體資料轉碼或轉換成另-標準(例如，H.264)。 改良速率最佳化之編解碼器可提供誤差回彈、誤差恢復 =可調性方面之優點。此外，使用自多媒體資料自身所判 定之資訊亦可提供編碼之額外改良，包括誤差回彈、誤差 恢復及可調性。因&，需要—提供多媒體資料之高效處理 及壓縮的轉換編碼器，該轉換編碼器使用自多媒體資料自 身所判疋之資訊、具有可調性且具有誤差回彈性以用於包 括串流多媒體資訊之行動廣播的許多多媒體資料應用中。 【發明内容】 基於所描述及說 一者具有若f態樣 明之轉碼設備及方法的本發明内容之每 ’其中該等態樣中之單一者均無法單獨 JI5064.doc * 6 - 負責達成其所要之屬性。在不限制此揭示内容之範疇的情 況下’現將簡短地論述其更多突出特徵。在研究此論述之 後:且尤其是在閱讀名稱為"實施方式”之部分後將能理 解又此内谷驅動的轉碼之特徵係如何提供多媒體資料處理 設備及方法之改良。 本文所描述之發明態樣係關於使用内容資訊以用於編碼 多媒體資料之各種方法以及用於編碼器（例如，用於轉換編 碼器中之編碼器）之各種模組或組件中。轉換編碼器可對使 用内容資訊來轉碼多媒體資料進行協調。可自另一源接收 内容資訊，例如，藉由視訊所接收之中繼資料。轉換編碼 器可經組態以經由各種不同處理操作而產生内容資訊。在 某些態樣中，轉換編碼器產生多媒體資料之内容分類，該 内谷分類繼而用於一或多個編碼過程中。在某些態樣中， 受内容驅動之轉換編碼器可判定多媒體資料之空間及時間 内容資訊，並使用内容資訊以用於跨通道之内容感知均衡 品質編碼及基於内容分類之壓縮/位元分配。 在某些態樣中’獲得或計算多媒體資料之内容資訊（例 如，中繼資料、内容量度及/或内容分類），且繼而將内容資 訊提供至轉換編碼器之組件以用於處理用以編碼之多媒體 資料。舉例而言’預處理器可使用一些内容資訊以用於場 景改變偵測、執行反向電視電影處理（"IVTC")、解交錯、 移動補1員及雜訊抑制（例如，2維子波變換）以及時空雜訊降 低（例如，假影移除、解振鈴、解塊及/或去雜訊）。在某些 態樣中’預處理器亦可使用内容資訊以用於空間解析率向
Il5064.doc 1376952 下取樣’例如’當自標準定義（SD)向下取樣至四分之一視 訊圖形陣列（QVGA)時，判定適當之"安全"及，，動作處理"區。 在某些態樣中，編碼器包括一經組態以計算内容資訊之 内容分類模組。編碼器可使用内容分類以：用於在判定每 -MB之量化參數_中之位元速率控制（例#，位元分 配）；用於移動估計，例如，執行色彩移動估計_)、執二 移動向量（MV)預測、提供—基礎層及—增強層之可調性； 及用於誤差回彈’此係藉由使用内容分類來影響預測階層 架構及誤差回彈方案（包括（例如）自適應訊框内再新、邊界 對齊過程）且在增強層中提供冗餘I訊框資料。在某些熊樣 中，轉換編碼器與資料多工器配合而使用内容分類^於 跨通道闕最佳化多媒體資料品質。在某㈣樣中，編碼 器可使用时分類資訊以用於強迫m框週期性地出現於 已編碼之資料中從而允許快速通道切換。此等實施亦可利 :在用於誤差回彈之已編碼之資料中可能需要的I區塊，使 仔可經由預測階層架構來有效地組合隨機存取切換及誤差 回彈（基於（例如）内容分類），以改良編碼效率同時增加對誤 差之強韌性。 在一個態樣中，—種處理多媒體資料之方法包括：獲得 多媒體資料之内容資訊；及編碼多媒體資料，以便將資料 邊界與時域中之訊框邊界时，其中該編碼係基於内容資 § I内谷可包含内容分類。獲得内容資訊可包括計算來 :夕媒體資枓之内容資訊。在某些情形中，資料邊界包含I 訊框資料邊界。資料邊界亦可為多媒體資料之獨立可解碼 115064.doc 1376952 的已編碼之資料之邊界。在某些情形中，資料邊界包含片 邊界。資料邊界亦可為訊框内編碼之存取單元邊界。資料 邊界亦可為P訊框邊界或B訊框邊界。内容資訊可包括多媒 體資料之複雜性，且該複雜性可包含時間複雜性、空間複 雜性或時間複雜性與空間複雜性》 在另一態樣令，一種用於處理多媒體資料之設備包括： 一内容分類器’其經組態以判定多媒體資料之内容分類； 及一編碼器，其經組態以編碼多媒體資料，以便將資料邊 ·.界與一時域中之訊框邊界對齊，其中該編碼係基於内容資 訊。 在另一態樣中，一種用於處理多媒體資料之設備包括： 用於獲得多媒體資料之内容資訊的構件；及用於編碼多媒 體資料以便將資料邊界與一時域中之訊框邊界對齊的構 件，其中該編碼係基於内容資訊。 在另一態樣中，處理器經組態以：獲得多媒體資料之内 容資訊；及編碼多媒體資料，以便將資料邊界與—時域中 ® 之訊框邊界對齊，其中該編碼係基於内容資訊。 另一態樣包括一包含指令之機器可讀取媒體，該等指令 一經執行便導致機器：獲得多媒體資料之内容資訊；及編 碼多媒體資料，以便將資料邊界與一時域中之訊框邊界對 齊’其中該編碼係基於内容資訊。 另一態樣包含一種處理多媒體資料之方法，其包含：獲 得多媒體資料之内容分類；及基於該内容分類將多媒體資 料中之區塊編碼為訊框内編碼區塊或訊框間編碼區塊，以 115064.doc •9- 增加已編碼之多媒體資料之誤差回彈β 在又一態樣中，一種用於處理多媒體資料之設備包含： 一内容分類器，其經組態以獲得多媒體資料之内容分類； 及一編碼器’其經組態以基於該内容分類將多媒體資料中 之區塊編碼為訊框内編碼區塊或訊框間編碼區塊，以增加 已編碼之多媒體資料之誤差回彈。 另一態樣包含一處理器，其經組態以：獲得多媒體資料 之内容分類；及基於該内容分類將多媒體資料中之區塊編 碼為訊框内編碼區塊或訊框間編碼區塊，以增加已編碼之 多媒體資料之誤差回彈。 在另一態樣中’一用於處理多媒體資料之設備包含：用 於獲得多媒體資料之内容分類的構件；及用於基於該内容 分類將多媒體資料中之區塊編碼為訊框内編碼區塊或訊框 間編碼區塊以增加已編碼之多媒體資料之誤差回彈的構 件。 另一態樣包含一包含指令之機器可讀取媒體，該等指令 一經執行便導致機器：獲得多媒體資料之内容分類；及基 於該内容分類將多媒體資料中之區塊編碼為訊框内編碼區 塊或訊框間編碼區塊’以增加已編碼之多媒體資料之誤差 回彈。 【實施方式】 下列實施方式係針對在此揭示内容中所論述之一些態 樣。然而’可以許多種不同方法來體現本發明。在此説明 書中對"一個態樣"或"一態樣"之參考意謂在至少一個態樣 115064.doc •10- 1376952 中包括了結合該態樣所描述之一特定特徵、結構或特性。 在本說明書中之不同位置中短語"在—個態樣中·，、，.根據一 個態樣"或"在某些態樣中"的出現既非必定全部指代相同 態樣，亦非為互斥其他態樣之獨立或替代態樣。此外，描 述了可藉由某些態樣且非藉由其他態樣顯示之各種特徵。 類似地，描述了對於某些態樣而言可為要求但對於其他態 樣而言非為要求之各種要求。 下列描述包括用以提供對實例之全面理解的細節。缺 而’一般熟習此項技術者應理解，即使本文未描述或㈣ -實例或態樣中之過程或裝置的每一細節，仍可實踐該等 實例。舉例而t，可在方塊圖中展示電力組件，該等方塊 圖並未說明組件之每一電連接或每一電元件，以避免在不 必要之細節中使該等實例晦澀難懂。在其他例子中，可= 細地展示此等組件'其他結構及技術以進一步解釋該眚 例。 ”寻貫 本揭示内容係關於使用被編碼之多媒體資料之内容資5 來控制編碼及轉碼設備及方法^ (多媒體資料之内容資&訊· 或"内容"為廣義術語，其意謂關於多媒體資料之内容的^ 訊，且可包括（例如）中繼資料、自多媒體資料計算而得: 度及與一或多個量度相關聯之關於内容的資訊（例如，之= 分類）。内容資訊可提供至一編碼器或藉 谷 — 碼碼器來判 疋，此視特定應用而定。内容資訊可用於多媒體資料 之許多態樣，包括場景改變偵測、時間處理、 M , 畔二雜訊降 么、向下取樣、判定量化之位元速率、可調 攝差回彈、 115064.doc 1376952 跨廣播通道保持最佳化多媒體品質及快速通道切換。使用 此等態樣中之一或多個態樣，轉換編碼器可協調處理多媒 體資料並產生與内容相關之已編碼之多媒體資料。本文中 之描述轉碼態樣的描述及圖亦可應用於編碼態樣及解碼態 樣。 轉化編碼器設備及方法係關於自一格式轉碼至另一格 式，且其在本文中被特定描述為係關於將MPEG-2視訊轉碼 Γ 為增強之‘斤調性H.264格式以用於在無線通道上傳輸至行 • 動裝置（其說明了某些態樣）。然而，將MPEG-2視訊轉碼為 H. 2 64格式之描述並不意欲為限制本發明之範嘴，而僅為本 發明之某些態樣的例示。所揭示之設備及方法提供一高效 架構’其支持具有隨機存取及分層能力之誤差回彈編碼， 且亦可應用於轉碼及/或編碼除MPEG-2及H.264之外的視 訊格式。 如本文中所使用之"多媒體資料"或僅"多媒體"為—廣義 • 術語，其包括視訊資料（其可包括音訊資料）、音訊資料或視 訊資料與音訊資料兩者。如本文中所使用之•，視訊資料”或 視訊為一廣義術語，其指代基於訊框或基於場之資料， 該資料包括一或多個影像或相關之影像序列（包含本文、影 像資訊及7或音訊資料卜且可用以指代多媒體資料（例如Γ 可互換地使用該等術語）（除非另有規定 —以下描述了-轉換編碼器之各種組件的實例及可使用内 谷資訊以用於編碼多媒體資料之過程的實例。 圖1A為說明一多媒體資料廣播系統100之某些態樣之資 Π 5064.doc -12· 1376952 料流的方塊圖。在系統100中，多媒體資料提供者ι〇6將已 編碼之多媒體資料104傳達至一轉換編碼器2〇〇。已編碼之 多媒體資料104藉由轉換編碼器接收，該轉換編碼器綱 在區塊110中將多媒體資料1〇4處理為原始多媒體資料。區 塊110中之處理對已編碼之多媒體資料104進行解碼及剖 析且進乂處理夕媒體資料以將其預備用於編碼成另一 格式。已解碼之多媒體資料被提供至區塊112，在區塊112 中多媒體資料I編碼成一預定多媒體格式或標_。多媒體 資料一旦已編碼，則在區塊114處其預備用於經由（例如）一 無線廣播系統（例如，蜂巢式電話廣播網路或經由另一通信 網路）之傳輸。在某些態樣中，已根據MPEG_2標準來編碼 已接收之多媒體資料L在已轉碼之多媒體資料104已被 解碼後，轉換編碼器200將多媒體資料編碼成一 Η·264標準。 圖1Β為一轉換編碼器13〇之方塊圖，該轉換編碼器可 經組態以執行圖1Α之區塊11G及⑴中的處理。轉換編碼器 130可經組態以接收多媒體資料、將多媒體資料解碼及剖析 成分封化基本流（例如，副標題、音訊、中繼資料、"原始" 視訊、CC資料及顯示時間戳）、將其編碼成一所要之格式°及 提供已編碼之資料以用於進—步之處理或傳輸。轉換編碼 器130可經組態從而以兩個或兩個以上之資料組來提供已 編碼之資料（例如，已編碼m组及已編碼之第二資 料組），此稱為分層編碼。在某些態樣實 方案中之各種資料組(或層)可以不同之品…加層= 碼’且進行格式化’使得-在第一資料組中所編碼之資料具 115064.doc •13· 有比在第二資料組中所编碼之資料低的品質（例如，在顯示 時提供一較低視覺品質水平）。
圖1c為一處理器140之方塊圖，該處理器14〇可經組態以 轉碼多媒體資料，且可經組態以執行圖丨八之區塊ιι〇及U2 中所描績之處理的—部分或全部。處理器刚可包括執行本 ，所描述之一或多個轉碼過程（包括解碼、剖析、預處理及 j碼）的模組1243···η’且其使用内容資訊以用於處理。處理 盗140亦包括内部記憶體122，且該處理器刚可經組態以直 接或A由另一裝置間接地與外部記憶體通信。處理器 二〇亦包括-通信模組126，其經組態以與處理器⑷外部^ ^個裝置通信’包括接收多媒體資料及提供已編碼之 / (諸如在第—資料組中所編碼之資料及 :::::料)，些態樣實例中，在-分層編碼方案 行格l 層）可以不同之品質水平加以編碼，且進
:格式化’使得在第一資料組中所編碼之資料具 一資料組中所編碼之胃_ 較低視覺品質水平)低的。相如，在顯示時提供一 可藉由硬體、軟體'勤體 合來實施其之轉換編碼器13〇或預處二n或其之任一组 於轉碼)組件及其中所含有之過程預 碼器、預處理器或編碼器 °雜15、解 中間體而被併入另—裝置之…且：、作為硬體、勃體、 執行之微碼中或實施於在一處理器上 執灯之楗碼或軟體中’或其之組合 中間體或微碼中時，執行移動^於軟體、勃體、 買鏡頭分類及編瑪過程 115064.doc 1376952 之程式碼或碼段可儲存於諸如儲存媒體之機器可讀取媒體 中。碼段可表示程序、函數、子程式、程式'常用程式' 子常用程式、模組、軟體套件、類別或指令、資料結構或 程式語句之任一組合。可藉由傳遞及/或接收資訊資料' 自變里、參數或記憶體内容將一碼段耦接至另一碼段或一 硬體電路。 轉換編碼器架構之說明性實例
圖2說明了可用於在圖丄之多媒體廣播系統1〇〇中所說明 之轉換編碼器2 0 0的轉換編碼器之實例的方塊圖。轉換編碼 器200包含-剖析器/解碼器加、—預處理器咖、一編碼 器228及-同步層24〇(下文將予以進一步描述）。如本文中所 描述，轉換編碼器200經組態以使用多媒體資料1〇4之内容 資訊從而用於轉碼過程之—或多個態樣。内容資訊可經由 多媒體中繼資料自轉換編碼器2〇〇外部之源而獲得，或藉由 轉換編碼器（例如’藉由預處理器226或編碼器228)計算而 得。圖2中所示之組件說明了可被包括於—使用内容資訊以 用於-或多個轉碼過程之轉換編碼器中的組件。在一特定 實施中’可排除轉換編碼器2⑽之—或多個組件，或可包括 額外組件。此外，描述了轉換編碼器之若干部分及轉碼過 程’以便允許熟習此項技術者即使在本文可能未描述一過 程或一裝置之每一細節的情況下仍可實踐本發明。 圖5說明了作為轉換編碼器2〇〇之各種組件及/或過程之 操作的時間關係之圖解說明的時序圖。如圖5中所示，藉由 剖析器205(圖2)而在任意時間零點(〇)首先接收諸如 115064.doc -15· 1376952 MPEG-2視訊的已編碼之串流視訊ι〇4(已編碼之多媒體資 料）。接著’諸如藉由剖析器205協同解碼器214來對視訊流 進行剖析501、解多工502及解碼503。如所說明，此等過程 了並<亍發生而具有稍微之計時偏差，以便將處理器資料之 流輸出提供至預處理器226(圖2)。在時間L 504，一旦預處 理态226已自解碼器214接收足夠之資料以開始輸出處理結 果，則剩餘之處理步驟本質上變為順次的，其中在預處理 之後順次發生第一遍編碼5〇5、第二遍編碼5〇6及重編碼 5〇7，直至在時間Tf5〇8完成重編碼為止。 本文中所描述之轉換編碼器2〇〇可經組態以轉碼各種多 媒體資料，且許多該等過程應用於被轉碼之任一類型的多 媒體資料。儘管本文中所提供之若干實例係特定關於將 MPEG-2貝料轉碼成Η·264資料，但並不意謂此等實例將本 揭示内容限制於此資料。以下所描述之編碼態樣可應用於 將任何適合之多媒體資料標準轉碼成另一適合之多媒體資 料標準。 剖析器/解碣器 再人參看圖2,剖析器/解碣器2〇2接收多媒體資料1〇4。 析器/解碼器2〇2包括一傳送流剖析器（"剖析器")2〇5，其 接收多媒體資料i 〇4 ’且將該資料剖析成一視訊基本流 (ES)206、一音 _ ρς 9or g_ 208、顯示時間戳（PTS)210及諸如副標 題212之其他資料eES載運來自單個視訊或音訊編碼器之一' 種類型的資料（親邻式立 一 付（視訊或曰訊）。舉例而言，視訊ES包含用於 ㈣t # <視訊f料’其包括序列標頭及該序列之所有 115064.doc * 16 - ^部分。分封化基本流或PES係由已形成為封包之單個ES =成’每-封包通常以—添加之封包標頭開始。—PES流僅 有來自#1源（例如，來自一視訊或音訊編碼器）之一種類 型的資IPES封包具有不對應於傳送封包之固定封包長度 可1長度’且可比-傳送封包長得多。當由—pEs流形成 傳送封包可在g接者傳送封包標頭之傳送封包有效負 載的開始置放該PES標頭。剩餘之PES封包内容填充連續傳 送封包之有效負載，直至PES封包被全部使用為止。可將最 後之傳运封包填充至-固定長度，例如，藉由以位元組（例 如’位元組= OxFF(所有者））進行填滿。 剖析器205將視訊ES 206傳達至一解碼器214，該解碼器 214為此處所示之剖析器/解碼器2〇2的部分。在另一組態 中’剖析器205及解碼器214為獨立組件。將PTS 21〇發送至 轉換編碼器PTS產生器215，該轉換編碼器PTS產生器215可 產生為轉換編碼器200所特有之獨立顯示時間戳以用於配 置待自轉換編碼器200發送至一廣播系統的資料。轉換編碼 器PTS產生器2 1 5可經組態以將資料提供至轉換編碼器2〇〇 之同步層240,從而協調資料廣播之同步。 圖3說明了過程300之一實例的流程圖，剖析器2〇5在剖析 以上所描述之各種分封化基本流時可遵循該過程3〇〇。當自 一内容提供者106(圖1)接收多媒體資料ι〇4時，過程3〇〇始於 區塊302。過程300進行至區塊304，在區塊304中執行剖析 器205之初始化。可藉由一經獨立產生之棟取命令3〇6來觸 發初始化。舉例而言’獨立於剖析器2〇5且基於一外部接收 115064.doc -17· 之τν時間表及通道同相對齊資訊之過程可產生操取命令 3〇6。此外，可輸入即時傳送流（TS)緩衝描述符⑽以幫助 初始化及用於主處理兩者。
如區塊3〇4中所說明，初始化可包括：獲取一命令語法核 對二執行第一-遍PSI/PSIP/SI(節目特定資訊/節目及系統資訊 協定/系統資訊）處理；執行特定關於操取命令或PS·】簡 -致性核對之處理；分配用於每_?以概缓衝器；及設 定計時（例如’用於與所要之操取開始瞬間作對齊）。隱缓 衝器保持已到析之ES料，且將每一已剖析之Esf料傳達 至一對應之音訊解碼器216、測試編碼器22〇、解碼器214或 轉換編碼器PTS產生器215。 初始化之後，過程300進行至用於已接收之多媒體資料 104之主處理的區塊31〇。區塊31〇中之處理可包括目標封包 識別符（PID)過濾、連續pSI/PSIP/SIg控及處理以及一計時 過程（例如，用於達成一所要之擷取持續時間），使得將傳入 之多媒體資枓傳遞至適當之PES緩衝器。由於在區塊310中 處理多媒體資料，使得產生了一程式描述符及PES緩衝器，讀 取'之指示’其將如下文中所述與解碼器214(圖2)建立介面。 在區塊310之後，過程300進行至區塊314，其中發生剖析 操作之終止’包括產生一計時器中斷及PES緩衝器之釋放 (因其消耗而引起）。應注意，對於在程式之描述符中所引用 的該程式之所有相關基本流（諸如，音訊、視訊及副標題流） 而言，PES緩衝器將存在。 再次參看圖2，剖析器205將音訊ES 208發送至一音訊解 115064.doc 1376952 碼器216以對應於轉換編碼器實施，且將已編碼之本文 提供至同步層240並對音訊資訊進行解碼。將副標題資訊 212遞送至一本文編碼器22〇β可將來自解碼器214之隱藏式 字幕（CC)資料218提供至本文編碼器22〇,該本文編碼器22〇 以一受轉換編碼器200影響之格式來編碼副標題資訊212及 CC資料218。 剖析器/解碼器202亦包括解碼器214，該解碼器214接收 視訊ES 206 »解碼器2 14可產生與視訊資料相關聯之中繼資 • 料、將已編碼之視訊分封化基本流解碼成原始視訊224(例 如，以&準足義格式）及處理視訊Es流中之視訊隱藏式字幕 資料。 圖4展示了說明可藉由解碼器214執行之解碼過程4〇〇之 一實例的流程圖。過程400以在區塊4〇2處輸入一視訊基本 流資料206而開始。過程400進行至區塊404，在區塊404中 初始化該解碼器《初始化可包括許多任務，包括偵測視訊 序列標頭（VSH)、執行第一遍VSH、視訊序列（VS)及VS顯示 ® 擴展處理（包括視訊格式、色原及矩陣係數）以及分配資料緩 衝器以分別緩衝已解碼之圖片、相關聯之中繼資料及隱藏 式字幕（CC)資料。此外，輸入由剖析器205所提供之視訊PES 緩衝器'讀取'資訊406(例如，其可由在圖3之區塊310中的過 程300產生）。 在區塊404處之初始化之後，過程400進行至區塊408，在 區塊408中由解碼器214執行視訊ES之主處理。主處理包括 針對新資料可用性而輪詢視訊PES緩衝器，取’資訊或”介 115064.doc -19· 1376952 Z在圖片邊界處解碼視細、重建並料像㈣料；在 圖片邊界處同步視訊及a/v、產生中繼㈣並進 在圖片邊界處儲存CC資料。主處理彻之結果區㈣㈣ 產生序列描述符、產生已解碼之圖片緩衝描述符、產生中 繼資料緩衝描述符及產生CC資料緩衝描述符。 在主處理4G8之後，過程彻進行至區塊412，在區塊化 中其執行-终止過程。料止㈣可包㈣定終止條件，
