TWI394460B - 視訊處理裝置以及視訊處理方法 - Google Patents

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TWI394460B
TWI394460B TW098134599A TW98134599A TWI394460B TW I394460 B TWI394460 B TW I394460B TW 098134599 A TW098134599 A TW 098134599A TW 98134599 A TW98134599 A TW 98134599A TW I394460 B TWI394460 B TW I394460B
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Description

視訊處理裝置以及視訊處理方法
本發明涉及處理視訊位元流的裝置及其方法,尤其涉及視訊處理裝置以及視訊處理方法。
通常地,引進各種編碼技術(例如H.264、MEPG-2/4、AVC等)以降低所需記憶體大小與數位動畫視訊的傳輸頻寬。然而,對於壓縮視訊資料的即時(real-time)顯示或處理來說,會相應的產生大量的計算負荷(computational loading)。另外,在解碼過程中,需要更多的成本用於所需的記憶體,並且執行所需的操作需要耗費大量的時間。
第1圖為傳統視訊解碼器110的方塊示意圖。如第1圖所示,視訊解碼器110包括可變長解碼(Variable-Length-Decoding,VLD)單元102、運動補償器104、反變換單元106、反量化單元108、加法器112以及記憶體114。
VLD單元102用於接收基於區塊的(block-based)壓縮位元流120並產生相應的運動向量122與量化已變換係數124。對基於區塊的壓縮位元流120逐個巨集區塊地(macroblock by macroblock)進行編碼。然後,將量化已變換係數124傳輸至反變換單元106並接著傳輸至反量化單元108,用於獲得重建殘餘(reconstructed residue)130。運動補償器104進一步根據運動向量122以及來自記憶器114的參考資料126產生預測區塊(predicted block)134。之後,加法器112將重建殘餘130與預測區塊134相加以產生重建區塊128,並將重建區塊128儲存於記憶體114中。來自參考資料126的當前訊框132與預測誤差(殘餘)被確定並準備用於顯示。
將當前訊框132逐個像素地輸出至顯示設備(圖未示)或儲存於另一個基於線的(line-based)記憶體設備(圖未示),用於進一步後處理。另外,顯示產生自視訊解碼器110的一訊框序列或將其以顯示順序進行儲存。
可提供去交錯(de-interlacing)、雜訊降低(noise reduction)或超解析(super resolution)操作以用於後處理。舉例來說,用於多數視訊源的取樣率為24~30訊框每秒,用於多數顯示設備的取樣率為50~60訊框每秒。因此,從視訊解碼器110產生一序列訊框之後,可能需要訊框速率轉換後處理過程,例如運動抖動消除(Motion Judder Cancellation,MJC),以將取樣速率向上轉換至顯示訊框速率。對於MJC技術,通過基於運動資訊,空間內插來自兩個連續訊框的物體與背景的位置,以減少抖動假影(judder artifact)。然而,在執行運動抖動消除過程中,還需要額外的基於區塊的記憶體。更具體的說,訊框序列會從基於線的記憶體設備至額外的基於區塊的記憶體,而對該些訊框序列進行重排列或重排序的冗餘過程會顯著降低記憶體的效率或導致連續的頁面失效(page miss)。
因此,需要能夠集成視訊解碼、後處理過程以及降低記憶體資源利用的改進的方法與裝置,借此提高整個視訊處理效能。
為了降低用於所需的記憶體的成本並提高視訊處理效能,本發明提供視訊處理裝置及其方法。
一種視訊處理裝置,包括:一視訊解碼器,用於通過解碼一基於區塊的壓縮位元流產生一訊框序列,其中,所述訊框序列中的參考訊框的資料用於產生一當前訊框;一第一記憶體,以解碼順序依次儲存從所述視訊解碼器逐個區塊地輸出的所述訊框序列;以及一後處理設備,耦接於所述視訊解碼器與所述第一記憶體,所述後處理設備包括一運動估測單元,所述運動估測單元從所述第一記憶體逐個區塊地獲取所述訊框序列,並從所述訊框序列提取運動資訊用於後處理。
一種視訊處理方法,包括:接收一基於區塊的壓縮位元流;解碼所述基於區塊的壓縮位元流以由一視訊解碼器產生一訊框序列,其中所述訊框序列中的參考訊框的資料用於產生一當前訊框;將從所述視訊解碼器逐個區塊地輸出的所述訊框序列以解碼順序依次儲存於一第一記憶體中;逐個區塊地從所述第一記憶體獲取所述訊框序列以從所述訊框序列提取運動資訊;以及基於所述運動資訊對所述訊框序列執行後處理。