該等終止條件包括在-預定臨限值上的―特定持續時間中 無新資料出現、-序列結束碼之偵測及/m終止信號 之偵測。該終止過程可進一步包括釋放已解碼之圖片、相 關聯之中繼資料及cc資料緩衝器（因由下文將描述之預處 理态而致使其消耗而引起）。過程400結束區塊414，在區塊 414中其可輸入等待待被接收為輸入之視訊ES的狀態。 預處理器 圖2及更詳細之圖6說明了一可使用内容資訊以用於一或 多個預處理操作之預處理器226的樣本態樣。預處理器226 自剖析器/解碼器202接收中繼資料222及已解碼之"原始"視 訊資料224。預處理器226經組態以對視訊資料224及中繼資 料222執行一些類型之處理，且將已處理之多媒體（例如， 基礎層參考訊框、增強層參考訊框、頻寬資訊、内容資訊） 及視訊提供至編碼器228。多媒體資料之此預處理可改良資 料之視覺清晰度、抗混淆及壓縮效率。一般而言，預處理 器226接收由剖析器解碼器2〇2中之解碼器214所提供之視 訊序列’且將該等視訊序列轉換成漸進視訊序列以由編碼 115064.doc 器228予以進一步處理「仏丨l ’編碼）。在某些態樣中，預處 理器226可經組態而用於 頂慝 、眾夕操作，包括反向電視電影處 理、解交錯、過濾（例如，彳 假衫移除、解振餘、解塊及/或去 ，訊）重疋大小(例如，自標準定義至四分之一視訊圖形陣 列（QVGA)之空間解析率向下取樣）及G〇p結構產生⑽如， 計算複雜㈣射產生、場景改變偵測及衰落/閃光制）。 預處理器226可使用來自解碼器之中繼資料以影響一或 多個預處理操作。中繼資料可包括關於、描述或分類多媒 體資料之内容的資訊("内容資訊")，詳言之，中繼資料可包 括-内容分類。在某些態樣中’中繼資料並不包括為編碼 操作所要之内容資訊。在此等情形中，預處理器226可經組 態以判定内容資訊並使用内容資訊以用於預處理操作及/ 或將内容資訊提供至轉換編碼器2〇〇之其他組件（例如，解 碼器228)。在某些態樣中，預處理器226可使用此内容資訊 來影響GOP分割、判定適當類型之過濾及/或判定可傳達至 一編碼器之編碼參數。 圖6展示了可被包括於預處理器226中且說明可由預處理 器226執行之處理的各種過程區塊之說明性實例。在此實例 中，預處理器226接收中繼資料及視訊222、224，且將包含 (經處理之）_繼資料及視訊的輸出資料614提供至編碼器 228。通常，存在三種類型的可接收之視訊。第一，已接收 之視訊可為漸進視訊，其中無需解交錯。第二，視訊資料 可為自24fps電影序列轉換之電視電影處理之視訊、交錯視 訊（在此情形中之視訊）。第三，視訊可為非電視電影處理之 115064.doc •21 _ 交錯視訊。預處理器226可如以下所描述來處理此等類型之 視訊。 在區塊601處，預處理器226判定已接收之視訊資料222、 224是否為漸進視訊。在某些情形中，此可自中繼資料加以 判定（若中繼資料包含此資訊），或藉由處理視訊資料自身而 加以判定。舉例而言，以下所描述之反向電視電影處理過 程可判定已接收之視訊222是否為漸進視訊。若其為漸進視 訊，則過程進行至區塊607，在區塊607中對視訊執行過濾 (例如，雜訊抑制器）操作以降低雜訊（諸如，白高斯雜訊）。 若視訊資料222、224並非為漸進視訊，則在區塊6〇1處過程 進行至區塊604 ’即進行至一相位偵測器6〇4。 相位偵測器604在源於電視電影處理中之視訊與以標準 廣播格式開始之視訊之間進行區分。若已作出決策該視訊 為經電視電影處理的（退出相位偵測器6〇4之YES決策路 徑）’則在反向電視電影處理6〇6中將經電視電影處理之視 訊恢復至其原始格式。識別並消除冗餘訊框，且將源自相 同視訊訊框之場重編成一完整影像。因為以一秒之1/24的 規則時間間隔攝影記錄了已重建之膠捲影像的序列，所以 使用反向電視電影處理之影像而非電視電影處理之資料 (其具有不規則時基）’在G〇p分器⑴或解碼器228中所執 行之移動估計過程更為精確。 在-個態樣中，相位债測器6 〇 4在接收—視訊訊框後做出 -些決策。此等決策包括：⑴來自電視電影處理輸出及3: 2下拉相纟之當前視訊是否為圖38中戶斤示之五個相位p〇、 115064.doc •22- 1376952 ρι、P2、Pa及P4中之一者；及（ii)視訊是否經產生為習知 NTSC。彼決策被指示為相位P5。此等決策呈現為圖2中所 示之相位彳貞測器604的輸出。自相位偵測器6〇4之標有 MYES"(是）的路徑致動反向電視電影處理6〇6，指示其已具 備正確下拉相位，使得其可選出由相同攝影影像所形成之 場且將該等場組合。自相位偵測器6〇4之標有"Ν〇π(否）的路 徑同樣地致動解交錯器6〇5以將一表觀NTSC訊框分成用於 最佳化處理之場。相位偵測器6〇4可連續分析視訊訊框，此 係因為可在任一時間接收不同類型之視訊。作為一例證， 可將捋合NTS C標準之視訊插入該視訊而作為廣告。在反向 視電办處理之後，將所得之漸進視訊發送至一可用以降 低白向斯雜訊之雜訊抑制器（過濾器）6〇7。 當習知NTSC視訊被確認時（自相位偵測器6〇1之no路 控）’將其傳輸至解交錯器605以進行壓縮。解交錯器6〇5將 已交錯之場變換成漸進視訊，且繼而可對該漸進視訊執行 ^ 去雜訊操作。以下描述瞭解交錯處理之一說明性實例。 電視之傳統類比視訊裝置以一交錯之方式再現視訊， 亦即，此等裝置傳輸偶數掃描線（偶數場）及奇數掃描線（奇 數場）。自信號取樣觀點而言，此等於以由以下方程式所描 述之圖案進行的時空子取樣： p(x，>，《)，對於偶數場而言，若 少 mod2 = 〇 [1] 且分 U，兄”)=Θ(χ，少，》)，對於奇數場而言，若少mod2 = 1 、抹除，否亂 其中Θ表示原始訊框圖片、F表示已交錯之 ,,5〇64.d〇c -23- 1376952 別表示一像素之水平位置、垂直位置及時間位置β 在不失一般性之情況下’貫穿此揭示内容可假定„ = 〇為 偶數場，使得以上之方程式1簡化為： F(x，y，n)40(X，y，n)> 若 ym〇d2 = nm〇d2， Γ91 1抹除，否則， 11 因為在水平維度中不進行抽取，所以可在下一n~ y座標 中描繪子取樣圖案。 解交錯器之目標為將已交錯之視訊（一序列場）變換成非 9 父錯之漸進訊框（一序列訊框）。換言之’内插偶數場及奇數 場以"恢復”或產生全訊框圖片。此可由方程式3表示： [3] F。(x，y，n) = {F(x，y，n)，y mod 2 = n mod 2， 。’’ lFi(x,y，n)，否則， 其中尸表示遺漏像素之解交錯結果
圖40為說明解交錯器605之一實例之一些態樣的方塊 圖’該解交錯器605使用Wmed過濾及移動估計以自已交錯 之多媒體資枓產生一漸進訊框。圖40之上部分展示了一移 動強度映射4002，其可使用來自一"當前場"、兩個"先前場" (PP場及P場）及兩個"後續場"（"下個場"及"下下個場"）之資 訊而產生》移動強度映射4Ό02將當前訊框分類或分割成兩 個或兩個以上之不同的移動位準，且該移動強度映射4〇〇2 可藉由時空過濾而產生（下文將對其予以進一步詳細描 述）。在某些態樣中，如以下參考方程式4-8所描述，產生移 動強度映射4002以識別靜態區、慢動作區及快動作區。一 時空過濾器（例如’ Wmed過濾器4〇〇4)使用基於移動強度映 115064.doc -24 - 1376952 射之標準來過濾已交錯之多媒體資料，且產生一時空臨時 解交錯訊框。在某些態樣中，Wmed過濾過程涉及U之 水平鄰域、[-3, 3]之垂直鄰域及五個相鄰場之時間鄰域，該 等相鄰場係由圖40中所說明之五個場（"pp場·，、"p場"、"者 前場"、"下個場"、"下下個場"）而表示，其中z_，表示一個: 之延遲。相對於"當前場"，"下個場"及"P場"為非同位場， 且” PP場”及"下下個場"為同位場。用於時空過濾之·,鄰域" 指代在過濾操作期間實際使用之場及像素的空間及時間位 鲁置，且其說明為如（例如）圖6及圖7中所示之，，孔徑"。 解父錯器605亦可包括一雜訊抑制器（去雜訊過濾器） 4〇〇6 ’該雜訊抑制器4〇〇6經組態以過濾由评以以過濾器4〇〇4 所產生的時空臨時解交錯訊框。去雜訊該時空臨時解交錯 訊框使得後續移動搜尋過程更為精確，尤其在源交錯多媒 體資料序列被白雜訊污染時。其亦可至少部分地移除 圖片中之偶數列與奇數列之間的混淆。可將雜訊抑制器 • 40:實施為各種過濾器，包括基於子波收縮及子波文納濾 皮器之雜訊抑制@。雜訊抑制器可用以在使用#動補償資 訊對雜訊進行進一步處理之前將該雜訊自候選Wmed訊框 移除且可移除存在於WmedM框中之雜訊且保持信號存在 ^考慮彳5號之頻率内容。可使用各種類型之包括子波過 ㈣的去雜訊過濾、器。子波為用以在空間域及尺度域兩者 疋位給定信號的一類函數。子波背後之基本觀念為以 不同尺度或解析率來分析信號，使得子波表示中之較小改 變在原始信號中產生一對應較小之改變。 I15064.doc •25· 1376952 亦可將子波收縮或子波文納濾波^應用為雜訊抑制器。 子波收縮由下列組成：有雜信號之子波變換，接著為較小 子波係數至零（或更小值）之收縮，同時保持較大係數不受影 響。最後’執行—反向變換以獲取所估計之信號。 去雜訊過遽提高了有雜環境中之移動補償的精確度。子 波收縮去雜訊可涉及在子波變換域中之收縮，且通常包含 三個步驟：-線性正向+波變I、一#線性收縮去雜訊及 一線性反向子波變換。文納濾波器為一 MSE最佳化線性過 濾器，其可用以改良因相加雜訊及模糊而被降級的影像。 此等過濾器一般在此項技術中已為吾人所熟知，且其描述 於（例如）以上引用之"Ideal spatial adaptation by wavelet shrinkage"及 S. P. Ghae卜 A. M. Sayeed及 R. G. Baraniuk之
Improvement Wavelet denoising via empirical Wiener filtering”^/^：^^，第 3169卷，第 389_399頁，San Dieg〇， 1997年7月）中，其以引用之方式全部明確地併入本文中。 在某些態樣中，去雜訊過濾器係基於一（4,2)雙正交三次B 雲規函數子波過濾器之一態樣。可藉由下列正向及反向變 換來界定一個此過濾器： ⑹=聲+去(2 +厂丨)+吾(…正向變換） [4] 及 g(2) = 〆 _蠢(1 + 厂”-暑(Ζ + Ζ-3)-备(22+ζ-4)(反向變換）[5] 去雜訊過濾器之應用可增加在一有雜環境中之移動補償 的精確度。此等過濾器之實施進一步描述於D.L.Donoho及 U5064.doc •26- 1376952 I.M. Johnstone 之"ideal spatial adaptation by wavelet shrinkage"(生物統計學，第8卷，第425_455頁，i994)，其 以引用之方式全部明確地併入本文中。 圖40之下部分說明了用於判定已交錯之多媒體資料之移 動資訊（例如，移動向量候選、移動估計、移動補償）的一態 樣。詳言之，圖40說明了 一移動估計及移動補償方案，其 用以產生所選訊框之移動補償臨時漸進訊框，且繼而其與 Wmed臨時訊框進行組合以形成一所得之"最後"漸進訊 框，其展不為解交錯之當前訊框4〇 14。在某些態樣中，已 交錯之多媒體資料之移動向量（"MV")候選（或估計）自外部 移動估计器而被提供至解交錯器，且用以提供雙向移動估 計器及補償器（”ME/MC")4018之一起點。在某些態樣中， MV候選選擇器4022使用先前判定2MV以用於經處理之區 塊之MV候選的鄰近區塊，諸如先前處理之區塊（例如，在 解交錯之先前訊框4020中之區塊）的]vjVe基於先前之解交 錯訊框70及下個（例如，未來）Wmed訊框4008，可雙向地進 行移動補償。藉由組合器4〇12來合併或組合一當前wmed 訊忙4010及移動補償（"MC")當前訊框4016»將所得之現 為一漸進訊框的解交錯當前訊框4014提供返回至me/mc 40 1 8以待用作一解交錯之先前訊框4〇2〇，且其亦在解交錯 器605外部進行通信以用於後續處理。 可去耦解交錯預測方案，包含使用Wmed+Mc解交錯方案 自場内内插之場間内插。換言之，可為場内内插之目的而 主要使用時空Wmed過濾，同時可在移動補償期間執行場間 115064.doc -27- 1376952 内插。此降低了 Wmed結果之峰值信雜比比，但在應用移動 補償後視覺品質更令人滿意，此係因為因不精確場間預測 模式決策而產生之壞像素將自Wmed過濾過程而被移除。 在適當反向電視電影處理或解交錯處理之後，在區塊608 處處理漸進視訊以用於混淆抑制及重取樣（例如，重定大 小）。在某些重取樣態樣中，實施多相重取樣器以用於圖片 尺寸之重定大小。在向下取樣之一實例中，在原始圖片與 經重定大小之圖片之間的率比可為p / q，其中p及q為互質 數。相位之總數為P。多相位過濾器之截止頻率在某些態樣 中為0.6以用於將係數重定大小為05左右。截止頻率並不精 確地匹配該重定大小比率以便提高經重定大小之序列的高 頻率回應。此不可避免地容許某些混淆。然而，已熟知人 類眼睛較模糊而無混淆之圖片而言更青睞清晰但有稍微混 淆之圖片。 圖41說明了多相位重取樣之一實例，其展示若重定大小 比率為％時的相位。圖4丨中所說明之截止頻率亦為％。藉由 垂直軸而在上圖中說明了原始像素。辛克函數亦以該等軸 為中心而繪製以表示過濾器波形。因為將截止頻率選擇為 完全與重取樣比率相同，所以在重定大小後辛克函數之零 重疊該等像素之位置（在圖41中以交又說明為了在重定大 小後找到一像素值，可如下列方程式中所示自該等原始像 素合計基值： 〇〇 v(x)= S«(〇xsinc(^(/-x)) 『61 115064.doc 1376952 其中fc為截止頻率。可將以上W多相位過遽器應用於水平 維度及垂直維度兩者。 重取樣（重定大小）之另一態樣說a月了過度掃描。在一 NTSC電視信號中’―影像具有486條掃播線且在數位視 訊中-影像在每-掃描線上可具有72_像素。然而，由於 尺寸與勞幕格式之間的失配，所以並非完整影像之全部在 電視上均為可見的。冑不可見之影像冑分稱為過度掃描。 為了幫助廣播台將有用之資訊置於盡可能多之電視可見 的區域中，移動圖片與電視工程協會（SMpTE)界定了稱為 安全動㈣及Φ全㈣區之動作訊框的特定尺寸。見關於 Specifications for Safe Action and Safe Title Areas Test "㈣/or ⑽办以之SMpTE推薦實踐叩 27H989。由SMPTE將安全動作區界定為其中”所有重要動 作必須發生"之區域。將安全標題區界定為其中"可限制所 有有用資訊以確保在大多數家庭電視接收器上之可見性,， 的區域。 舉例而言，參看圖25 ,安全動作區251〇佔用了螢幕之中 心90%，周圍給出5%的邊界。安全標題區25〇5佔用了螢幕 之中心80〇/〇,給出了 10%的邊界。現參看圖％，因為安全標 題區如此小，所以為了在影像中添加更多内容，某些台將 把本文置於安全動作區，其在白色矩形窗口 2615内部。 通常，在過度掃描中可見黑色邊界。舉例而言，在圖26 中，黑色邊界出現於影像之上面262〇及下面2625處。因為 H.264視訊在移動估計中使用邊界擴展，所以可在過度掃描 115064.doc •29· 1376952 中移除此等黑色邊界。擴展之黑色邊界可增加剩餘。適當 地，可切割2 %之邊界，且繼而對其實施重定大小。因此， 可產生用於重定大小之過濾器。在多相位向下取樣前執行 截斷以移除過度掃描。 再次參看圖6,漸進視訊繼而進行至區塊61〇，在區塊61〇 中執行解塊器及解振鈴操作。在視訊壓縮應用中通常出現 兩種類型之假影："成塊"及"振鈐"。因為壓縮演算法將每一 訊框劃分成區塊（例如，8x8個區塊），所以出現成塊假影。 每一區塊經重建而具有某些較小誤差，且在一區塊之邊緣 處的誤差與在鄰近區塊之邊緣處的誤差常形成對比，從而 使區塊邊界可見。相反，振鈴假影在影像特徵之邊緣周圍 呈現為失真。因為編碼器在量化高頻率DCT係數時廢除過 夕資訊，所以出現振鈴假影。在某些說明性實例中，解塊 及解振鈴兩者均可使用低通FIR(有限脈衝回應）過濾器來 隱藏此專可見假影。 在解塊處理之一實例中，可將一解塊過濾器應用於一訊 框之所有4x4區塊邊緣，除了在訊框之邊界處的邊緣及禁止 解塊過濾器過程之任何邊緣外。應在完成訊框建構過程後 基於巨集區塊來執行此過濾過程，其中在一訊框中之所有 巨集區塊以增加巨集區塊位址之次序加以處理。對於每一 巨集區塊而言，首先自左至右過濾垂直邊緣，且繼而自頂 部至底部過濾水平邊緣。如圖39中所示，對於水平方向及 對於垂直方向而言，對四個16樣本邊緣執行亮度解塊過濾 過程’且對兩個8樣本邊緣執行針對每一色度分量之解塊過 115064.doc -30· 1376952 濾'器過程。在當前巨集區塊上方及左側之樣本值（可能已因 對先前巨集區塊之解塊過程操作而被修改）應用作對當前 巨集區塊上之解塊過濾器過程的輸入，且可在當前巨集區 塊之過據期間進一步修改。在垂直邊緣之過濾期間所修改 之樣本值可用作用於相同巨集區塊之水平邊緣之過濾的輸 入°可獨立地針對亮度及色度分量來調用解塊過程。 在解振鈴處理之一實例中，可自適應地應用2維過濾器以 使邊緣附近之區域平滑。邊緣像素經受很少量之過濾或不 經受過濾以避免模糊。 GOP分割器 在解塊及解振鈐之後，藉由GOP分割器612來處理漸進視 訊。GOP定位可包括偵測鏡頭改變、產生複雜性映射（例 如’時間、空間頻寬映射）及自適應G〇p分割。下文對此等 之每一者進行了描述。 Α.場景改變偵測 鏡頭偵測係關於判定在一組圖片（GOP)中之一訊框何時 顯示指示已發生場景改變之資料。一般而言，在一G〇P内， 訊框可在任何兩個或三個（或三個以上）之相鄰訊框中無顯 著改變’或可存在緩慢改變或快速改變。當然，若需要， 則此等場景改變分類可視一特定應用而定而進—步被細分 為更大程度之改變。 偵測鏡頭或场景改變對於視訊之有效編瑪而言至關重 要。通常，當一GOP並未顯著改變時，在GOP之開始的工訊 框之後，眾多預測訊框可充分地編碼視訊，使得該視訊之 115064.doc 31 1376952 後續解碼及顯示為視覺上可接受的。然而，當一場景突然 或緩k改變時，可能需要額外〗訊框及較少之預測編碼（p訊 框及B訊框）來產生後續解碼之視覺上可接受的結果。 以下描述了改良現有編碼系統之效能的鏡頭偵測與編碼 系統及方法。此等態樣可實施於預處理器226(圖7)之G0P 刀割器612中，或包括於一可在有預處理器或無預處理器之 情況下進行操作的編碼器裝置中。此等態樣利用包括視訊 資料之相鄰訊框之間的統計比較的統計（或量度）來判定是 否發生了一犬然場景改變、一場景是否正在緩慢改變或在 s野景中疋否存在可使視訊編碼尤為複雜之攝影機閃光。 該等統計可自一預處理器獲得，且繼而被發送至一編碼裝 置，或可在一編碼裝置中產生該等統計（例如，藉由一經組 態以執行移動補償的處理器所得之統計幫助場景改變偵 測決策。在實施轉碼之系統中，常存在一適當之預處理器 或可組態之處理器。若該預處理器執行幫助移動補償之解 交錯’則移動補償統計為可用的且為現成的。在此等系統 中，鏡頭偵測演算法可稍微增加系統複雜性。 本文所描述之鏡頭偵測器之說明性實例僅需要利用來自 先别訊框、當前訊框及下個訊框之統計，且因此具有極低 之潛伏時間。鏡頭偵測器區分若干不同類型之鏡頭事件， ι括大…、:場景改變、交叉衰落及其他緩慢場景改變以及攝 影機閃Α。藉由在編碼器中利用$肖策略來判定不同類型 之鏡頭事件，編碼效率及視覺品質得以增強。 場景改變偵測可用於任一用於其之視訊編碼系統以藉由 II5064.doc •32· 1376952 以一固定時間間隔插入一m框來巧妙地節省位元。在某些 態：中’藉由預處理器所獲得之内容資訊(例如，被併入； 貝料t或由預處理器226計算而得)可用於場景改變偵 ’則—+例而5，視内容資訊而定，可針對不同類型之視訊 内容動態地調整以下所描述之臨限值及其他標準。 通常對結構化圖片組（G0P)操作視訊編碼。G〇p通常始於 一訊框内編碼之訊框（1訊框），接著為一系列p(預測）或咐 向）訊框。通常，I訊框可料顯示該訊框所需之所有資料， B訊框依賴於先前及隨後之訊框中的資料（例>，僅含有改 變自先前訊框之資料或與下個訊框中之資料不同），且p訊 框含有改變自先前訊框之資料。在共同使用中，在編碼視 訊中I訊框與P訊框及B訊框交替。就尺寸（例如，用以編碼 該訊框之位元的數目）而言，〗訊框通常比p訊框大得多，p 訊框又大於B訊框《為了進行有效編碼、傳輸及解碼處理， GOP之長度應足夠長以降低自較大〗訊框之有效損耗，且應 足夠短以對抗編碼器與解碼器之間的失配或通道損壞。此 外，因相同原因，可訊框内編碼p訊框中之巨集區塊（mb)。 場景改變偵測可用於視訊編碼器以判定適當之G〇p長 度，且基於該GOP長度插入〗訊框，而非以固定時間間隔插 入一通常不需要之I訊框。在一實用之串流視訊系統中，通 信通道通常因位元誤差或封包損耗而被損壞。置放〗訊框或 I MB之地點可顯著影響已解碼之視訊品質及觀測體驗。一 編碼方案為使用訊框内編碼之訊框以用於具有自並置之先 前圖片或圖片部分之顯著改變的圖片或圖片之部分。通 115064.doc •33· 1376952 $ ’此等區域無法藉由移動估計來有效地進行預測，且若 根據訊框間編碼技術（例如，使用B訊框及p訊框之編碼）來 免除此等區域，則可更為有效地實施編碼。在通道損壞之 情形中’彼等區域可能遭受誤差傳#，該誤差傳播可藉由 訊框内編碼來降低或消除（或幾乎如此）。 可將GOP視訊之部分分類成兩個或兩個以上之類別，其 中每區域可具有不同之可視特定實施而^的訊框内編碼 標準。作為一實例，可將視訊分類成三個類別：突然場景 改變、交又衰落及其他緩慢場景改變以及攝影機閃光。 突然場景改變包括顯著不同於先前訊框之訊框，其通常 由攝影機操作而導致1為此等訊框之内容與先前訊框之 内容不同，所以應將該等突然場景改變訊框編碼為〗訊框。 父叉农落及其他緩慢場景改變包括場景之緩慢切換，其 通常由攝影機鏡頭之電腦處理而導致。兩種不同場景之逐 漸混合在人類眼睛看來可更為令人滿意，㈣視訊編碼提 出了挑戰。移動補償無法有效地降低彼等訊框之位元速 率，且可為此等訊框而更新更多之訊框内MB。 當訊框之内容包括攝影機閃光時，發生攝影機閃光或攝 影機閃光事件。此等閃光在持續時間上(例如，一個訊框) 相對較短，且極為明亮，使得描繪該等閃光之訊框中的像 素相對於一相鄰訊框上之對應區域顯示異乎尋常地高的亮 度。攝影機間光突然且立即移位一圖片之亮度。通常，： 影機閃光之持，續時間比人類視覺系統（H v s)之時間遮罩持 續時間紐’其通常被界定為44 ms。人類眼睛對亮度之此等 115064.doc •34- U/0952 _叢發的質並不敏感，且因此可粗略地對其進行編碼。 因為閃光訊框無法藉由移動補償進行有效地處理，且該等 閃光訊框對於未來訊框而言為差之預測候選，所以此等訊 框之粗略編碼並不會降低未來訊框之編碼效率。由於"人工" 高亮度，所以不應將被分類為間光之場景用於預測其他訊 框且由於才目同原因，纟他訊框無法有效地用於預測此等 訊框。-旦經識別，則可取出此等訊框，此係因為該等訊 框需要相對較高之處理量。—種選擇為移除該等攝影機閃 光訊框且在其位置中編碼_DC係數，此解決方案較簡單， 计鼻快速且節省許多位元。 當偵測到訊框之以上類別中之任一者時，則宣告一鏡頭 事件。鏡頭偵測不僅相於改良編碼品質，其亦可幫助識 別視訊内容搜尋及檢索。下文中描述了場景偵測過程之一 說明性態樣。在此實例中，對於為鏡頭㈣而被處理之一 選定訊框而言，鏡頭偵測過程首先計算資訊或量度。量度 可包括來自視訊之雙向移動估計及補償處理之資訊以及其 他基於亮度之量度。 為了執行雙向移動估計/補償，可藉由一雙向移動補償器 來預處理一視訊序列，該雙向移動補償器將當前訊框之每 8x8區塊與該等訊框（最相鄰之鄰近訊框）之兩者（過去之訊 框及未來之訊框）中的區塊匹配。移動補償器產生每一區塊 之移動向量及差分量度。圖29為一說明，其展示了當前訊 框C與過去訊框Ρ及未來（或下個）訊框Ν之匹配像素的一實 例，且描繪了至該等匹配像素之移動向量（過去移動向量 115064.doc -35- 1376952 MVp&未來移動向量MVn)。下文中參看圖32而通常描述了 雙向移動向量產生及相關編碼的一般描述。 在判定雙向移動資訊（例如，識別對應之相鄰訊框中之 MB(最匹配）的移動資訊）後，可藉由當前訊框與下個訊框及 先前訊框之各種比較來產生額外量度（例如，藉由G〇p分割 器612中之移動比較器或另一適當組件）。移動比較器可產 生每-區塊之差分量度。該差分量度可為均方差分之總和 (SSD)，或絕對差分之總和（SAD)e在不失一般性之情況下， 在此將SAD用作一實例。 對於每一訊框而言，將亦稱為”對比率"之SAD比率計算 如下：
其中SADP及SADN分別為正向差分量度及反向差分量度之 絕對差分的總和。應注意，分母含有一較小正數£以防止"用 零除"誤差。分子亦含有ε以平衡分母中i之效應。舉例而 。，若先前訊框、當前訊框及下個訊框相同，則移動搜尋 應得出SADP == SADN = 0。在此情形中，以上計算產生結果 / = 1而非零或無窮大。 可為每一訊框而計算亮度直方圖。通常，多媒體影像具 有八個位元之亮度深度（例如，"箱，,之數目）可將用於根據某 二態樣叶算亮度直方圖之亮度深度設定至16以獲得直方 圖在其他態樣中，可將亮度深度設定至一適當數目，其 可視進行處理之資料的類型、可用之計算功率或其他預定 H5064.doc 36- 1376952 標準而定。在某些態樣中，可基於一計算或接收之量度（諸 如資料之内容）來動態地設定亮度深度。 以下之方程式說明了計算一亮度直方圖差分（λ)的—實 例： m
其中NPi為在先前訊框之第丨個箱中之區塊的數目，且Nci為 在當前訊框之第i個箱中之區塊的數目，且N為在一訊框中 之區塊的總數目。若先前及當前訊框之亮度直方圖差分完 全不同（或不相交），則λ = 2。 使用此資訊’將一訊框差分量度（D)計算如下： D — + ΑΛ(2Λ +1) [ 8 ] 其中A為由應用所選擇之常數，=e + SADP，且Yp= stSADpp_。 C e + SADN b + SADc 若訊框差分量度滿足方程式9中所示之標準，則將所選 (當前）訊框分類為一突然場景改變訊框：
D = + ΑΛ(2Λ + 1)^77. Γ q -I ΥΡ
其中A為由應用所選擇之常數，且Τι為一臨限值β 在一實例中’模擬展示了設定A =1及T1 = 5可達成優良 之债測效肖b。方^别訊框為一突然場景改變訊框，則〜應 lc_ 較大且。應較小。可使用比率6而非單獨之/c，使得將量 度標準化至該情形之活動水平。 M5064.doc •37, 1376952
接近於零）’其幾乎不為預強調。λ 凸函數。當λ較小時（例如， 。入變得愈大，則該函數進 行之強調愈多。藉由此預強調，對於任何大於^之人而言， 兔·將臨限值Τ!設定於5，則偵測到一突然場景變化。 若場景強量度度D滿足方程式5中所示之標準，則將當前 訊框判定為一交又衰落或緩慢場景變化：
同臨限值，且Τ2為另一臨限值„ 閃光事件通常導致亮度直方圖移位至較亮側。在此說明 性態樣攝影機中’將免度直方圖統計用於判定當前訊框是 否包含攝影機閃光。如方程式1丨及12中所示，鏡頭摘測過 程可判定當前訊框之負亮度是否比先前訊框之亮度大某— 臨限值丁3’及當前訊框之亮度是否比下個訊框之亮度大該 臨限值Τ3 : Ϋα-ΫΡ >τ3 [11] [12] 若不滿足以上標準，則不將當前訊框分類為包含攝影機 閃光。如以下方程式中所說明，若滿足該標準，則鏡頭该 測過程判定反向差分量度S ADp及正向差分量度s adn是否 大於某一臨限值T4 : [13] [14] SADP>T, sa^>n^T4 115064.doc •38- 1376952 ，中（為當前訊框之平均亮度，[為先前訊框之平均亮度， ~為下個訊框之平均亮度，且SADp&SADn為與當前訊框相 關聯之正向差分量度及反向差分量度。 鏡頭偵測過程藉由首先判定當前訊框之亮度是否大於先 則訊框之焭度及下個訊框之亮度來判定攝影機閃光事件。 若非如此，則該訊框非為攝影機閃光事件，但若如此，則 其可為攝影機閃光事件。鏡頭偵測過程繼而可估計反向差 为量度是否大於一臨限值I及正向差分量度是否大於一臨 丨限值I，若此等兩個條件均滿足，則鏡頭偵測過程將當前 訊框分類為具有攝影機閃光。若不滿足該標準，則不將該 /訊框分類為任何類型之鏡頭事件，或可對其給定一預設分 類’其識別待對該訊框實施之編碼（例如，遺漏型訊框，編 碼為I訊框）。 以上展示了 丁丨、Τ'2、T3及丁4之某些例示性值。通常，經 由測试鏡頭偵測之特定實施來選擇此等臨限值。在某些態 樣中’預定該等臨限值Τ,、Τ2、Τ3及Τ4中之一或多者，且 將此等值併入編碼裝置中之鏡頭分類器中。在某些態樣 中，可在處理期間（例如，動態地）基於使用被供應至鏡頭分 類器之資訊（例如，中繼資料）或基於藉由鏡頭分類器自身所 計异之資訊來設定該等臨限值Τ丨、丁2、Τ'3及丁4中之一或多 者。 使用鏡頭偵測資訊來編碼視訊通常在編鳴器中執行，但 為了鏡頭^貞測揭示之完整性而在此加以描述。參看圖3 〇， 編碼過程301可使用鏡頭偵測資訊，以基於該序列之訊框中 115064.doc •39· 的偵測鏡頭來編碼視訊。過程301進行至區塊303，且核對 以查看是否將當前訊框分類為突然場景改變。若如此，則 在區塊305處，可將當前訊框编碼為I訊框，且可判定G〇p 邊界。若非如此，則過程301進行至區塊307，若當前訊框 被为類為緩慢改變場景之一部分，則在區塊3 〇9處可將緩慢 改變場景中之當前訊框及其他訊框編碼為一預測訊框（例 如’ P訊框或B訊框）。過程3〇1繼而進行至區塊311，在區塊 311中其核對該當前訊框是否被分類為一包含攝影機閃光 之閃光場景。若如此，則在區塊3 13處，可識別該訊框以用 於特殊處理（例如，移除或編碼該訊框之DC係數），若非如 此，則不實施當前訊框之分類，且當前訊框可根據其他標 準來編碼（編碼為I訊框），或遺漏。 在以上描述之態樣中，藉由訊框差分量度D來指示待壓縮 之訊框與其相鄰之兩個訊框之間的差分量。若偵測到顯著 里的單向壳凌改變，則其表示訊框中之交叉衰落效應。交 又衰落愈突出，則可藉由使用B訊框達成之增益愈多。在某 些態樣中，如以下方程式中所示來使用一已修改之訊框差 分量度： D, 卜a + 2cx
ldP ~dw| dP +dN D, cD，若 Yp-“yC2Yn+△或 Yp+MYcSYn-4 否則， _ [15] 其中dP lYc - Yp丨及dN = |YC _ γΝ丨分別為當前訊框與先前 訊框之間的亮度差分及當前訊框與下個訊框之間的亮度差 115064.doc -40· 1376952 二Μ Ή在正常實驗令判定之常數（因為其可視實施而 疋）且CC為具有在〇與i之間的值的加權變量。 Β·頻寬映射產生 預處理器226(圖6)亦可經組態以產生—可用於編碼多媒 資料之頻寬映射。在某些態樣中，編碼器228(圖7)中之内 容分類模組712代替產生頻寬映射。 貞視見質V可為編碼複雜性C及分配位元β(亦稱為 頻寬）兩者之函數。圖15為說明此關係之圖表。應注意，編 碼複雜性量度C ή Λ .a m ^ ； 自人類視覺之觀點來研究空間及時間頻 率。因為對於人類眼睛失真更為敏感，所以複雜性值相應 地更南。通常可假定中單調減少且〇中單調增加。 為了達成怪定視覺品質，將頻寬㈣指派給待編碼之^ 個對象（訊框或_’其滿足在緊接於下文之兩個方程式中 所表示的標準： 5,.=5(C,,F) Β = Σβ. Π6] [17] 在緊接於上文之兩個方程式中，Ci為第i個對象之編碼複 雜性，B為總的可用頻寬，且v為一對象之達成的視覺品 質。難以將人類視覺品質公式化為一方程式。因此以上 =程式組並未精確地加以界定。然而，若假定3維模型在所 有變量中為連續的，則可認為頻宽比（%在（c，v)對之鄰域 内未改變。在以下所示之方程式中界定頻寬比卜 [18] 115064.doc 41 · 繼而可如下列方程式中所表示來界定位元分配· Α=々(ς)
1=Σ A ,,(對於(c^)eL 言） [19] 其中δ指示”鄰域，，。 編碼複雜性受人類視覺敏感性影響（時間及空間兩者）。吉 洛德(Μ人類視覺模型為可用於界定空間複雜性之模型 =-實例。此模型研究局部空間頻率及環境照明。所得之 鲁*度稱作在過程中之預處理點，未知將對一圖片進 行訊框内編碼還是訊框間編碼，且產生兩者之頻寬比。根 據不同視訊對象之々_之間的比率來分配位元。對於訊框 内編碼之圖片而言，在下列方程式中表示頻寬比： [20]
Sintra = Pointra ^°8io(l + ctitmA^1Da :以上方程式中，r為巨集區塊之平均亮度分量，•⑽
ί ^:項的加權係數，為用以保證 y的鮮化係數。舉例而言，％_=4之值達成優良之 視覺品質》内容資訊(例如，内容分類)可用於將。_設定至 一值’該值對應於視訊之特定内容的所要之優良視覺品質 火平。在一實例中，若視訊内容包含"會說話的頭"新聞廣 播’則可將視覺品質水平設定較低，此係因為可認為資訊 影像或視訊之可顯示部分不如音訊部分重要，且可分配較 少位元來編瑪資料。在另—實财，若視訊内容包含一運 動事件容資訊可用於將％_収至—值，該值對應 於較尚視覺品質水平，Λ係因^顯示之影像對於觀測者 115064.doc -42- 而5可能更為重要，且因此可分配更多位元來編碼資料。 為了理解此關係，應注意’頻寬對數地分配有編碼複雜 性。亮度均方項Y2反映了具有較大量值之係數使用更多位 π來編碼之事實。為了防止對數獲得負值，在括號中將1添 力0至該項。亦可使用具有其他底數之對數。 時間複雜性係藉由訊框差分量度之量測（其量測兩個連 續訊框之間的差分）加以判定，此將移動量（例如，移動向量） 連同諸如絕對差分之總和（SAD)的訊框差分量度考慮在内。 訊框間編碼之圖片的位元分配可研究空間複雜性及時間 複雜性兩者。將此表示於下文： βinter = β0ΙΝΤΕΚ log10 (l + aINTER · SSD · exp(- Y\MVP + MVN f)) 在以上方程式中，MVP及MVN為當前MB之正向及反向移 動向量（見圖29)。可注意，藉由均方差分（SSD)之總和來替 代訊框内編碼頻寬公式中的γ2。為了理解以上方程式中之 + MKW||2的作用，注意人類視覺系統之下一特性：經受 平滑 '可預測移動（較小μ#； +MFwf)之區域引起了注意，且 可由眼睛追蹤，且通常無法忍受比固定區域再多的失真。 然而，經受快速或不可預測移動（較大IlMR + Μ匕|2)之區域無 法進行追蹤’且可忍受顯著之量化。實驗展示= 1、 γ = 0·001達成優良的視覺品質。 C.自適應GOP分割 在可由預處理器226執行之處理的另一說明性實例中，圖 6之GOP分割器612亦可自適應地改變被編碼在一起之一組 H5064.doc •43- 1376952 圖片的組成，且將參考使用MPEG2之實例對該G〇p分割器 012加以論述。某些較舊之視訊壓縮標準（例如，厘1^(32)無 需GOP具有一規則結構（儘管可強加為如此）。MpEG2序列始 終始於I訊框，亦即，在未參看先前圖片之情況下已被編碼 之一者》通常藉由固定P之GOP或在I訊框後之預測圖片中 的間距’可在編碼器處預配置MPEG2 GOP格式。p訊框為 已自先前I或P圖片進行部分預測之圖片。將開始之j訊框與 後續之P訊框之間的訊框編碼為B訊框》"B"訊框（B代表雙 向）可將先前及其次之I或P圖片個別或同時用作參考。編碼 一 I訊框所需要之位元的數目平均超過編碼一p訊框所需要 之位元的數目，同樣，編碼一 p訊框所需要之位元的數目平 均超過編碼一 B訊框所需要的數目。一跳躍訊框（若使用其） 將無需位元用於其表示。 在P訊框及B訊框之使用中及在較近之壓縮演算法（降低 表示視訊所需要之資料之速率之訊框的跳躍）中所隱含的 概念為時間冗餘的消除。當時間冗餘較高（亦即，幾乎不存 在自圖片至圖片之改變）時，P、B或跳躍圖片之使用有效地 表示視訊流，此係因為較早解碼之〖或卩圖片隨後被用作解 碼其他P或B圖片的參考》 自適應GOP分割係基於自適應地使用此概念。量化訊框 之間的差分，且在對已量化之差分執行適當測試後，自動 做出藉由I、P、B或跳躍訊框表示圖片之決策。自適應結構 具有在固定GOP結構中無法獲得之優點β固定結構將忽略 已發生極小内容改變之可能性，自適應程序將允許多得多 H5064.doc • 44 - 1376952 之B訊框插入於每一I與P之間，或插入於兩個p訊框之間， 藉此減少充分·表示該訊框序列所需要之位元的數目。相反 地’當視訊内容中之改變顯著時，p訊框之效率大大降低， 此係因為預測訊框與參考訊框之間的差分過大。在此等條 件下，匹配對象可掉出移動搜尋區域，或匹配對象之間的 相似性由於攝影機角度之改變所導致之失真而被降低。此 時，應將P訊框或I訊框及其相鄰P訊框選擇為彼此更接近， 且應插入較少B訊框《固定G0P不可實施彼調整。 在此處所揭示之系統中，自動感測此等條件。該G〇p結 構具有靈活性且使其適應内容之此等改變。該系統估計一 訊框差分量度，其可認為係訊框間之距離量測（具有距離之 相同附加性質）。概念上，給定訊框Fi、匕及F3具有訊框間 距離d〗2及du，認為？,與？3間之距離為至少旬2 + d23。基於 此距離類量度來實施訊框指定。 GOP分割器藉由當接收圖片類型時將該等圖片類型指派 至該等訊框來進行操作。圖片類型指示在編碼每一區塊中 所需要之預測方法： 在不參看其他圖片之情況下編碼[圖片。因為該等j圖片獨 立，所以其在資料流中提供存取點，其中解碼可開始。可 將I編碼類型指派至一訊框（若至其前任訊框之"距離"超過 一場景改變臨限值）。 ρ圖片可使用先前I或Ρ圖片以用於移動補償預測。該等圖 片將先前場或訊框（其可自所預測之區塊移位）中之區塊用 作編碼之基礎。在自所研究之區塊減去參考區塊後，通常 115064.doc •45- 1376952 使用用於空間冗餘之消除的離散餘弦變換來編碼剩餘之區 塊。將卩編碼類型指派至一訊框（若其與被指定為一p訊框之 上—訊框間的"距離"超過一通常小於第一臨限值之第二臨 限值）。 如以上所描述，B訊框圖片可使用先前及其次之p或I圖片 以用於移動補償。可正向、反向或雙向預測B圖片中之區 塊，或可在不參考其他訊框之情況下訊框内編碼該區塊。 在H.264中，參考區塊可為來自32個訊框之多達32個區塊的 線性組合。若該訊框無法被指定為一 I或P類型，則將其指 疋為一 B類型（若自該訊框至其直接前任的"距離"大於一通 常小於第二臨限值的第三臨限值）。 若该訊框無法被指定成為一編碼之B訊框，則將其指派至 "跳躍訊框"狀態。可跳過此訊框，此係因為其實質上為一 先前訊框之複本。 以顯示次序估計一量化相鄰訊框間之差分的量度為所發 生之此處理的第一部分。此量度為以上所提及之距離，藉 由該量度，針對每一訊框之適當類型來估計該訊框。因而， 在I訊框與相鄰P訊框之間或兩個連續p訊框之間的間距可 為變化的。計算量度係藉由利用基於區塊之移動補償器處 理視訊訊框而開始的，其中區塊為視訊壓縮之基本單元， 儘管諸如8x8、4x4及8xl6之其他區塊尺寸可行，但其通常 包括16χ16個像素。對於由兩個解交錯之場所組成的訊框而 言，可基於場來實施移動補償’對參考區塊之搜尋發生於 場中而非訊框中。對於在當前訊框之第一場中之區塊而 1l5064.doc -46- 1376952 言’在其後之訊框的場中找到一正向參考區塊，同樣，在 緊接在S剛场刖之訊框的場中找到一反向參考區塊。可將 該等當前區塊組合成一補償場。該過程繼續該訊框之第二 場。該等兩個補償場經組合而形成一正向補償訊框及一反 向補償訊框》 對於在反向電視電影處理606中所產生之訊框而言，因為 僅重建之膠捲形成訊框，所以對參考區塊之搜尋係僅基於 訊框。找到兩個參考區塊及兩個差分（正向及反向），其亦導 致一正向補償訊框及一反向補償訊框。總之，移動補償器 產生每一區塊之移動向量及差分量度，但在解交錯器005之 輸出正被處理之情形中，區塊為NTSC場之一部分，且若反 向電視電影處理之輸出被處理，則區塊為膠捲訊框之一部 分。注意，視是否正估計一正向差分還是反向差分而定， 在一先前場或訊框，或在緊接於其後之場或訊框中，正研 九之場或訊框中之區塊與一最匹配該區塊的區塊之間來估 a十里度之差分。僅亮度值參與此計算。 移動補償步驟因而產生兩組差分。此等差分在當前亮度 值之區塊與參考區塊中的亮度值之區塊之間，該等參考區 =自時間上緊接於當前訊框之前及緊接於其後的訊框所取 '寻為每—像素而判定每一正向及每一反向差分之絕對 ^畜 y 日 母.者在整個訊框上被獨立總計。當處理包含一訊 已解交錯之NTSC場時’兩個場均被包括於兩個總和 以此方式，找到正向及反向差分之總和絕對值SADp及 115064,doc -47- 對於每一訊框而言，使用該關係來計算SAD比率。 ε + SADp •γ = ε + SADn [22] 其中SADP及SADN分別為正向及反向差分的總和絕對值。將 一較小正數添加至分子ε來防止"除以零"誤差。將類似之ε 項添加至分母’其進一步降低了在SADp或sadn接近於零時 γ的敏感性。 在一替代態樣中’該差分可為SSD(均方差分之總和）及 SAD(絕對差分之總和）或sATd，其中藉由在取得區塊元素 中之差分前將二維離散餘弦變換應用於該等區塊來變換像 素值的該等區塊。儘管在其他態樣中可使用一較小區域， 但該等總和係在活動視訊之區域上估計而得。 亦計算如捿收（非移動補償）之每一訊框的亮度直方圖。直 方圖影響DC係數’亦即，在係數之16乂16陣列中的（〇 〇)係 數’其為將二維離散餘弦變換應用於亮度值之區塊（若其為 可用的）的結果。同等地，可在直方圖中使用16χ16區塊中 之亮度之256個值的平均值。對於亮度深度為八個位元之影 像而言’箱之數目被設定於16。下一量度估計直方圖差分。 [23] λ = ^Νρί~Ν^ 在以上方程式中，NPi為來自第i個箱中之先前訊框之區塊的 數目’且NCi為來自屬於第i個箱之當前訊框之區塊的數目， N為一訊框中之區塊的總數目。 組合此等令間結果，以將當前訊框差分量度形成為 115064.doc •48- 1376952 β = ^- + Λ(2λ + 1) Υρ ， [24] 其中γ<:為基於當前訊框之SAD比率，且γρ為基於先前訊框之 SAD比率。若一場景具有平滑移動且其亮度直方圖幾乎未 改變’則D = 1。若當前訊框顯示一突然場景改變，則將 較大且γρ應較小。使用比率么·而非單獨之，使得將量度 ΪΡ 標準化至該情形之活動水平》 圖42說明了將壓縮類型指派至訊框的過程。方程式19中 φ 所界定之當前訊框差分D為關於訊框指定而做出決策的基 礎。如決策區塊4202指示，若研究中之訊框為一序列中之 第一者，則遵循標記有YES之決策路徑至區塊4206，藉此 宣告該訊框為I訊框。在區塊4208中將累計之訊框差分設定 至零，且該過程返回（在區塊4210中）至開始區塊。若正研究 之訊框非為一序列中之第一訊框，則自做出決策之區塊 4202遵循標記有NO之路徑，且在測試區塊4204中針對場景 改變臨限值來測試當前訊框差分。若當前訊框差分大於彼 • 臨限值，則遵循標記有YES之決策路徑至區塊4206，其再 次導致I訊框之指定。 若當前訊框差分小於場景改變臨限值，則遵循NO路徑至 區塊42 12’在區塊4212中將當前訊框差分添加至累計之訊 框差分。在決策區塊42 14處繼續該流程圖，將累計之訊框 差为與臨限值t相比較’該臨限值t 一般而言小於場景改變臨 限值。若累計之訊框差分大於t，則控制轉移至區塊4216， 且將訊框指定為P訊框，繼而在步驟42 1 8中將累計之訊框差 115064.doc •49· 1376952 分重没至零。若累計之訊框差分小於t，則控制自區塊4214 轉移至區塊4220。在此將當前訊框差分與小於〖之工相比 較。若當前訊框差分小，則在區塊4222中將該訊框指定 為跳躍的，且繼而該過程返回，若當前訊框差分大，則 在區塊42 26中將該訊框指定為β訊框。 編碼器 返回參看圖2,轉換編碼器2〇〇包括一編碼器228，該編碼 器228自預處理器226接收已處理之中繼資料及原始視訊。 中繼資料可包括在源視訊丨〇 4中最初接收之任何資訊及藉 由預處理226計算而得之任何資訊。編碼器228包括一第 一遍編碼器230、一第二遍編碼器232及一重編碼器23扣編 碼器228亦自轉換編碼器控制231接收輸人，該轉換編碼器 控制23 1可將資訊（例如，中繼資料、誤差回彈資訊、内容 資訊、已編碼之位元速率資訊，基礎層及增強層平衡資訊 以及量化資訊）自第二遍編碼器232提供至第一遍編碼器 230、重編碼器234以及預處理器226。編碼器228使用自預 處理器226所接收乏内容資訊及/或藉由編碼器228自身（例 如，藉由内容分類模組712(圖7))所產生之内容資訊，來編 碼已接收之視訊。 圖7說明了可包括於一可用於圖2中所說明之編碼器⑽ 之例不性兩遍式編碼器中之功能模組的方塊圖。儘管圖7及 本文之描述不必陳述可併入一編碼器中之所有功能，但圖7 中展示了功能模組之各種態樣。因此，在以下之基礎層及 增強層編碼的論述後，下文描述了該等功能模組之一些態 115064.doc •50- 1376952 樣。 基礎層及增強層編碼 。。編媽器228可為-SNR可調性編碼器，其可將來自預處理 器226之原始視訊及中繼資料編碼成一第一組編碼資料（本 文亦稱為一基礎層）及一或多個額外組之編碼資料（本文亦 稱為增強層）。編碼演算法產生基礎層及增強層係數，當對 該等係數解碼時，其在該等兩個層均可用於解碼時可在解 碼器處加以組合。當等兩個層均不可用時，基礎層之編碼 允峰其被編碼為一翠層。 參看圖31描述了此多層編碼過程的一個態樣❶在區塊32i 處，藉由完全訊框内編碼之巨集區塊（訊框内編碼MB)編碼 —I訊框。在H.264中，藉由充分利用之空間預測（其提供一 顯著置之編碼增益）來編碼I訊框中之訊框内編碼mb。存在 兩個子模式：Intra4x4及Intral6xl6。若基礎層將利用藉由 空間預測所提供之編碼增益，則該基礎層需要在編碼及解 碼該增強層之前而被編碼及解碼。使用I訊框之兩遍編碼及 解碼°在基礎層中’基礎層量化參數QPb提供變換係數之一 粗略量化步長。將在增強層處編碼原始訊框與重建基礎層 訊框間之逐像素差分。增強層使用一量化參數QPe，其提供 一更精密之量化步長》諸如圖2之編碼器228的編碼構件可 執行在區塊321處之編碼。 在區塊323處，編碼器編碼正處理之GOP中之P及/或8訊 框的基礎層資料及增強層資料。諸如編碼器22 8之編碼構件 可執行在區塊323處之編碼。在區塊325處，編碼過程核對 115064.doc -51- 1376952 疋否存在更多待編碼之P或B訊框。諸如SNR可調性編碼器 228之編碼構件可執行動作325。若剩餘更多之訊框， 則重複步騾323，直至完成對G〇p中之所有訊框的編碼。儘 管如以下將論述在P及B訊框中可能存在訊框内編碼mb，但 P及B訊框包含訊框間編碼之巨集區塊（訊框間編碼。 為了使解碼器在基礎層資料與增強層資料之間進行區 別，編碼器228編碼額外資訊（區塊327)β該等類型之額外資 訊包括（例如）識別層之數目的資料、將層識別為一基礎層之 資料、將層識別為一增強層之資料、識別層間之層間關係 的資料（諸如，層2為用於基礎層丨之增強層，或層3為用於 增強層2之增強層）或將層識別為一串增強層中之最後增強 層的資料。額外資訊可包含於與其相關之基礎層f料及曰/或 增強層資料連接的標頭中，或包含於獨立資料訊息中。諸 如圖2之編碼器228的編碼構件可執行在區塊327處之過程。 為了具有單層解碼’必須在反向量化前組合兩個層之係 數。因此，必須互動地產生該等兩個層之係數否則，此 可能引入顯著量之額外資訊。額外資訊増加的—個原因為 基礎層編碼及增強層編碼可使用不同時間參考。需要寅: 法來產生基礎層及增強層係數，當該等兩個層為可二τ 在解量化之前於解碼器處組合該等係數。同時，寅μ 在增強層不可用時提供可接受之基礎層視訊，或解^器因 為（諸如）功率節省之原因而決定不解碼該增強層。在緊接於 下文之標準可預測編碼之簡短論述的内容中，以 ' 、 論述了此過程之說明性實例的細節。 步 115064.doc -52- p訊框（或任何訊框間編碼區段）可利用一當前圖片中之 區域與一參考圖片中之最匹配預測區域之間的時間冗餘。 可以一移動向量來編碼該參考訊框中之最匹配預測區域的 位置。將當前區域與最匹配參考預測區域間之差分稱為剩 餘誤差（或預測誤差）。 圖32為在（例如）MPEG-4中之P訊框建構過程之一實例的 說明。過程331為可發生於圖31之區塊323中之一實例過程 之更為詳細的說明。過程331包括由5 x5個巨集區塊組成之 當前圖片333 ’其中在此實例中巨集區塊之數目為任意的。 一巨集區塊由16 X 16個像素組成。可藉由8位元亮度值（γ) 及兩個8位元色度值（Cr及Cb)來界定像素。在^卩£〇中，可 以4:2:0格式來儲存γ、Cr&cb分量，其中在X及γ方向中將 Cr及Cb分量向下取樣2。因此，每一巨集區塊將由256個Y 分量、64個Cr分量及64個Cb分量組成。在與當前圖片333 不同之時間點自參考圖片337預測當前圖片333之巨集區塊 335。在參考圖片337中實施搜尋以定位在γ、Cr及Cb值方 面最接近於正編碼之當前巨集區塊335的最匹配之巨集區 塊339。以移動向量341來編碼參考圖片337中之最匹配巨集 區塊339的位置。參考圖片337可為解碼器將在當前圖片333 之建構前進行重建之I訊框或P訊框。自當前巨集區塊 335( &十算Y、Cr及Cb分量之每一者的差分）減去最匹配巨集 區塊339’從而導致剩餘誤差343。以2維離散餘弦變換 (DCT)345來編碼剩餘誤差343，且繼而對該剩餘誤差343進 行量化347。可執行量化347’以藉由（例如）將較少之位元分 115064.doc •53· 1376952 配=高頻率係數同時將較多之位元分配至低頻率係數來提 ”二間壓縮。剩餘誤差343之量化係數連同移動向量％】及 二# © #阳識別資訊為表示當前巨集區塊奶之已编碼資 訊。該已編碼資訊可儲存於記憶體中以供未來使用，或可 了（例如）誤差校正或影像增強之目的而加以運用，或在網 路349上進行傳輸。 J餘誤差343之已編碼量化係數連同已編碼移動向量μ夏 可用於在編碼器中重建當前巨集區塊335,以用作後續之移 動估冲及補償之參考訊框的__部分。編碼器可仿效用於此ρ 訊框重建之解碼器的程序。解碼器之仿效將導致編碼器及 解碼器兩者均對相同參考圖片起作用。在此呈現了無論實 包於’、扁碼器中（用於進一步訊框間編碼）或一解碼器中之 ^建過程。在重建參考訊框（或纟參考之一圖片或訊框的一 部分）後，可開始P訊框之重建。對已編碼之量化係數進行 解量化351，且繼而勃1行2維反向dct^idct ，從而導 φ 致解碼或重建之剩餘誤差355。將已編碼之移動向量341解 碼且將其用於在已重建之參考圖片337中定位已重建之最 匹配巨集區塊357。繼而將重建之剩餘誤差355添加至重建 之最匹配巨集區塊357,以形成重建之巨集區塊359。重建 之巨集區塊359可儲存於記憶體中、獨立顯示或與其他重建 之巨集區塊一起在一圖片中或為影像增強而進一步加以處 理。 B訊框（或藉由雙向預測所編碼之任一區段）可利用一當 前圖片中之區域、一先前圖片中之最匹配預測區域、一後 115064.doc •54- 1376952 續圖片中之最匹配預測區域間的時間冗餘。將後續最匹配 預測區域及先前最匹配預測區域組合而形成一組合之雙向 預測區域。當前圖片區域與最匹配組合之雙向預測區域間 之差分為剩餘誤差（或預測誤差）。可以兩個移動向量來編碼 在後續參考圖片中之最匹配預測區域及在先前參考圖片中 之最匹配預測區域的位置。 圖33說明了一可藉由編碼器228執行之用於編碼基礎層 及增強層係數之編碼器過程的一實例。編碼基礎層及增強 層以提供一 SNR可調性位元流。圖33描繪了諸如將在圖31 之步驟323中執行之編碼訊框間mb剩餘誤差係數的一實 例。然而，類似方法亦可用於編碼訊框内MB係數。諸如圖 2之編碼器組件228的編碼構件可執行圖33中所說明之過程 及圖32之步驟323。將原始（待編碼）視訊資料4〇6(在此實例 中視訊資料包含亮度及色度資訊）輸入至一基礎層最匹配 巨集區塊迴路302及一增強層最匹配巨集區塊迴路365。迴 路363及365兩者之目標為最小化分別在加法器367及369處 所s·}·算之剩餘誤差。可平行（如所示）或順次執行迴路363及 365。迴路3 63及365包括分別用於搜尋含有參考訊框之緩衝 器371及373的邏輯，以識別最小化最匹配巨集區塊與原始 資料361間之剩餘誤差的最匹配巨集區塊（缓衝器371及373 可為相同緩衝器）。因為基礎層迴路363將通常利用一比增 強層迴路365粗略之量化步長（較高qP值），所以迴路363及 迴路365之剩餘誤差將不同。變換區塊375及377變換每一迴 路之剩餘誤差。 115064.doc -55· 1376952 繼而在選擇器379中將已變換之係數❹為基礎層係數 及增強層係數。如以下所論述，選擇器仍之剖析可呈現若 干形式。騎技術之-共同特徵為計算增強層係數，使 得其為對基礎層係數之羔八沖治 又i分改進。計舁增強層（待為對 基礎層之改進）允許解碼器藉由其自身解碼基礎層係數且 具有影像之合理表示，或將基礎層及增強層係數組合且具 有影像之改進的表示。繼而，藉由量化器381及383來量化 選擇器379所選擇之係數。已量化之係數6㈤及分別藉 由里化器381及383計算而得）可儲存於記憶體中，或在一網 路上傳輸至一解碼器。 為了匹配一解碼器中之巨集區塊之重建，解量化器385 解置化基礎層剩餘誤差係數。將已解量化之剩餘誤差係數 反向變換387並將其添加389至緩衝器371中所找到之最匹 配巨集區塊，從而導致匹配解碼器中將重建之内容的重建 巨集區塊。量化器383、解量化器391、反向變換器393、加 法器397及緩衝器373如在基礎層迴路3 63中所實施般在增 強迴路365中執行類似的計算。此外，將加法器393用於組 合已解量化之用於增強層重建的增強層及基礎層係數。增 強層量化器及解量化器將通常利用比基礎層更精密之量化 器步長（較低QP)。 圊34、35及36展示了可用於圖33之選擇器379中之基礎層 及増強層係數選擇器過程的實例。諸如圖2之編碼器228的 選擇構件可執行在圖34、35及36中所描繪之過程。將圖34 用作一實例，如下列方程式中所示’將已變換之係數刮析 115064.doc ca. 1376952 為基礎層係數及增強層係數。 c- ={ 〇，若及Q為相反符號 lmin(CwCenh)， 侧 [25] 其中”min"函數可為一數學最小值或該 J、量值。在圖34中，將方程式25描繪為區塊4〇1，且將方程 式26經描繪為加法器51〇。在方程式％中，仏代表基礎層量 化器381，且Qb代表基礎層之解量化器方程式％將增
強層係數轉換成藉由方程式25計算而得之基礎層係數的一 差分改進。 圖35為基礎層及增強層係數選擇器379之另一實例的說 明。在此實例中，區塊405中所包含之方程式（）表示下列 内容： CU = Cb议·若 A'HC-HCcnhl r271 ί 〇， 否則
[26] 等兩個自變量之最 加法器407如下列兩個方程式中所示計算增強層係數： cU=Ce”A-QbWc、J [28] 其中藉由方程式27給出C'tae。 圖36為基礎層及增強層選擇器379之另一實例的說明。在 此實例中，基礎層係數未改變，且增強層等於量化/反向量 化基礎層係數與原始增強層係數間之差分。 除了基礎層及增強層剩餘誤差係數外，解碼器需要識別 如何編碼MB之資訊。諸如圖2之編碼器組件228之編碍構件 可編碼額外資訊，該額外資訊可包括訊框内編碼及訊框間 115064.doc •57· 1376952 編碼部分之映射，諸如一mb映射，其中巨集區塊（或子巨 集區塊）被識別為經訊框内编碼或訊框間编碼（亦識別訊框 間編碼之類型，包括（例如）正向、反向或雙向）及訊框訊框 間編碼部分參看哪一（些）訊框。在一實例態樣中，在基礎層 中編碼MB映射及基礎層係數’且在增強層中編碼增強層係 數。 P訊框及B訊框可含有訊框内編碼mb以及訊框間MB。混 合視訊編碼器通常使用速率失真（RD)最佳化來決定將p或B ® 訊框中之一些巨集區塊編碼為訊框内編碼MB。為了具有單 層解碼（其令訊框内編碼MB並不取決於增強層訊框間 MB) ’任何鄰近之訊框間MB不用於基礎層訊框内編碼mb 之空間預測。為了針對增強層解碼而保持計算複雜性不改 變，對於基礎層P或B訊框中之訊框内編碼MB而言，可跳過 增強層處之改進。 P或B訊框中之訊框内編碼MB需要比訊框間MB多得多之 _ 位元。為此原因’僅可以較高QP在基礎層品質下來編碼p 或B訊框中之訊框内編碼MB。此將引入視訊品質之一定下 降，但若如以上論述藉由基礎層及增強層中之訊框間MB係 數而在隨後之訊框中對此下降加以改進，則此下降應為不 顯明的。兩個原因使此下降為不顯明的。第一個原因為人 類視覺系統（HVS)之特徵，且另一原因為訊框間MB改進訊 框内MB。藉由將位置自一第一訊框改變至一第二訊框之對 象，在第一訊框中之某些像素在第二訊框中為不可見的（待 被覆蓋之資訊），且在第二訊框中之某些像素在第一時間内 -5S - 115064.doc 1376952 為可見的（未被覆蓋之資訊）。人類眼睛對於未被覆蓋及待被 覆蓋之視覺資訊並不敏感。因此，對於未被覆蓋之資訊而 言，即使以較低品質對其加以編碼，眼睛亦不可分辨該差 異。若相同資訊保留於隨後之P訊框中，則將存在增強層處 之隨後之P訊框可對其進行改進的較高可能性，此係因為增 強層具有較低QP。 將在P或B訊框中引入訊框内編碼河3之另一通用技術稱 作訊框内再新。在此情形中，儘管標準R_D最佳化將指定該 等MB應為訊框間編碼MB，但仍將某些]^8編碼為訊框内編 碼MB。包含於基礎層中之此等訊框内編碼mb可藉由QPb 或QPe加以編碼。若將QPe用於基礎層，則在增強層處無需 改進。若將QPb用於基礎層，則可能需要改進，否則在增強 層處，品質之下降將為顯明的。因為在編碼效率方面訊框 間編碼比訊框内編碼更為有效，所以將訊框間編碼增強層 處之此等改進。因此’基礎層係數將不用於增強.層。因此， 在不引入新操作之情況下，品質在增強層處得以改良。 B訊框通常使用於增強層中，此係因為其提供之壓縮品質 較南。然而’ B訊框可能必須參考p訊框之訊框内編碼mb。 如以上所論述，若將在增強層品質下編碼B訊框之像素，則 可能由於P訊框訊框内編碼MB之較低品質而需要過多位 兀。如以上所論述’藉由利用HVS之品質，當參考p訊框之 較低品質之訊框内編碼MB時，可在較低品質下編碼b訊框 MB。 P或B訊框中之訊框内編碼MB的極端情形為當p或b訊框 Π 5064.doc •59· 1376952 中之所有MB由於在正編碼之視訊中存在場景改變而在訊 框内模式下加以編碼時。在此情形中，可在基礎層品質下編 碼整個訊框且增強層處無改進。若在B訊框處發生場景改變 且假定僅在增強層中編碼B訊框，則B訊框可在基礎層品質下 編碼或僅被遺漏。若在P訊框處發生場景改變，則可無需改 變，但可在基礎層品質下遺漏或編碼該P訊框《可調性層之 編碼進一步描述於名稱為"SCALABLE VIDEO CODING WITH TWO LAYER ENCODING AND SINGLE LAYER DECODING" • 之美國專利申請案第[代理人案號/參考號050078]號中。 編碼器第一遍部分 圖7展示了圖2之編碼器228的說明性實例。所展示之區塊 說明了可包括於編碼器228中之各種編碼器處理。在此實例 中，編碼器228包括在一分界線704上之第一遍部分706及在 線704下之第二遍部分706(包括圖2中之第二遍編碼器232 及重編碼器234的功能）。 編碼器228自預處理器226接收中繼資料及原始視訊。中 ^ 繼資料可包括所接收或由預處理器226計算而得之任何中 繼資料，其包括關於視訊之内容資訊的中繼資料。編碼器 228之第一遍部分702說明了可包括於第一遍編碼702中（以 下關於其功能將進行描述）之例示性過程《如熟習此項技術 者將知道，可以各種形式（例如，硬體、軟體、韌體或其組 合）體現此功能。 圖7說明了 一自適應訊框内再新（AIR)模組。AIR模組710 將一輸入提供至一 I訊框實例化模組708，該模組708基於中 115064.doc -60- 1376952 繼資料實例化一 i訊框。第一遍部分702亦可包括一内容分 類模組712’其經組態以接收令繼資料及視訊且判定關於= 視訊之内容資訊。可將内容資訊提供至一速率控制位元分 配模組714，該模组714亦接收中繼資料及視訊。控制位元 分配模組714判定速率位元控制資訊，且將其提供至模式決 策模組715。可將内容資訊及視訊提供至一訊框内模型（失 真）模組716，該模組716將訊框内編碼失真資訊提供至模式 決策模組715及基礎層及增強層模組718之可調性速率失 真。將視訊及中繼資料提供至一移動估計（失真）模組72〇 , 該模組720將訊框間編碼失真資訊提供至基礎層及增強層 模組718之可調性速率失真。基礎層及增強層模組718之可 調性速率失真使用自移動估計模組72〇及訊框内模型失真 模組716之失真估計而判定可調性速率失真資訊，其被提供 至模式決策模組715。模式決策模組715亦自片/MB排序模 組722接收輸入，片/MB排序模組722自一誤差回彈模組 740(展不於第二遍部分7〇6中）接收輸入，且將關於將視訊之 獨立可編碼部分（片）與用於誤差回彈之存取單元邊界進行 對齊的資訊提供至模式決策模組715。模式決策模組715基 於其輸入來判定編碼模式資訊，且將"最佳”編碼模式提供 至第二遍部分706 ^以下描述了此第一遍部分7〇2編碼之某 些實例的說明性解釋。 如上文所陳述，内容分類模組712接收藉由預處理器226 所提供之中繼資料及原始視訊。在某些實例中，預處理器 226計算來自多媒體資料之内容資訊，且將内容資訊提供至 U5064.doc -61 - 2 =類模組712(例如’在中繼f料中）’該模組7i2可使用 4訊來判疋用於多媒體資料之内容分類。在某些其他 内容分類模組712經組態以自多媒體f料判定各種 '、資訊且亦可經組態以判定一内容分類。 内容分類模組712可經組態以判定具有不同類型之内容 之視訊的不同内容分類。不同内容分類可導致不同參數， 該等參數用於編碼多媒體資料之態樣中，例如，判定一用 :判定量化參數、移動估計、可調性、誤差回彈的位元速 (例如’位元分配），跨通道保持最佳多媒體資料品質，及 用於决速if道切換方案（例如’週期性地強迫【訊框允許快速 、I刀換）根據一實例，編碼器228經組態以基於内容分 類來判疋速率失真（R_D)最佳化及位元速率分配。判定内容 分類允許基於—内容分類將多媒體資料壓縮至一對應於一 所要之位元速率之給定品質水平。又，藉由分類多媒體資 料之内容(例如，基於人類視覺系統判定一内容分類”取決 於視訊内谷’產生了在—接收裝置之顯示器上之所傳達的 夕媒體資料之所得感知品質。 作為内容分類模組7丨2所經受之用以分類内容的程序的 實例，圖9展示了說明一例示性過程之過程9〇〇，藉由該 過程内容分類模組712可進行操作。如所示’過程9〇〇始於 輸入區塊902’在區塊902中内容分類模組712接收原始多媒 體資料及中繼資料，過程9〇〇繼而進行至區塊9〇4，在區塊 904中内容分類模組712判定多媒體資料之空間資訊及時間 資訊。在某些態樣中，藉由空間遮罩及時間遮罩（例如，過 I15064.doc -62- 1376952 濾）來判定空間資訊及時間資訊。可基於包括場景改變資料 及移動向置（MV)平滑的中繼資料來判定空間資訊及時間資 訊。過程900繼而進行至區塊912，其執行空間複雜性、時 間複雜性及敏感性估計。過程900繼而進行至區塊916,在 區塊916中基於在區塊9〇4及912中判定之空間、時間及敏感 性資料之結果來分類多媒體資料之内容。亦在區塊916中， 可選擇特定速率失真（R-D)曲線，及/或可更新R_D曲線資 料。過程900繼而進行至輸出區塊918，在區塊918中該輸出 可包括一指不空間及時間活動（例如，内容分類）之複雜性失 真映射或值及/或所選擇之R_D曲線。返回參看圖7,内容分 類模組712將一輸出提供至以上所論述之速率控制位元分 配模組714、訊框内模型（失真）模組716且亦提供至I訊框實 例化模組708。 内容資訊 内谷分類模組712可經組態以計算來自多媒體資料之各 種内谷資訊’包括各種關於内容之量度，包括空間複雜性、 時間複雜性、對比率值、標準偏差及訊框差分量度（以下對 其進一步加以描述）。 内容分類模組712可經組態以判定多媒體資料之空間複 雜性及時間複雜性，且亦將一紋理值與空間複雜性相關 聯’且將一移動值與時間複雜性相關聯。内容分類模組712 自預處理器226接收已預處理之關於進行編碼之多媒體資 料之内容的内容資訊，或者，預處理器226可經組態以計算 内容資訊。如以上所描述，内容資訊可包括（例如）一或多個 115064.doc -63 - 1376952
Dcsat值、對比率值、移動向量（MV)及絕對差分之總和
王般而5 ，多媒體資料包括一或多個序列之影像或訊 可將每訊框分解成用於處理之像素區塊。空間複雜 二廣義術°σ，其通常描述在一訊框内之空間細節之程 ^的置測。具有亮度及色度之主要平面或未改變或較少改 變之區域的％景將具有低空間複雜性。空間複雜性與視訊 育料之紋理相關聯。在此態樣中，空間複雜性係基於稱作 D⑽之人類視覺敏感性量度，為每一區塊而計算該量度作 為局部空間頻率及環境照明的函數。一般熟練之技工知道 使用空間頻率圖案及視覺影像之照明及對比特性來利用人 類視覺系統的技術。許多敏感性量度因利用人類視覺系統 之透視限_眾所周知，且可料本讀描述之方法。 時間複雜性為一廣義術語’其用於通常描述如在一序列 訊框中之訊㈣參考之多媒體資料中之移動喊的量測。 具有極小料或無移動之場景⑽如，視訊㈣之訊框之序 具有:時間複雜性。可為每一巨集區塊而計算時間複雜 性，且其可基於D 值、 ⑽值㈣向1及一訊框與另一訊框(例 如’一參考訊框）間之絕對像素差分的總和。 訊框差分量度給㈣個L㈣之差 移動量（例如，移動向量或M 置』八將 集區塊間之絕對差分測子與當前巨 矿其八介担“ ）的剩餘能量考慮在内。訊 框差刀亦k供雙向或單向預測效率之量測。 基於自-預處理器（其潛在執行移動補 之移動資訊的訊框差分量度 曰)所接收 π例马如下。解交錯器執 II5064.doc • 64 - 1^/6952 订T雙向移動估計，且因而雙向移動向量及sad資訊為可 可如下所得出藉由每一巨集區塊之SAD—MV所表示 之訊框差分： 其中 MV = Square_r〇〇t AD_MV - logl〇 [sad * exp (-min(l, MV)) ro Λ Λ" X y _ ' SAD = min(SAD, SADP)，其_ SADn為自反向參考訊框計算而得之SAD，j SADp為自正向參考訊框計算而得之SAD。
以上參考方程式6·8描述了估計一訊框差分之另一方 法可如以上在方程式6中較早描述來計算sad比率（或對 比率）γ。亦可判定每一訊框之亮度直方圖，直方圖差分入係 使用方程式7計算而得。可如方程式8中所示計算訊框差分 量度D。 在—說明性實例中，以下列方式利用對比率及訊框差分 置度以獲得視訊内容分類，其可在一給定視訊序列十可靠 地預測該等特徵。儘管在此被描述為發生於編碼器228中， φ 但預處理器226亦可經·組態以骸一内S分類（或其他内容 資訊）’且將内容分類經由中繼資料而傳遞至編碼器228。 在以下實例中所描述之過程將内容分類成八個可能之類 別，其類似於自基於R-D曲線之分析所獲得之分類。分類過 程為每一超訊框輸出一在❹與丨間之範圍内的值，其視場景 之複雜性及在彼超訊框中場景改變發生之數目而定。在預 處理器中之内容分類模組可為每一超訊框執行下列步驟 GM5) ’以自訊框對比及訊框差分值獲得内容分類量度。 1.自巨集區塊對比值來計算平均訊框對比及訊框對比偏 115064.doc -65· 1376952 差。 2. 使用自模擬所獲得之值（分別為40及5)來標準化訊框對 比及訊框差分值。 3. 使用（例如）廣義方程式來計算内容分類量度： CCMetric = CCW1 *I_Frame_Contrast_Mean + CCW2 *Frame_Difference_Mean - CCW3 *I_Contrast_DeviationA2 * exp (CCW4*Frame_Difference_DeviationA2) [30] 其中CCW1、CCW2、CCW3及CCW4為加權係數。在此實例 中，將該等值選擇為CCW1為0.2、CCW2為0.9、CCW3為0.1 且 CCW4為-0.00009。 4. 判定在超訊框中場景改變之數目。一般而言，超訊框 指代在一特定時間週期中可顯示之一組圖片或訊框。通 常，該時間週期為一秒。在某些態樣中，一超訊框包含30 個訊框（3Ο/fps視訊）。在其他態樣中，一超訊框包含24個訊 框（24/fps視訊）。視場景改變之數目而定，執行下列情形中 之一者。 (a) 無場景改變：當在超訊框中不存在場景改變時，量度 完全僅視訊框差分值而定，如下列方程式中所示： CCMetric = (CCW2+ (CCW1/2))* Frame_Difference_Mean - (CCW3-(CCW1/2))* 1 * exp (-CCW4*Frame_Difference_ Deviation^) [31] (b) 單場景改變：當存在在超訊框中所觀測之單場景改變 訊框時，將使用預設方程式來計算量度，如以下所示： 1l5064.doc -66 · 1376952 CCMetric = CC W1 *I_Frame_Contrast_Mean + CCW2 *Frame_Difference_Mean - CCW3 *I_Contrast_DeviationA2 * exp (CCW4*Frame_Difference_DeviationA2) [32] (c)兩個場景改變：當觀測到在給定超訊框中存在至多2 個場景改變時，相較於第一超訊框，最後之超訊框被給 予了更多權重，此係因為該第一超訊框無論如何將很快 藉由後者加以再新，如下列方程式中所示： CCMetric = 0.1*I_Frame_Contrast_Meanl + CCW1 *I_Frame_ Contrast_Mean2+ (CCW2-0.1)*Frame_Difference_Mean- CCW3* I_Contrast_DeviationlA2 * I_Contrast_Deviation2A2 * exp (CCW4*Frame_Difference_DeviationA2) [33] (d)三個或三個以上之場景改變：若觀測到給定超訊框具 有3個以上之I訊框（比如N個），則最後之I訊框給予更多權 重，且所有其他I訊框給予0.05之權重，如下列方程式中 所示： CCMetric = 0.05 * I_Frame_Contrast_Mean(1....N-i) + CCW1* I_Frame_Contrast_Mean(N) + (CCW2-(0.05*(N-1))) * Frame_ Difference—Mean - CCW3 * I_Contrast一Deviation(N)A2 * I_ Contrast_Deviatiori(i Λ2 *exp(CCW4*Frame_Difference_
Deviation^) [34] 5.當訊框差分平均值小於0.05時，在低移動場景之情形中 可將校正用於量度。可將（CCOFFSET)0.33之偏差添加至 CCMetric。 115064.doc -67- 内容分類模組712使用Dcsat值、移動向量及/或絕對差分之 總和以判定一指示巨集區塊之空間複雜性的值（或指定量 之視訊資料）。藉由訊框差分量度之量測來判定時間複雜性 (在兩個連續訊框間之差分，其將移動量、移動向量及該等 訊框間之絕對差分的總和考慮在内）。 在某些態樣中’内容分類模組712可經組態以產生一頻寬 映射。舉例而言，若預處理器226不產生一頻寬映射，則可 藉由内谷分類模組712來執行頻寬映射產生。 判定紋理及移動值 對於多媒體資料中之每一巨集區塊而言，内容分類模組 712將一紋理值與空間複雜性相關聯，且將一移動值與時間 複雜性相關聯。紋理值係關於多媒體資料之發光值其中 低紋理值指示資料之鄰近像素之發光值中的較小改變，且 高紋理值指示資料之鄰近像素之發光值中的較大改變。一 旦計算紋理值及移動值’則内容分類模組712藉由研究移動 及紋理資訊兩者來判定一内容分類。内容分類模組712將被 分類之視訊資料的紋理與一相對紋理值相關聯，例如，"低" 紋理、"中等"紋理或"高"紋理，其通常指示巨集區塊之亮度 值的複雜性《又，内容分類模組712將為被分類之視訊資料 所計算之移動值與一相對移動值相關聯，例如"低"移動、 ”中等"移動或"高"移動，其通常指示巨集區塊之移動量。在 替代態樣中，可使用用於移動及紋理之較少或較多種類。 繼而，藉由研究相關聯之紋理值及移動值來判定内容分類 量度。内容分類之一說明性態樣的進一步描述揭示於在 •6S- 115064.doc 1376952 2006年3月10日申請之同在申請中的名稱為"CONTENT CLASSIFICATION FOR MULTIMEDIA PROCESSING"之美 國專利申請案第11/373,577號中，該申請案讓渡於此受讓人 且藉此以引用之方式明確地併入本文中。 圖8說明了一說明如何將紋理值及移動值與内容分類相 關聯之分類圖的一實例。一般熟習此項技術者熟悉用以實 施此分類圖之許多方法，例如，在一查找表或一資料庫中。 基於視訊資料内容之預定估計來產生該分類圖。為了判定
• 視訊資料分類，''低"、"中等"或"高"（在"X軸"上）之紋理值與 ••低"、”中等''或"高"（在"y軸"上）之移動值相互參考。將在相 交區塊中所指示之内容分類指派至視訊資料。舉例而言， "高"之紋理值及"中等”之移動值導致分類七（7)。圖8說明了 在此實例中與八個不同内容分類相關聯之相對紋理及移動 值的各種組合。在某些其他態樣中，可使用較多或較少之 分類。内容分類之一說明性態樣的進一步描述揭示於在 2006年3 月 10 日申請之名稱為"CONTENT CLASSIFICATION • FOR MULTIMEDIA PROCESSING”的同在申請中之美國專 利申請案第1 1/373，577號中，其讓渡於此受讓人且藉此以引 用之方式明確地併入本文中。 速率控制位元分配 如本文中所描述，多媒體資料内容分類可用於編碼演算 法中以有效地改良位元管理，同時保持視訊之恆定感知品 質。舉例而言，可將分類量度用於場景改變偵測、編碼位 元速率分配控制及訊框速率上轉換（FRUC)之演算法中。壓 115064.doc •69- 1376952 縮器/減壓器（編解碼器'β & )系統及數位信號處理演算法通常用 於視訊資料通信中，且可經組態以節省頻寬，但存在品質 與頻寬節省間之折衷。最佳編解碼器提供最多頻寬節省， 同時產生最少之視訊品質降級。 在說明性實例卜速率控制位元分配模組714使用内容 刀類來判定位元速率（例如，經分配而用於編碼多媒體資料 之位兀的數目），且將位凡逮率儲存於記憶體中以由編碼器 228之其他過程及組件來使用。自視訊資料之分類所判定的 位几速率可幫助節省頻寬，同時提供在一致品質水平下之 多媒體資料。在一個態樣中’可將不同位元速率與八個不 同内合刀類中之每-者相關聯，且繼而使用彼位元速率來 編碼多媒體資料。所得之效應為儘管多媒體資料之不同内 容，類分配有用於編碼之不同數目的位元，但在一顯示器 上觀測時，所感知之品質為類似或一致的。 -般而言，具有較高内容分類之多媒體資料指示較高位 之移動及/或紋理，且在編竭時分配有較多位元。具有較低 分類（指示較少紋理及移動）之多媒體資料分配有較少位 疋。對於特定内容分類之多媒體資料而言，可基於為觀洌 多：，資料而選擇之目標感知品質水平來判定位元速率。 判：多媒體資料品質可藉由人類觀測及分級多媒體資料來 判定。在某㈣代態樣中，可藉由使用（例如）信雜比演算法 之自動剛試系統來進行多媒體資料品質之估計。在—個態 ，為每一内容分類之多媒體資料來預定-組標準品質 7 (例如，五個）及達成每—特定品質水平所需之對應的位 115064.doc 1376952 疋速率。4了判定-組品f水平，可藉由產生平均意見分 數（MOS)來估計特定内容分類之多㈣資料1平 分數（廳)在使㈣—位元迷㈣碼多媒體㈣時提供 媒體㈣之視覺感知品f的數值指示可表示為^範 圍1至5内的一早數字，其中1為最低感知品質，且5為最高 感知品f °在其他態樣中，则可具有超過五或少於五之 品質水平’且可使用每-品f水平的不同描述。 判定多媒體資料品質可藉由人類觀測及分級多媒體資料 來判疋。在某些替代態樣中’可藉由使用(例如)信雜比演算 法之自動測試系統來進行多媒體資料品質之估計。在一個 態樣中，為每—内容分類之多媒體資料來狀-組桿準品 質水平(例如’五個)及達成每一特定品質水平所需之對應的 位元速率》 獲知某一内容分類之多媒體資料的視覺感知品質水平與 位兀速率間之關係可藉由選# -目標(例如，所要之)品質水 平來判定1以判定位元速率之目標品質水平可預選、由 使用者來選擇、經由需要來自使用者或來自另一過程之輸 入的自動過裎或半自動過程來選擇（或由編碼裝置或系統 基於預定標準來動態地選擇。可基於（例如）編碼應用之類型 或將接收多媒體資料之用戶端裝置的類型來選擇目標品質 水平。 在圖7中之所說明的實例中，速率控制位元分配模組714 收來自内谷分類模組712之資料及直接來自預處理器226 之中繼資料兩者。速率控制位元分配模組714常駐於編碼器 115064.doc •71 - 1376952 228之第一遍部分中，且 谣邱八6 調模組738常駐於第二 遍°Ρ刀7〇6中。此二遍式速率控制 ,.. 制先、樣經組態，使得第一遍 (速率控制位元分配模組71 仔第遍 )執仃具有一超訊框預覽（例 如，將256 kbps之長期平均位元 丁）诅兀迷率作為目標）之上下文自 適應位元分配，且限制峰值速率， 措a 五第一遍（連率控制微調 模組738)改進兩層可調性之笸 ^ n結果且執行速率適應。
速率控制對四個位準起作用：⑴G〇p位準將卜卜Β及F
訊框之位元分配控制為在Gqp内部係非均衡的；⑺超訊框 位準-控制對最大超訊框尺寸之硬極限；（3)訊框位準-根據 基於内容資訊（例如，内容分類）之多媒體資料訊框的空間及 時間複雜性來控制位元要求;及⑷巨集區塊位準·基於空間 及時間複雜性映射（其係基於内容資訊（例如，内容分類）來 控制巨集區塊之位元分配。 在圖H)中說明了速率控制模組714之操作的例示性流程 圖。如圖ίο令所示，過程1000始於輸入1〇〇2區塊。速率控 制模組714接收各種輸入，圖7不必說明所有輸入。舉例而 言，輸入資訊可包括來自預處理器226之中繼資料、目標位 元速率、編碼器緩衝器尺寸（或作為一當量，用於速率控制 之最大延遲時間）、初始速率控制延遲及訊框速率資訊。進 一步之輸入資訊可包括在圖片組（G〇p)位準下之輸入，包括 (例如）最大超訊框尺寸、GOP之長度及P/B訊框分配（包括場 景改變資訊）、所要之基礎層及增強層的配置、用於未來3〇 個訊框之GOP中之圖片的複雜性失真量度。其他輸入資訊 包括在圖片位準下之輸入’包括當前圖片（接收自内容分類 115064.doc •72- 1376952 模組712)之複雜性-失真映射、量化參數（Qp)及過去之3〇個 訊框（套在一滑動窗口上）的位元分解。最後，在巨集區塊 (MB)位準下之輸入資訊包括（例如）在一參考圖片中之並置 巨集區塊（MB)的平均絕對差分（Mad)及量化（無論是否跳 躍）後之巨集區塊的編碼區塊圖案（CBP) » 在區塊1002處之輸入之後，過程1000進行至區塊1〇〇4以 進行初始化從而編碼位元流。同時，執行緩衝器初始化 1006。接著，如區塊1〇〇8中所示初始化g〇p，其中GOP位 元分配1010作為初始化之一部分而被接收。在〇01>初始化 之後’流程進行至區塊1 〇 12，在區塊1 〇 12中初始化一片。 此初始化包括如由區塊1014所示之標頭位元的更新。在執 行區塊1004、1008及1012之初始化之後，如由區塊1〇16所 示進行一基礎單元或巨集區塊（MB)的速率控制（RC) ^作為 區塊1016中之巨集區塊之速率控制判定的一部分，經由編 碼器228中之介面接收輸入。此等輸入可包括巨集區塊（MB) 位元分配1018、二次式模型參數之更新丨〇2〇及自中數 ("MAD" ’分散之穩固估計）參數1〇22之中數絕對偏差的更 新。接著，過程1000進行至區塊1024以執行在編碼一圖片 之後的操作1024。此程序包括如由區塊1〇26所示接收緩衝 器參數之一更新◎過程1〇〇〇繼而進行至輸出區塊1〇28，在 輸出區塊1028中速率控制模組714輸出待由如圖7中所示之 模式決策模組715使用的每一巨集區塊MB之量化參數QP。 移動估計 移動估計模組720自預處理器226接收中繼資料及原始視 115064.doc -73· 丄： 訊之輸人’且將可包括區塊尺寸移動向量失真量度及參 考訊框識別符之輸出提供至—模式決策模組圖η說明 了移動估4模紕720之例示性操作。如所示，過程丨1〇〇始於 輸入1102。在訊框位準下，模組72〇接收參考訊框id及移動 向1之輸入。在巨集區塊位準下，輸入11〇2包括輸入像素 及參考訊框像素。過程1100繼續至步驟1104，其中執行色 彩移動估什（ME)及移動向量預測。為了進行此過程，接收 各種輸入’包括MPEG_2移動向量及亮度移動向量MV 11〇6、移動向量平滑1108及非因果移動向量111〇。接著， 過程11〇〇進行至區塊1112，在區塊1112中執行移動向量搜 哥演算法或方法，諸如六邊形或菱形搜尋方法。至區塊1112 處之過程的輸入可包括如由區塊丨丨14所示的絕對差分之總 和（SAD)、均方差分之總和（SSD)及/或其他量度。一旦執行 移動向量搜尋’則過程1100進行至終止區塊1116，在終止 區塊1116中執行終止處理。過程丨〇〇〇繼而結束於輸出區塊 1118處’該輸出區塊mg產生區塊尺寸、移動向量（mV)、 失真量度及參考訊框識別符之輸出。
基礎層及增強層之可調性R-D 圖13說明了可藉由可調性r_d模組718執行之可調性過程 1300的例示性流程圖。過程1300始於開始區塊1302，且進 行至區塊1304，在區塊1304中可調性R-D模組718自移動估 計模組720接收一輸入且執行移動估計。移動估計如由區塊 1306所指示依賴於基礎層參考訊框、增強層參考訊框及\待 編碼之原始訊框的輸入。此資訊可藉由GOP分割器612計算 1I5064.doc -74· 1376952 而得，且經由（例如）中繼資料將此資訊傳達至可調性R-D模 組718»過程1300進行至區塊1308以判定基礎層資料及增強 層資料之可調性資訊。接著，如區塊1310中所示執行基礎 層編碼，接著為在區塊1312中之增強層編碼。如由區塊1314 所說明，增強層之編碼可將用於層間預測之基礎層编碼結 果用作一輸入，因而在時間上增強層編碼在基礎層編碼之 後執行。此進一步描述於同在申請中之名稱為"SCALABLE VIDEO CODING WITH TWO LAYER ENCODING AND SINGLE LAYER DECODING"的美國專利申請案第[代理人 案號/參考號050078]號中。在編碼完成後，過程1300結束於 區塊13 1 6處。 片/巨集區塊排序 第一遍部分702亦包括一片/巨集區塊排序模組722，該模 組722在第二遍部分中自一誤差回彈模組74〇接收一輸入， 且將片對齊資訊提供至模式決策模組715。片為獨立可解碼 之（熵解碼）已編碼視訊資料塊。存取單元（AU)為已編碼之 視訊訊框’其中每一者包含一組始終精確含有一個初級編 碼之圖片的NAL單元。除了初級編碼之圖片外，一存取單 元亦可含有一或多個冗餘編碼之圖片或其他未含有編碼圖 片之片或片資料分割的NAL單元。存取單元之解碼總是產 生一解碼之圖片。 訊框可為提供最高時間分集之實體層封包（稱作TDM囊） 的分時多工區塊。超訊框對應於一個時間單位（例如，1秒） 且含有四個訊框。將片及AU邊界對齊至時域中之訊框邊界 115064.doc •75· 會導致被破壞之資料的最有效之分隔及局部化。在一強衰 落中’ TDM囊中之大部分鄰近資料受到誤差影響。由於時 間刀市’使得剩餘之TDM囊具有較高之完整機率。可利用 未被破壞之資料來恢復並隱藏來自受影響之TDM囊的損失 資料。類似邏輯應用於頻域多工（FDM)，其中經由在資料 符號調變之頻域中之分隔來獲得頻率分集。此外，類似邏 輯應用於在無線網路中通常所應用之空間（經由傳輸器及 接收器天線中之分隔）及其他形式的分集。 為了將片及AU對齊至訊框，外碼（FEC)碼塊建立及MAC 層封裝同樣應對齊。圖2〇說明了在片及心中之已編碼的視 訊資料或視訊位元流之組織。可在一或多個位元流中構成 已編碼之視訊，例如，其中應用了分層視訊編碼之基礎層 位元流及增強層位元流。 、 視訊位元流包含如在圖2〇中藉由訊框丨，2〇〇5、訊框3, 2010及訊框Μ’ 20 15所說明之AU。該等AU包含如由片工 2020、片2 2025及片N 203 0所說明之資料的片。片之每一 開始藉由一起始碼來識別且被提供至網路適應。一般而 5，I訊框或訊框内編碼AU較大，接著為p訊框或正向預測 訊框，接著為B訊框。將一 AU編碼成多個片在已編碼之位 几速率方面會引起顯著額外成本，此係因為限制了跨片之 空間預測，且片標頭亦引起額外成本。因為片邊界為再同 步點，所以將鄰近實體層封包限制至片控制了誤差，因為 虽一 PLP被破壞時，誤差被限定於pLp中之片，而若含 有多個片或多個片之部分，則誤差將影響PLp中之所有片或 115064.doe •76- 1376952 片之部分。 因為I訊框通常較大（例如，大約幾十個kbit)，所以額外 成本歸因於多個片並非占總I訊框尺寸或總位元速率之較 大比例。又，在訊框内編碼之AU中具有較多片使得再同步 能夠更好且更頻繁，且使得空間誤差隱藏能夠更有效。又， 因為P及B訊框經預測為脫離丨訊框，所以丨訊框載運視訊位 兀流中之最重要的資訊。丨訊框亦充當用於通道擷取之隨機 存取點。 現參看圖2 1，仔細地將ϊ訊框對齊至訊框邊界及同樣將具 有I AU之片對齊至訊框邊界使得誤差控制能夠最有效，誤 差保護（由於若屬於訊框丨21〇5之一片損失，則屬於訊框2 2110之片具有較高的完整機率，因為訊框2211〇具有與訊框 1 2105誤差恢復之顯著時間分隔）可經由再同步及誤差隱藏 來執行。 因為通常將P訊框之尺寸定為大約若干個kbit，所以在無 效率之有害損耗的情況下，將p訊框之片及整數個p訊框對 齊至訊框邊界使得誤差回彈成為可能（由於與〗訊框之彼等 原因類似的原因）。可在此等態樣中使用時間誤差隱藏。或 者，分散連續P訊框使得該等P訊框到達不同訊框内可提供p 訊框中之添加的時間分集，此可能因為時間隱藏係基於來 自先則重建之I或P訊框的移動向量及資料。3訊框可為極小 (幾百個位元）至中等大（若干1000位元）。因此，需妻將整數 個B訊框對齊至訊框邊界以在無效率之有害損耗的情況下 達成誤差回彈。 115064.doc • 77· 1376952 模式決策模組 圖12說明了模式決策模組715之操作的某些實例。如所 示’過程1200始於輸入區塊12〇2。在一說明性實例中，輸 入至模式決策模組715之各種資訊包括片類型、Intra 4x4cost ^ Intra 16xl6cost^ IntraUV 8x8cost > IntraY 16x16 Mode、IntraUV Mode、移動向量資料（MVD)、量化參數 (QP)、SpPredMB4x4Y、SpPredMB16xl6Y、SpPredMB8x8U、
SpPredMB8x8V、速率失真旗標、原始γΜΒ像素、原始UMB 像素及原始VMB像素。過程1200繼而進行至編碼初始化之 區塊1204，其可藉由引導編碼器初始化之輸入信號或介面 來初始化（如由區塊1206所指示）。初始化可包括設定容許模 式（其包括跳躍、引導）、設定模式權重（若需要，則預設對 於所有模式而言將為相等權重）及設定緩衝器。在初始化之 後，過程1200進行至區塊12〇8，在區塊12〇8中執行模式決 策之主處理，其包括：計算每一容許模式之巨集區塊（MB) 模式成本、藉由一加權係數來加權每一 MB模式成本及選擇 一最小MB模式成本模式。此等操作所涉及之輸入包括如由 區塊12 10及12 12所說明之移動估計（例如，Mvd及預測）及 空間預測（例如’所有訊框内成本及預測）。與模式決策模組 715建立介面的為為區塊1214中之熵編碼，其改良了壓縮速 率。過程1200繼而進行至區塊1216，在區塊1216中緩衝器 被更新以將資訊傳遞至編碼器第二遍部分7〇6。最後，過程 1200進行至區塊1218 ’在區塊121 8中可將"最佳"編碼模式 傳達至編碼器第二遍部分7〇6。 I I5064.doc -78- 1376952 編碼器第二遍部分 再次參看圖7,編碼器228之第二遍部分706包括一用於執 行第二遍編碼之第二遍編碼器模組232。第二遍編碼器232 自模式決策模組715接收輸出。第二遍編碼器232包括一 MC/變換量化模組726及一曲折（ZZ)/熵編碼器728。將第二 遍編碼器232之結果輸出至一可調性模組730及一位元流填 充模組73卜該位元流填充模組731經由一同步層240(於圖2 中說明）而輸出一已編碼之基礎層及增強層以藉由轉換編 碼器200進行傳輸。如圖2中所示，應注意，藉由同步層240 將來自第二遍編碼器232及重編碼器234之基礎層及增強層 組合成一分封化PES 242(其包括基礎層及增強層）、一資料 PES 244(例如，CC及其他本文資料）及一音訊PES 246。應 注意，音訊編碼器236接收已解碼之音訊資訊218，且又編 碼該資訊並將已編碼之資訊238輸出至同步層240。 重編碼器 再次參看圖·7，編碼器第二遍部分706亦包括一重編碼器 234，其對應於圖2中之重編碼器234。重編碼器234亦接收 第一遍部分702之輸出，且包括一 MC/變換量化726及ΖΖ/熵 編碼728部分。此外，可調性模組730輸出至重編碼器234。 重編碼器234將自重編碼所產生的基礎層及增強層輸出至 位元流填充模組73 1，以傳輸至一同步器（例如，圖2中所示 之同步層240)。圖7中之編碼器228實例亦包括一速率控制 微調模組738，該模組738將位元流填充回饋提供至第二遍 編碼器232中之MC/變換量化模組234及重編碼器234中之 115064.doc •79- 1376952 ZZ/網模組73 6， 效率）。 以幫助調諧第二遍编碼（例如， 以増加壓縮 誤差回彈模组
圖7中所說明之編碼器228實例亦包括第二遍部分7㈣ 之誤差回彈模組740 »誤差回彈模組74〇與位元流填充模植 川及片舰排序模組722通信。誤差回彈模組74〇自預處理 器228接。收中繼資料，且選擇一誤差回彈方案⑼如，將片 及存取早謂齊至訊框邊界）、制階層架構及自適應訊框 内再新。誤差回彈方案之選擇可基於在中繼資料中所接收 之資訊或自位元流填充模，植731及片細排序模組722傳達 至誤差回彈模組的資訊。誤差回彈模組74〇在第一遍部分 中將資訊提供至片/巨集區塊（mb)排序模組，以實施所 選擇之誤差回彈過I在易出誤差之環境中的視訊傳輸可 使用誤差回彈策略及演算法，其可導致將更清晰及更少誤 差填充之資料呈現給觀測❹者。以下之誤差回彈描述可 應用於現有或未來應用、傳送及實體層或其他技術之任_ 個體或組合。有效抗錯強勒性演算法結合通信系統之所要 !·生質（諸如，低潛伏時間及高通量）使對〇si層中之誤差敏感 ，性質及誤差保護能力之理解完整。誤差回彈處理可基於 夕媒體資料之内容資訊’例如’基於多媒體資料之内容分 類該等主要優點中的一者為自衰落及多路徑通道誤差之 可陝復性。以下描述之誤差回彈方法係特定關於可併入編 碼器228中（例如，詳言之誤差回彈模組74〇及片/mb排序模 ’、且722中）且通常可擴展至易出誤差之環境中之資料通信的 115064.doc 過程。 誤差回彈 =於基於預測之混合壓縮系統而言，在無任何時間預測 之情況下獨立編碼訊框内編碼訊框。可自過去訊框（P訊框） 及未來訊框（B訊框）來時間預測訊框間編碼訊框。可經由在 >考訊框（4多個）中之搜尋過程來識別最佳預測子，且使 用諸如SAD之失真畺測來識別最佳匹配。當前訊框之預測 編碼區域可為具有變化尺寸及形狀（16x16、32x32、8x4等） 之區塊，或經由（例如）分段而被識別為一對象的一組像素。 時間預測通常在許多個訊框（例如，丨〇至幾十個訊框）上擴 展，且在一訊框被編碼為j訊框時終止，^Ορ通常藉由〗訊框 頻率來界定。對於最大編碼效率而言，G〇p為一場景，例 如，將GOP邊界與場景邊界對齊，且將場景改變訊框編碼 為I訊框。在低移動中，序列包含一相對靜態背景，且移動 通常被限制於前景物體。此等低移動序列之内容的實例包 括新聞及天氣預報節目，其中超過30%之最多觀測内容屬 於此種類。在低移動序列中，大部分地區被訊框間編碼， 且已預測之訊框經由中間預測訊框而返回參看T訊框。 參看圖22 ’ I訊框中之訊框内編碼區塊2205為用於已編碼 訊框（或AU)P 1中之訊框間編碼區塊2210的預測子》在此實 例中’此等區塊之區域為背景之固定部分。經由連續時間 預測，訊框内編碼區塊2205對誤差之敏感性提高，此係因 為其為一”優良”預測子’此亦意味其之"重要性"更高。此 外，根據稱為預測鏈之此時間預測鏈，訊框内編碼區塊2205 115064.doc -81* 在顯示中持續較長（持續該圖中之實例令之場景的持續時 間）。 將預測階層架構界定為基於此重要性程度或持續性(親 本在頂部（訊框内編碼區塊2205)且子在底部）之量測所建立 之區塊的樹。注意，在P1，之訊框間編碼區塊2215係在該 階層架構之第二級上，#等。葉為終止一預測鏈的區塊。 可不考慮内容類型（諸如，音樂以及運動而並不僅是新聞） 而為視訊序列建立預測階層架構’且一般而言該預測階層 架構可應用於基於預測之視m(及資料）壓縮（此應用於在此 申請案中所描述的所有發明）一旦建立預測階層架構，則 可更為有效地應用以下所描述之諸如自適應訊框内再新之 誤差回彈演算法❺此重要性量測可基於一給定區塊自誤差 之可恢復性，諸如經由隱藏操作及應用自適應訊框内再新 來增強編碼位元流對誤差的回彈。重要性量測之估計可基 於將一區塊用作一預測子的次數，亦稱為持續性量度。持 續性量度亦用於藉由阻止預測誤差傳播來改良編碼效率。 持續性量度亦增加具有較高重要性之區塊的位元分配。 自適應訊框内再新 自適應訊框内再新為一種可基於多媒體資料之内容資訊 的誤差回彈技術。在訊框内再新過程中，儘管標準R_D最佳 化將指定某些MB應為訊框間編碼MB，但對該等MB進行訊 框内編碼。AIR使用移動加權訊框内再新，以將訊框内編碼 MB引入P或B訊框中。包含於基礎層中之此等訊框内編碣 MB可藉由Qpb或QPe而加以編碼。若將Qpe用於基礎層，則 115064.doc •82· 1376952 在增強層處不應實施改進。若將QPb用於基礎層，則改進可 為適當的，否則在增強層處，品質之下降將為顯明的。因 為在編碼效率方面訊框間編碼比訊框内編碼更為有效，所 以將訊框間編碼增強層處之此等改進。藉此，基礎層係數 將不用於增強層，且在不引入新操作之情況下，在增強層 處改良品質。 在某些態樣中，代替或除了移動加權基礎外，自適應訊 框内再新可基於多媒體資料之内容資訊（例如，内容分類）。 舉例而5，右内谷分類相對較高（例如，具有高空間及時間 複雜性之場景）’則自適應訊框内再新可將相對較多之訊框 内編碼MB引入P或B訊框中。或者，若内容分類相對較低（其 指示具有低空間及/或時間複雜性之弱動態場景），則自適應 訊框内再新可將較少之訊框内編碼MB引入p&B訊框中。用 於改良誤差回彈之此等量度及方法可不僅應用於無線多媒 體通信之情形中，且一般而言可朝資料壓縮及多媒體處理 而加以應用（例如，在圖形再現中）。 通道切換訊框 如本文中所界定之通道切換訊框（CSF)為一廣義術語，其 描述一被插入於廣播流中之適當位置處的隨機存取訊框， 其用於快迷通道榻取且因此用於廣播多工器中之流間的快 速通道改變。通道切換訊框亦增加抗錯強韌性，因為該等 通道切換訊樞提供在具有誤差之情況下傳輸主訊框時可使 用之几餘資料。I訊框或漸進I訊框（諸如H. 264中之漸進解碼 器再新訊框）通常充當一隨機存取點。然而，頻繁之I訊框（或 115064.doc • 83 · 比場景持續時間短之短GOP)導致壓縮效率顯著降低。因為 訊框内編碣區塊可用於誤差回彈，所以可經由預測階層架 構來有效地組合隨機存取及誤差回彈以改良編碼效率同 時增加對誤差之強勒性。 隨機存取切換及抗錯強韌性之改良可一致達成，且其可 基於諸如内容分類之内容資訊。對於低移動序列而言預 測鏈較長，且用以重建一超訊框或場景所需要之資訊的一 顯著部分被包含於在場景開始時出現的j訊框中。通道誤差 傾向於具有叢發性，且當觸發一衰落且fec及通道編碼失 效時，存在隱藏失效之大量的剩餘誤差。此對於低移動（且 因此低位元速率）序列而言特別嚴重，此係因為編碼資料之 量並不顯著足以提供視訊位元流内之優良的時間分集，且 因為此等序列為再現適詩重建之每―位元的高度可壓縮 序列。高移動序列對誤差更為強@，此係由於内容之性質 (每一訊框中之更多新資訊）增加了訊框内編碼區塊的數 目，該等訊樞内編碼區塊為獨立可解碼的且固有地對誤差 的回彈性更大。對於高移動序列而言，基於預測階層架構 之自適應訊㈣再新達成m，且對於低移動序列而 言’效能改良並不顯著。因此，包含大部分m框之通道切 換訊框為低移動序列之分集的優良來源。#誤差觸發一超 訊框時’連續訊框中之解碼由於達成了預測及誤差回彈而 自恢復損失資訊之CSF開始。 在諸如具有相對較高之内容分類(例如，6-8)之序列的高 移動序列之情形中，CSF可由堅持灯之區塊（彼等為優良預 115064.doc •84· 1376952 測子）組成。不必編碼CSF之所有其他區域，此係因為此等 區域為具有較短預測鏈之區塊，此意味其以訊框内區塊而 終止。因此，CSF仍用於當一誤差出現時由於預測而自損失 資訊來恢復。低移動序列之CSF與I訊框之尺寸相同，且可 經由較大量之量化以一較低位元速率來編碼該等CSF，其中 高移動序列之CSF比對應之I訊框小得多。 基於預測階層架構之誤差回彈可良好作用於可調性，且 可達成一高度有效之分層編碼。在實體層技術中支援階層 式調變的可調性可能需要具有特定頻寬比之視訊位元流的 資料分割。此等特定頻寬比可不始終為針對最佳可調性之 理想比（例如，具有最少額外成本）。在某些態樣中，使用具 有1 . 1頻寬比之2層可調性。將視訊位元流分割成相等尺寸 之2個層可能不如對於低移動序列般有效。對於低移動序列 而言，包含所有標頭及中繼資料資訊之基礎層大於增強 層。然而，因為低移動序列之CSF較大，所以其恰好適於增 強層中之剩餘頻寬中。 高移動序列具有充足的剩餘資訊，使得可以最少額外成 本達成1 : 1之資料分割。此外，此等序列之通道切換訊框 比高移動序列之通道切換訊框小得多。因此，基於預測階 層架構之誤差回彈同樣可良好作用於高移動序列之可調 性。基於此等演算法之描述，針對中等移動片段而擴展以 上所响述之概念係可行的，且一般而言該等提議之概念適 用於視訊編碼。 多工器 U5064.doc -85- :::編碼器態樣中’多工器可用於編碼藉由編碼器所 :個多媒體流’且用於預備用以廣播之編碼位元。 。在圖2中所不之編踢器228的說明性態樣中同 '日240包含—多工器。多工器可經實施以提供位元速率分 配控制。可將已估計之複雜性提供至多u多工器可 根據為已夕工之視訊通道所預期之編碼複雜性來分配 彼等視訊通道之集合的可用頻寬，此繼而允許一特定通道 質保持相對怪定，儘管用於已多工之視訊流之集合的 頻寬相對良疋。此在通道之集合内提供一通道以具有可變 元速率及相對悝疋之視覺品質，而非相冑怪定之位元速 率及可變視覺品質。 圖18為說明編碼多個多媒體流或通道丨8〇2之系統的方塊 圖。藉由個別編碼器1804來編碼多媒體流18〇2，該等個別 編碼器1804與一多工器（MUx)1806通信，該多工器 (MUX)1806又與傳輸媒體1808通信。舉例而言，多媒體流 1 802可對應於各種内容通道’諸如新聞通道、運動通道、 電影通道及其類似物。編碼器18〇4將多媒體流1802編碼成 δ亥糸統所特定之編碼格式。儘管在編碼視訊流之内容中進 行了描述，但所揭示之技術的原理及優點通常可應用於包 括（例如）音訊流之多媒體流。將已編碼之多媒體流提供至多 工器1806，該多工器1806組合各種已編碼之多媒體流，且 將組合流發送至傳輸媒體1808以用於傳輸。 傳輸媒體1808可對應於各種媒體，諸如（但不限於）數位衛 星通信，諸如DirecTV®、數位電纜、有線及無線網際網路 115064.doc -86- 通仏、光學網路、蜂巢式電話網路及其類似物。傳輸媒體 1808可包括（例如）對射頻（RF)之調變。通常，由於頻譜約束 及其類似物，傳輸媒體具有一有限頻寬，且自多工器18〇6 至傳輸媒體之資料被保持於一相對恆定位元速率 在習知系統中，在多工器18〇6之輸出處使用恆定位元速 率（CBR)可能要求輸入至多工器18〇6的已編碼之多媒體或 視訊流亦為CBR。如在先前技術中所描述，在編碼視訊内 容時使用CBR可導致可變視覺品質，其通常為非吾人所要 的0 在所說明之系統中，兩個或兩個以上之編碼器丨8〇4中傳 達輸入資料之一預期編碼複雜性。一或多個編碼器18〇4可 回應地自多工器1806接收適應之位元速率控制。此允許期 望編碼相對複雜之視訊的編碼器丨8〇4以准可變位元速率之 方式接收彼等視訊訊框之一較高位元速率或較高頻寬（每 一訊框更多位元）。此允許多媒體流18〇2以一致之視覺品質 而被編碼。由一編碼相對複雜之視訊的特定編碼器18〇4所 使用之額外頻寬來自在編碼器經實施以在恆定位元速率下 操作的情況下另外已用於編碼其他視訊流！ 8〇4的位元。此 將多工器1806之輸出保持於恆定位元速率。 儘管個別多媒體流1802可具有相對"叢發性”，亦即，所 使用之頻寬發生變化，但多個視訊流之累積和可具有較少 叢發性。可將來自編碼較低複雜之視訊之通道的位元速率 藉由（例如）多工器1806重分配至編碼相對複雜之視訊的通 道’且此可總體上增強組合之視訊流的視覺品質。 I15064.doc -87 - 1376952 編碼器1804向多工器18〇6提供一組待編碼及多路傳輸在 一起之視訊訊框之複雜性的指示。多工器1806之輸出應提 供一不高於為傳輸媒體18〇8所指定之位元速率的輸出。複 雜性之指示可基於如以上所論述之内容分類，以提供所選 擇之品質水平。多工器1806分析複雜性之指示，且向各種 編碼器1 8G4提供所分配之數目的位^或頻寬，且編碼器 1 804使用此資訊來編碼該組中之視訊訊框。此允許一組視 訊訊框個別為可變位元速率，且總體而言仍達成恆定位元 速率。
般而。對於任一通用壓縮器而言，内容分類亦可用 於致能多媒體之基於品質的壓縮。内容分類及在此所描述 之方法及設備可用於任何多媒體資料之基於品質及/或基 2内容的多媒體處理…般而言，對於任一通用壓縮器而 吕，一實例為内容分類在多媒體之壓縮中的使用。另一實 例在任/咸壓器或解碼器或後處理器中之減愿或解碼中， 諸如内插、重取樣、增強、恢復及顯示操作。 ^看圖1 9 典型視訊通信系統包括一視訊壓縮系 統，其由藉由通信網路所連接之一視訊編碼器及一視訊解 碼器組成。無線網路為-類易出誤差之網路，丨中通信通 道除了路徑損耗外顯示行動情境中之對數正態衰落或陰影 f夕路徑衰落。為了對抗通道誤差且提供應用層資料之可 靠通信’ RF绸變器包括正向誤差校正，其包括交錯器及諸 如卷積或渦輪編码之通道編碼。 視訊麼縮降低源視訊中之冗餘，且增加已編碼之視訊資 ^ l5064.doc • 88 - 1376952 料之每-位元中所載運的資訊量。此增加了品質影響，甚 至在損失了小部分編碼視訊時亦如此。視訊壓縮系统中所 固有的空間及時間預測加重了該損耗，且導致誤差傳播， 〃引起重建視訊中之可見假影。在視訊編碼器處之誤差回 彈演算法及在視訊解碼器處之誤差恢復演算法增強了視訊 壓縮糸統之抗錯強細性。 通常，視訊壓縮系統對於基本網路而言為不可知的。然 而’在易出錯誤之網路中，應用層中之防錯演算法極需與 籲鍵接層/實體層中之FEC及通道編碼相整合，且其提供增強 系統之誤差效能的最佳效率。 圖14說明了用以編碼訊框之可出現於編碼器中之速 率失真資料流的一實例。過程14〇〇始於開始14〇2處，且進 行至決策區塊1404,在區塊1404中其自預處理器226接收場 睪改變摘測器輸入14 1 〇(例如，經由中繼資料），且獲取誤差 回彈輸入1406。若該資訊指示所選擇之訊框為一〗訊框，則 該過程訊框内編碼該訊框。若該資訊指示所選擇之訊框為 一P或B訊框，則過程使用訊框内編碼及移動估計（訊框間） 編碼來編碼該訊框。 在對於Q塊>1404之條件產生一肯定條件後，過程moo進 行至一預備區塊1414，在區塊1414中速率R被設定至值 R=Rqual ’所要之目標品質係基於r_d曲線。自一包含R_D 曲線之資料塊14 16接收此設定。過程1400繼而進行至區塊 1418，在區塊1418中基於來自區塊1420處之内容分類過程 的影像/視訊活動資訊（例如，内容分類）來執行速率控制位 I15064.doc -89· 1376952 元分配{Qpi}。 速率控制位元分配區塊1418又用於區塊1422中之移動估 什。移動估計1422亦可接收來自預處理器丨412之中繼資 料、來自區塊1424之移動向量平滑（MPEG-2 +歷史）及來自 區塊1426之多個參考訊框（因果+非因果巨集區塊mb)的輸 入。過程1400繼而進行至區塊1428，在區塊1428中對於速 率控制位元分配（Qpi)判定訊框内編碼模式之速率計算。過 程1400接著進行至區塊143〇，在區塊143〇中判定模式及量 化參數。基於區塊1422輸入、誤差回彈1406輸入及可調性 R-D(在區塊1432處加以判定）之移動估計來作出區塊143〇 之模式決策。一旦決定模式，則流程進行至區塊1432。應 注意，當資料自編碼器之第一遍部分傳遞至第二遍部分 時’發生自區塊1430至1432之流程》 在區塊1432處，藉由編碼器228之第二遍來執行變換及量 化。如藉由區塊1444所指示來調整或微調變換/量化過程。 可藉由一速率控制微調模組（圖7)來影響此變換/量化過 程。過程1400繼而進行至區塊1434以用於曲折排序及熵編 碼從而產生已編碼之基礎層。曲折排序以用於編碼之有效 格式來預備量化資料。熵編碼為使用一系列位元編碼來表 不一組可能之符號的壓縮技術。如先前參看圖31_36所描 述，亦將變換/量化區塊1432之增強層結果發送至加法器 1436，該加法器1436減去基礎層且將該結果發送至用於增 強層之ZZ/燜編碼器1438。進一步注意，增強層被反饋（見 線1440之實際速率更新）以用於更新實際速率之内容分類 M5064.doc -90- 之位元速率的長期及短 !42〇及-歸㈣料控制所使用 期歷史之操作。 Θ為過程之流程圖，該過程用於編碼多媒體資料， 以便將-資㈣界㈣域巾卜純料對齊，且其中該 編碼係基於内容資訊。可藉由圖17Β中所說明之設備及本文 所揭不之其他組件（包括轉換編碼器，來執行過程17〇〇。 過程1700開始’且在區塊17〇2處其獲得多媒體資料之内容 資訊°此可藉由内容分類器1712(圖17Β)或另—組件（諸如， 圖7中之内容分類器712)來執行。過^鳩繼而進行至區塊 1704 ’在區塊17〇4中其編碼多媒體資料，以將一資料邊界 與時域中之-訊框邊界對齊，其中編碼係基於在區塊 處所獲得之内容資訊。此可藉由編碼器1714(圖17Β)或在另 一實例中藉甴轉換編碼器2〇0(圖7)來執行。將資料邊界與時 間邊界對齊可導致誤差回彈。 圖17Β為一可執行圖17Α及圖i7C中所說明之過程的編碼 設備1710之高位準方塊圖。設備171〇可包括内容分類構 件，諸如用於獲得多媒體資料之内容資訊的模組1712。内 容分類構件之實例亦參看圖7而加以說明及描述，且其可包 括（例如）一内容分類模組、一編碼器、一預處理器或一轉換 編碼器。設備1710亦包括用於編碼多媒體資料之構件，諸 如用於編碼多媒體資料以便將一資料邊界與時域中之一訊 框邊界對齊的模組1714。此構件之實例包括一編碼器（例 如，編碼器228)或一轉換編碼器（例如，轉換編碼器2〇〇)。 圖17C為用於編碼多媒體資料之過程1750的流程圖。過程 115064.doc -91· 1376952 1750開始，且在區塊1752處獲得多媒體資料之内容分類。 此可藉由内谷分類器1712(圖17Β)或另—組件（諸如，圖7中 之内容分類器712)來執行。過程1750進行至區塊1754，在 區塊1754中基於内容分類將多媒體資料編碼為訊框内編碼 區塊或訊框間編碼區塊。此可藉由編碼器i 7丨4(圖丨7B)或在 另一實例中藉由轉換編碼器200(圖7)來執行。過程1750繼而 結束，直至需要進一步多媒體資料處理為止。 圖23、24、27及28為舉例說明體現本文所描述之態樣之 • 編碼多媒體資料的方法的過程流程圖。圖23為說明基於内 容資訊來編碼多媒體資料之過程23〇〇的過程流程圖。在區 塊2305處，過程2300接收已編碼之多媒體資料，且在區塊 2310處，過程2300解碼多媒體資料。在區塊2315處，過程 2300判定與已解碼之多媒體資料相關聯的内容資訊。在區 塊2320處’過程23 00基於内容資訊來編碼多媒體資料。 圖24為說明編碼多媒體資料以便基於内容資訊位準來對 齊資料邊界之過程24〇〇的過程流程圖。在區塊2405處，過 程2400獲得與多媒體資料相關聯之内容資訊，此可（例如） 藉由預處理器226或圖7中所示之内容分類模組712來實 施。在區塊2410處，過程2400編碼多媒體資料以便基於内 谷資訊來對齊資料邊界。舉例而言，基於正編碼之多媒體 資料的内容分類，將片邊界及存取單元邊界與訊框邊界對 齊。編碼資料繼而可用於後續處理及/或傳輸至行動裝置， 且過程2400結束。 圖27為說明使用基於内容資訊之自適應訊框内再新方案 \ 15064.doc -92- 1376952 來編碼資料之過程2700的過程流程圖。當過程27〇〇開始 時，已獲得多媒體資料。在區塊2705處，過程2700獲得多 媒體資料之内容資訊》獲得内容資訊可藉由（例如）如以上所 描述之預處理器226或内容分類模組712來執行。過程27〇〇 進行至區塊2710,在區塊2710中其使用自適應訊框内再新 誤差回彈方案來編碼多媒體資料，其中自適應訊框内再新 誤差回彈方案係基於内容資訊。可藉由編碼器228來執行區 塊2710之功能。使編碼資料可用於後續處理及傳輸，且過 程2700繼而結束。 圖28為說明使用基於多媒體内容資訊之冗餘〗訊框來編 碼多媒體資料之過程的過程流程圖。當過程28〇〇開始時， 多媒體資料可用於處理。在區塊28〇5處，過程28〇〇獲得多 媒體資料之内容資訊。如以上所描述，此可藉由（例如）預處 理器226及/或編碼器228來實施。在區塊281〇處，過程28〇〇 基於内谷資訊編瑪多媒體資料，以便將一或多個額外^訊框 插入編碼資料中。此可藉由如以上所描述之編碼器228結合 一誤差回彈方案來實施’此視所使用之誤差回彈方案而定 而將I訊框插入基礎層或增強層中。在區塊281〇之後，編碼 資料可用於後續處理及/或傳輸至行動裝置。 應注意本文所描述之方法可實施於一般熟習此項技術者 所知的各種通信硬體、處理器及系統上。舉例而言，對於 用戶端如本文所描述般来操作的一般要求為用戶端具有一 用以顯示内容及資訊之顯示器、一用以控制用戶端之操作 的處理器及一用於儲存關於用戶端操作之資料及程式的記 115064.doc •93· 1376952 憶體。在一個態樣中，用戶端為一蜂巢式電話。在另一態 樣中，用戶端為具有通信能力之掌上型電腦。在又一態樣 中，用戶端為具有通信能力之個人電腦。此外，可將諸如 GPS接收器之硬體併入用戶端以實施各種態樣。可藉由經 設計以執行本文所描述之功能的通用處理器、數位信號處 理器（DSP)、特殊應用積體電路（ASIC)、場可程式化閘陣列 (FPGA)或其他可程式化邏輯設備、離散閘或電晶體邏輯、 離散硬體組件或其任何組合來實施或執行結合本文所揭示
之態樣而描述的各種說明性邏輯、邏輯區塊、模組及電路。 通用處理器可為一微處理器，但在替代例中，該處理器可 為任一習知處理器、控制器、微控制器或狀態機。亦可將 一處理器實施為計算裝置的一組合，例如，一Dsp與一微 處理器之組合、複數個微處理器之組合、結合一 Dsp核心
之一或多個微處理器之組合或任一其他此組態之組合。 可藉由經設計以執行本文所描述之功能的通用處理器、 數位信號處理器（DSP)、特殊應用積體電路（ASIC)、場可程 式化閘陣mFPGA)或其他可程式化邏輯裝置、離散間或電 晶體邏輯、離散硬體組件或其任冑組合來實施或執行結合
本文所揭不之態樣而描述的各種說明性邏輯、邏輯區塊、 模組及電路。通用處理器可為一微處理器，但在替代例中， 該處理器可為任一習知處理器、控制器、微控制器或狀態 機。亦可將—處理器實施為計算裝置的-組合，例如，一 DSP與一微處理器之組合、複數個微處理器之組合、結合 一聰核心之-或多個微處理器之組合，或任—其他H 115064.doc •94- 1376952 態之組合。 所揭示之方法及設備提供將以—格式編碼之視訊資料至 以另-格式編碼之視訊資料的轉碼’其令該編碼係基於視 訊資料之内容，且該編碼對誤差具有回彈性。結合本文所 揭示之實例加以描述的方法或演算法可直接體現於硬體、 藉由-處理器所執行之軟體模組、韌體或此等，之兩個或 兩個以上的，且σ中。軟體模組可常駐於ram記憶體、快閃 記憶體、ROM記憶體、㈣⑽記憶體、EEpR〇M記憶體、 暫存器、硬碟、抽取式碟片、CD-R〇M或此項技術中已知 之任-其他形式的儲存媒體中。將一例示性儲存媒體耦接 至處理g ’使得該4理器可自該儲存媒體讀取資訊及將資 訊寫入該儲存媒體。在替代例中，該儲存媒體可整合於該 處理器。該處理器與該儲存媒體可常駐於一 ASIC中。該 ASIC可常駐於一使用者終端機中。在替代例中，該處理器 及該儲存媒體可作為離散組件常駐於使用者終端機中。 以上所描述之實例僅為例示性的，且熟習此項技術者現 可在不脫離本文所揭示之發明概念的情況下實施以上描述 之實例的多種使用及變更。熟習此項技術者可易於明白對 此等實例之各種修改，且本文所界定之一般原理可在不脫 離本文所描述之新穎態樣之精神或範疇的情況下應用於其 他實例，例如，在瞬時訊息傳遞服務或任何一般無線資料 通信應用中。因而，本揭示内容之範疇並不意欲受限於本 文所不之實例，而是應符合於與本文所揭示之原理及新穎 特徵一致的最廣泛之範疇。本文專門使用詞語"例示性"來 115064.doc •95· :謂"用作-實例、例子或說明"。本文描述為"例示性"之任 一實例並不一定解釋為比其他實例較佳或有利。因此，將 =由下列中請專利範圍之範嘴來界定本文所描述之新賴 【圖式簡單說明】 一圖1A為-媒體廣㈣統之方塊圖，該媒體廣播系統包括 一用於在不同視訊格式之間進行轉碼的轉換編碼器。 圖1B為一編碼器之方塊圖，該編碼器經組態以編碼多媒 體資料且提供-已編碼之第—資料組及—已編碼之 料組。 貝 圖ic為一經組態以編碼多媒體資料之處理器的方塊圖。 圖2為圖1之系統之轉換編碼器之一實例的方塊圖。 圖3為說明用於圖2之轉換編碼器内的剖析器之操作的流 程圊。 圖4為說明用於圖2之轉換編碼器内的解碼器之操作的流 程圖。 凡 圖5為說明由圖2之轉換編碼器執行的一序列操作之系統 時序圖。 圖6為說明一可用於圖2之轉換編碼器中之預處理器的一 序列操作及功能之流程圖。 圖7為可用於圖2之轉換編碼器中的例示性2遍式編碼器 之方塊圖。 圖8說明了一分類圖之實例，該分類圖說明如何將紋理及 移動值與内容分類相關聯的一個態樣。 115064.doc • 96 · 1376952 圖9為說明一用於内容分類 之編碼器中）的流程圖。 之例示性操作（諸如用於圖7 圖10為說明一速率控制之操作（諸如供圖 的流程圖。 7之編碼器使用 ) 圖11為說明一例示性移動仕斗吳+权& 移動估“之知作(諸如供圖7之编 碼益使用）的流程圖。 圖12為說明一例示性模式決笛迫成^^ 、飞、采ν扁碼益功能之操作（諸如 供圖7之編碼器使用）的流程圖。 圖13為說明· 一用於圖7之结；ss 3ξ tfa αα ^ 闺您編碼器中的實現可調性之例示 性操作的流程圖。 圖14為說明實現速率失真資料流（例如，如在圖7之編碼 杰中所發生）之例示性操作的流程圖。 圖叫說明編碼複㈣、分配之位元及人類視覺品質間 之關係的圖表。 圖16為說明一非線性場景偵測公式之圖表。 圖1 7A為-過程之流程圖，該過程用於編碼多媒體資料以 便將資料邊界與時域中之訊框邊界對齊，且其中該編碼係 基於内容資訊。 圖17B為-可執行圖17A及圖17C中所說明之過程之編碼 設備的南級方塊圖。 圖17C為一用於編碼多媒體資料之過程的流程圖，其中基 於内容分類該多㈣資料被編*為訊框内㉟碼區塊或訊框 間編碼區塊。 圖18為說明一使用移動估計/補償之解交錯過程的圖表。 115064.doc •97- 圖19為多媒體通信系統之方塊圖。 為說明視訊位元流在增強層及基礎層中之組織的圖 表。 圖21為說明片至視訊訊框邊界之對齊的圖表。 圖22為說明預測階層架構之方塊圖。 圖23為說明一種基於内容資訊來編碼多媒體資料之方法 的過程流程圖。 圖4為說明一種編碼多媒體資料以便基於内容資訊位準 來對齊貧料邊界之方法的過程流程圖。 圖25為說明一資料訊框之安全動作區及安全標題區之圖 表。 圖26為說明一資料訊框之安全動作區的圖表。 圖27為說明一使用基於多媒體内容資訊之自適應訊框内 更新來編碼多媒體資料之過程的過程流程圖。 圖28為說明一使用基於多媒體内容資訊之冗餘I訊框來 編碼多媒體資料之過程的過程流程圖。 圖29說明了在一當前訊框與一先前訊框MVp之間及在一 當前訊框與一下一訊框MVn之間的移動補償向量。 圖30為說明鏡頭偵測之過程流程圖。 圖31為說明編碼基礎層及增強層之過程流程圖。 圖3 2為說明編碼一巨集區塊之示意圖。 圖33為說明用於編碼基礎層及增強層之模組的示意圖。 圖34展示了基礎層及增強層係數選擇器過程之實例。 圖35展示了基礎層及增強層係數選擇器過程之另一實 115064.doc -98· 1376952 例。 圖36展示了基礎層及增強層係數選擇器過程之另一實 例0 圖37為說明基於内容資訊來編碼多媒體資料之過程流程 圖。
圖38為說明在一反向電視電影處理過程中之可能系統決 策的圖表》 圖39成明了在-待由—解塊過程過滤之巨集區塊中的邊 圖40為說明一時空解交錯過程之圖表。 圖41說明了 1維多相重取樣之實例。 圖42為說明在視訊串流中之自適應G0P 程圖。 、结構之實例的流 應注意，在適當處 而指代相同邹分。 相同數·^貫穿肖等圖式之若干視圖
【主要元件符號說明】 100 104 106 120 122 124a...n 多媒體資料廣播系統 多媒體資料 多媒體資料提供者 外部記憶體 内部記憶體 模組 126 通信模組 轉換編碼器 II5064.doc •99· 130 1376952 140 處理器 200 轉換編碼器 202 剖析器/解碼器 205 傳輸流剖析器/剖析器 206 視訊基本流 208 音訊基本流 210 顯示時間戳 212 副標題 214 解碼器 215 顯示時間戳產生器 216 音訊解碼器 218 隱藏式字幕資料 220 測試編碼is 222 中繼資料 224 "原始"視訊資料 226 預處理器 228 編碼 230 本文編碼器 231 轉換編碼器控制 232 第二遍編碼器 234 重編碼 236 音訊編碼 238 編碼資訊 240 同步層 115064.doc -100, 1376952
242 分封化基本流 244 貧料分封化基本流 246 音訊分封化基本流 308 緩衝描述符 333 當前圖片 335 巨集區塊 337 參考圖片 339 巨集區塊 349 網路 357 、 巨集區塊 359 巨集區塊 361 原始資料 363 基礎層迴路 365 增強層迴路 367 加法器 369 加法器 371 緩衝器 373 緩衝器 375 變換區塊 377 變換區塊 379 選擇器 381 量化器 383 量化器 385 解量化器 115064.doc -101 - 1376952 391 解量化器 393 反向變換器 397 加法器 406 視訊PES緩衝器'讀取’資訊 407 加法器 604 相位偵測器 605 解交錯器 607 去雜訊/過遽裔 612 GOP分割器 614 輸出資料 702 第一遍部分 704 分界線 706 第二遍部分 708 I訊框實例化模組 710 AIR模組 712 内容分類模組 714 速率控制位元分配模組 715 模式決策模組 716 訊框内模型（失真）模組 718 基礎層及增強層模組 720 移動估計（失真）模組 722 片/MB排序模組 726 MC/變換量化模組 728 曲折（ZZ)/熵編碼器 • 102· 115064.doc 1376952
730 可調性模組 731 位元流填充模組 736 ZZ/熵模組 738 速率控制微調模組 740 誤差回彈模組 1802 多媒體流或通道 1804 編碼器 1806 多工器 1808 傳輸媒體 1710 編碼設備 1712 内容分類器模組 1714 編碼器模組 2005 訊框 2010 訊框 2015 訊框 2020 片 2025 片 2030 片 2105 訊框 2110 訊框 2205 訊框内編碼區塊 2210 訊框間編碼區塊 2215 訊框間編碼區塊 2505 安全標題區 •103- 115064.doc 1376952 2510 安全動作區 2615 白色矩形窗口 2620 上面 2625 下面 4002 移動強度映射 4004 Wmed過遽器 4006 去雜訊器（去雜訊過慮器） 4008 下一 Wmed訊框 4010 當前Wmed訊框 4012 組合器 4014 解交錯當前訊框 4016 移動補償當前訊框 4018 ME/MC 4020 解交錯先前訊框 4022 MV候選選擇器 115064.doc -104-

Claims (1)

  1. 修正 補充 第095135898號專利有請案 中文申請專利範圍替換本(101年5月) 、申請專利範園： . —種處理多媒體資料之方法，該方法包含： 〆· 獲得該多媒萆資料之内容資訊，其中該内容資訊包含 用於該多媒體資料之一或多個區塊之每一者的一内容分 類’且其中該或該等區塊之每一者的該内容分類係至少 部分地基於下述一或多者而被判定： 一與該區塊之一空間複雜性相關聯之紋理值，及 —與該區塊之一時間複雜性相關聯之移動值；及 編碼該多媒體資料以定義一片，該片包含獨立可解 碼的視訊資料，以便將一與該片相關聯之資料邊界與 一時域中之一訊框邊界對齊，其中該時域中之該訊框 邊界包含一與若干實體層封包相關聯之邊界，其中該 編碼係基於該或該等内容分類。 如凊求項1之方法，其中獲得該内容資訊包含計算來自該 多媒體資枓$ # & + β 貝竹之s玄内容資訊。 項1之方法，其中該資料邊界進一步包含一 I訊框資 料邊界。 如請求項1 $ 士、+ 之方法’其中該資料邊界進一步包含一訊框内 編碼之存取單元邊界。 如請求項1之古、i ή 、’其中該資料邊界進一步包含一 Ρ訊框· 如請求項1之方法， 邊界。 其中該資料邊界進一步包含一B訊框 裡题理多媒體資料之方法 115064-1010518.doc 1376952 獲得用於該多媒體資料之一或多個區塊之一内容分 類’其中用於該或該等區塊之該内容分類係至少部分地 基於下述一或多者而被判定： 一與該或該等區塊之一空間複雜性相關聯之纹理 值，及 一與該或該等區塊之一時間複雜性相關聯之移動 值；及 基於該内容分類將該多媒體資料之該或該等區塊編碼 為訊框内編碼區塊或訊框間編碼區塊，以增加該已編瑪 之多媒體資料之一誤差回彈。 8. 如請求項7之方法’其中該編碼包含增加該或該等區塊之 一數目’該或該等區塊係被編碼為對應於該内容分類中 之一減少的訊框内編碼區塊。 9. 一種用於處理多媒體資料之設備，該設備包含： 一内容分類器，其經組態以獲得該多媒體資料之内容 資訊’其中該内容資訊包含用於該多媒體資料之一或多 個區塊之每一者的一内容分類’且其中該或該等區塊之 每一者的該内容分類係至少部分地基於下述一或多者而 被判定： 一與該區塊之一空間複雜性相關聯之紋理值，及 一與該區塊之一時間複雜性相關聯之移動值；及 一編碼器，其經組態以編碼該多媒體資料以定義一 片’該片包含獨立可解碼的視訊資料，以便將一與該 片相關聯之資料邊界與一時域中之一訊框邊界對齊， 115064-10I05I8.doc 1376952 其中該時域中之該訊框邊界包含一與若干實體層封包 相關聯之邊界，其中該編碼係基於該或該等内容分類。 10. 如請求項9之設備，其中該内容分類器經組態以藉由計算 來自該多煤體資料之該内容資訊而獲得該内容資訊。 11. 如請求項9之設備，其中該資料邊界進一步包含一〗訊框資 料邊界》 12. 如請求項9之設備，其中該資料邊界進一步包含一訊框内 編碼之存取單元邊界。 13. 如請求項9之設備，其中該資料邊界進一步包含一p訊框 邊界。 14. 如請求項9之設備，其中該資料邊界進一步包含一 b訊框 邊界。 15. —種用於處理多媒體資料之設備，該設備包含： 一内容分類器，其經組態以獲得用於該多媒體資料之 一或多個區塊之一内容分類，其中用於該或該等區塊之 §亥内谷分類係至少部分地基於下述一或多者而被判定： 一與該或該等區塊之一空間複雜性相關聯之紋理 值，及 一與該或該等區塊之一時間複雜性相關聯之移動 值；及 一編碼器，其經組態以基於該内容分類將該多媒體資 料之該或該等區塊編碼為訊框内編碼區塊或訊框間編碼 區塊’以增加該已編碼之多媒體資料之一誤差回彈。 16.如請求項15之設備，其中為了編碼該或該等區塊，該編 115064-1010518.doc 1376952 碼器經組態以增加該或該等區塊之一數目，該或該等區 塊係被編碼為對應於該内容分類中之一減少的訊框内.編 碼區塊。 17. —種用於處理多媒體資料之設備，該設備包含： 用於獲得該多媒體資料之内容資訊的構件，其中該内 容資訊包含用於該多媒體資料之一或多個區塊之每一者 的一内容分類，且其中用於該或該等區塊之每—者的該 内容分類係至少部分地基於下述一或多者而被判定·· 一與該區塊之一空間複雜性相關聯之紋理值，及 一與該區塊之一時間複雜性相關聯之移動值；及 用於編碼該多媒體資料以定義一片，該片包含獨立可 解碼的視訊資料’以便將一與該片相關聯之資料邊界與 一時域中之一訊框邊界對齊的構件，其中該時域中之該 訊框邊界包含一與若干實體層封包相關聯之邊界，其中 該編碼係基於該或該等内容分類。 18. —種用於處理多媒體資料之設備，該設備包含： 用於獲得用於該多媒體資料之一或多個區塊之一内容 分類的構件，其中用於該或該等區塊之該内容分類係至 少部分地基於下述一或多者而被判定： 一與該或該等區塊之一空間複雜性相關聯之紋理 值，及 一與該或該等區塊之一時間複雜性相關聯之移動 值；及 用於基於該内容分類將該多媒體資料之該或該等區塊 115064-1010518.doc 1376952 編碼為訊框内編碼區塊或訊框間編碼區塊，以增加該已 編碼之多媒體資料之一誤差回彈的構件。 19.如叫求項18之設備，其中該用於編碼之構件包含用於增 加該或該等區塊之-數目之構件，該或該等區塊係被編 碼為對應於該内容分類中之一減少#訊框内編碼區塊。 2〇. —種處理器，其經組態以：
    獲得多媒體資料之内容資訊’其中該内容資訊包含用 於該多媒體資料之一或多個區塊之每一者的一内容分 類，且其t該或該等區塊之每—者的該内容分類係至少 部分地基於下述一或多者而被判定·· 一與該區塊之一空間複雜性相關聯之紋理值，及 -與該區塊之-時間複雜性相關聯之移動值；及 編碼該多媒體資料以定義一片，該片包含獨立可解碼 的視訊資料’以便將—與該片相關聯之資料邊界與一時 域中之—訊框邊界對齊，其中該時域中之該訊框邊界包 含一與若千實體層封包相關聯之邊界，其中該編碼係基 於該或該等内容分類。 21·如請求項2G之處理器’其中該處理器經組態以藉由計算 來自該多媒體資料之該内容資訊而獲得該内容資訊。 22.如請求項2〇之處理器，丨中該資料邊界進-步包含-m 框資料邊界。 23.如請求項20之處理器，其中該資料邊界進一步包含一訊 框内編碼之存取單元邊界。 如。奢求項20之處理器，其中該資料邊界進一步包含一 p訊 115064-10iQ5i8.doc 1376952 框邊界® 25. 如請求項20之處理器，其中該資料邊界進一步包含一 B訊 框邊界。 26. —種處理器’其經組態以： 獲得用於多媒體資料一或多個區塊之一内容分類，其 中用於該或該等區塊的該内容分類係至少部分地基於下 述一或多者而被判定： 一與該或該等區塊之一空間複雜性相關聯之紋理 值，及 一與該或該等區塊之一時間複雜性相關聯之移動 值；及 基於該内容分類將該多媒體資料之該或該等區塊編碼 為訊框内編碼區塊或訊框間編碼區塊，以增加該已編碼 之多媒體資料的一誤差回彈。 27.如請求項26之處理器’其中為了編碼該或該等區塊，該 處理器經組態增加該或該等區塊之—數目，該或該等區 塊係被編碼為對應於該内容分類中之一減少的訊框内編 碼區塊。 28. -種包含指令之機器可讀取媒體，該等指令一經執行便 導致一機器： 獲得多媒體資料之内容資訊’其中該内容資訊包含用 於該多媒體資料之-或多個區塊之每一者的一内容分 類，且其令用於該或該等區塊之每一者的該内容分類： 至少部分地基於下述一或多者而被判定： D5064-1010518.doc • 6 - 1376952 一與該區塊之一空間複雜性相關聯之紋理值，及 一與該區塊之一時間複雜性相關聯之移動值；及 編碼該多媒體資料以定義一片，該片包含獨立可解喝 的視訊資料，以便將一與該片相關聯之資料邊界與一時 域中之一訊框邊界對齊，其十該時域中之該訊框邊界包 含一與若干實體層封包相關聯之邊界，其中該編碼係基 於該或該等内容分類。 29. 如請求項28之機器可讀取媒體，其進一步包含若干指 令’該等指令在被執行時導致該機器藉由計算來自該多 媒體資料之該内容資訊而獲得該内容資訊》 30. 如請求項28之機器可讀取媒體，其中該資料邊界進一步 包含一 I訊框資料邊界。 31. 如請求項28之機器可讀取媒體，其中該資料邊界進一步 包含一訊框内編碼之存取單元邊界。 32. —種包含若干指令之機器可讀取媒體，，該等指令一經 執行便導致一機器： 獲得用於多媒體資料之一或多個區塊之一内容分類， 其中用於該或該等區塊之該内容分類係至少部分地基於 下述一或多者而被判定： 一與該或該等區塊之一空間複雜性相關聯之紋理 值，及 一與該或該等區塊之一時間複雜性相關聯之移動 值；及 基於該内容分類將該多媒體資料之該或該等區塊編碼 115064-10l05l8.doc -7- 1376952 為訊框内編碼區塊或訊框間編碼區塊，以增加該已編碼 之多媒體資料之一誤差回彈。 33.如請求項32之機器可讀取媒體’其中用以編碼該或該等 區塊之該等指令包含用以增加該或該等區塊之一數目之 指令，該或該等區塊係被編碼為對應於該内容分類中之 一減少的訊框内編瑪區塊。 115064-10105l8.doc
    ψ.ι十) 十一、圖式：
    第095135898號專利申請案 中文圖式替換本(101年9月)
    i
    VTH 115064-fig.doc ^130 1376952
    圖IB 广 120 ^140
    圖1C 115064-fig.doc 2- 1376952
    115064-fig.doc 1376952 i
    W5064-fig.doc 1376952
    ]15064-fig.doc 1376952
    H-I ο 115064-fig.doc -6- 1376952
    911 115064-fig.doc 1376952
    115064-fig.doc 1376952
    tlmlf ηΒΓΠ 狳 115064-fig.doc 1376952 i
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    οΐΗ 115064-fig.doc 1376952
    oul·sou 90Ϊ: 115064-fig.doc -12- 1376952 BOZl
    115064-fig.doc 13 1376952
    115064-fig.doc 14 1376952
    闺缌班15攀糊 115064-fig.doc 歌回撇璐
    1376952
    量15
    115064-fig.doc • 16· 1376952
    115064-fig.doc -17- 1376952
    1704 1700 編碼多媒體資料，以將一資料邊界 與時域中之一訊框邊界對齊， 其中該編碼係基於內容資訊 結束 圖17A
    圖17B 115064-fig.doc • 18 · 1376952
    圖17C 115064-fig.doc 19- 1376952
    $00 ti漶擊 llsi
    編碼器 s« si^ 115064-fig.doc ·20· 1376952
    61—I醒 115064-fig.doc -21 · 1376952 4 ^ i 霞1 訊框3· M i olozy SOOZL^ SIOlcsLy
    115064-fig.doc •22· 1376952 CRC 片與_ 邊界之對齊 mmmmm 邊界之對齊 實體層封包 CRC S1 S1 S1 S1 S2 S2 S2 S2 ' S3 S3 S3 S3 同位 同位 同位 同位 FI, S1 F1.S2 F1.S3 F1,S4 F2,S1 F2,S1 F2,S2 F2,S3 F3.S1 F3,S1 F3, S2 F3,S2 同位 同位 同位 同位
    ⑻ 超訊框 sib) 訊框1 2105·^~~ 2110^ 眶3 κ 訊框4 圖21 115064-fig.doc 23- 1376952 IE
    <NS s β Id I15064-fig.doc -24· 1376952
    2300
    115064-flg.doc 25- 1376952 (開 始） r 广2405 獲得與多媒體資料 相關聯之內容資訊 r ^2410 基於內容資訊來編碼多媒體 資料以便對齊資料邊界 1 (結 r 束） 2400 圖24 115064-fig.doc 26- 1376952
    115064-flg.doc 、 'roduced by OWERS PRODUCTION, INC. StOTiTl or /y x fslfTnollRimmfsl HEWEAtHER CHANNEL / 1 SI Φ tt δ 〇) δ ω 竞 1 Q) β 8 .Ο) § z 昼 SOSCNOKCS 27- 1376952
    ^2625 圖26 115064-fig.doc -28- 1376952 2700 開始 r 2705 獲得多媒體資料 之內容資訊 ο 271 回其彈 差，回 誤料差訊 新資誤資 再體新容 內媒再內 框多內於 訊碼框基 應編訊係 適來應案 自案適方 用方自 使彈中 束 結 C 27 圖 115064-fig.doc 29- 1376952 2800 開始 r 2805 獲得多媒體資料 之內容資訊 -2810 基於內容資訊編碼多媒體資 料，以便將一或多個I訊框插 入已編碼之資料中 結束 圖28 115064-fig.doc -30· 1376952
    圖29 115064-fig.doc •31 · 1376952 301
    圖30 115064-fig.doc 32- 1376952
    圖31 115064-fig.doc •33- 1376952
    115064-fig.doc -34- 1376952
    原始 361 原始
    基礎層 363叫 增強層 365
    圖33 115064-fig.doc 35- 379· 1376952 'base —401 ^base min 或 0 C base Ce/ιΛ Cenh 403 圖34 379, r 405 (. C base CpnA li c&th 圖35 379、 ise ^base C'base ^enh rf f s cenh +s J 4 圖36 115064-fig^doc • 36- 1376952
    115064-flg.doc 開始
    圖37 37- 1376952
    8co_ 扫羿蹈K-礆蜒繫螂 _______^___ ____ orcrc^orodατ ,u /^:A—m *SS3S1N UrA-_ 雖酿Y癬 115064-fig.doc • 38 _ 1376952 巨集區塊
    16*1β巨集區塊
    (亮度） （色度） 水平邊緣 (亮度） 水平邊緣 (色度） f待過濾之巨集區塊中之邊界（藉由實線展示之 亮度邊界及藉由虚線展示之色度邊界） 139 115064-fig.doc 39- 1376952
    115064-ng.doc 40- 1376952
    Is 115064-fig.doc • 41 - 1376952
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