本發明所提供的視訊處理裝置及其方法的效果之一在於,能夠提高整個視訊處理效能。
以下係根據多個圖式對本發明之較佳實施例進行詳細描述,本領域習知技藝者閱讀後應可明確了解本發明之目的。
為了讓本發明之目的、特徵、及優點能更明顯易懂,下文特舉較佳實施例做詳細之說明。實施例是為說明本發明之用,並非用以限制本發明。本發明的保護範圍以所附申請專利範圍為準。
第2圖為根據本發明一個實施例的視訊處理裝置20的方塊示意圖。視訊處理裝置20包括視訊解碼器210與後處理設備240。視訊解碼器210用於接收基於區塊的壓縮位元流220並根據基於區塊的壓縮位元流220產生一訊框序列。根據本發明一個實施例,區塊也稱為巨集區塊。也就是說,每個訊框可分割為多個巨集區塊。在此實施例中,後處理設備240用於對訊框速率向上轉換執行運動抖動消除。因此,後處理設備240包括第一記憶體242(後處理設備240也可耦接於第一記憶體242),所述第一記憶體242耦接於視訊解碼器210,用於儲存以解碼順序依次逐個區塊地輸出的訊框序列。接著,後處理設備240逐個區塊地獲得訊框序列並產生內插訊框250以用於顯示。請注意,第一記憶體242的定址模式(addressing mode)是基於區塊的。更具體來說,解碼順序與顯示順序不同,其將於下文詳細描述。
如第2圖所示,視訊解碼器210包括VLD單元202、運動補償器204、反變換單元206、反量化單元208、加法器212以及第二記憶體214。VLD單元202根據基於區塊的壓縮位元流220產生運動向量222與量化已變換係數224。如前面所述,視訊解碼器210利用儲存於第二記憶體214中的參考訊框226產生當前訊框232。更具體的,運動補償器204根據運動向量222以及之前或隨後的參考訊框226的資料產生當前訊框232的預測區塊234。根據所述實施例,第二記憶體214的定址模式是基於區塊的,能夠提供參考訊框226的參考區塊以用於補償。
舉例來說,之前或隨後的參考訊框226可為I-訊框或P-訊框,用於產生當前訊框232。當前訊框232為P-訊框或B-訊框。通常,I-訊框為框內編碼訊框,框內編碼訊框具有單一影像頭序列而沒有參考任何之前或隨後的訊框,P-訊框為向前預測訊框並根據之前的I-訊框或P-訊框進行編碼,B-訊框根據之前的參考訊框、隨後的參考訊框或者根據以上兩者進行編碼。在這方面,因為B-訊框利用來自之後顯示的訊框(例如P-訊框)的資訊,所以相應的解碼順序與顯示順序不同。在另一個例子中,假設一連串視訊訊框的顯示順序為I1、B1、B2、P1、B3、B4以及P2,則解碼自基於區塊的壓縮位元流的訊框序列將具有如下的解碼順序,I1、P1、B1、B2、P2、B3以及B4。也就是說,需要在B-訊框之前重建參考訊框(例如I-訊框或P-訊框)。
進一步來說,隨後,將量化已變換係數224應用至反變換單元206,以將量化已變換係數224從頻域變換至空間域。接著,反量化單元208恢復重建殘餘230以用於補償當前訊框232的預測區塊234。加法器212將重建殘餘230與預測區塊234相加以產生當前訊框232,然後將當前訊框232連續儲存至第一記憶體242中並且以解碼順序排列當前訊框232。在一些實施例中,不被參考的當前訊框將不會儲存於第二記憶體214中,只將那些會被之後的訊框參考的當前訊框儲存於第二記憶體214中(經由訊框228)。舉例來說,不將B-訊框的重建區塊寫入第二記憶體,因為B-訊框不是參考訊框。
請參考第2圖,後處理設備240包括運動估測單元246與運動補償單元248以用於執行運動抖動消除。在一些其他實施例中,後處理設備240執行去交錯、超解析、雜訊降低或其他任何需要運動估測與運動補償的後處理操作,以產生已後處理視訊。在一些實施例中,運動估測單元246耦接於第一記憶體242,用於根據運動抖動消除以預設順序從訊框序列中獲取兩個或更多訊框252。因為存取訊框252不需要額外的資料重排列或資料重排序,所以完成處理過程將花費更少的時間並且可以避免不必要的頁面失效。
之後,運動估測單元246提取相關於訊框252的運動資訊254。注意,用於執行運動抖動消除的訊框252為連續訊框。更具體的,運動估測單元246產生於兩個訊框252中的物體移動的運動資訊254。另外,運動補償單元248耦接於第一記憶體242與運動估測單元246,用於依據來自運動估測單元246的運動資訊254在訊框252之間產生內插訊框250。
根據本發明一個實施例,視訊解碼器210進一步取得相關於兩個訊框252的運動向量與旁側資訊(side information),以用於產生內插訊框250。在一些實施例中,旁側資訊包括來自於VLD單元202的區塊模式資訊與量化已變換係數224(例如直流/交流係數,即DC/AC係數),來自於反變換單元206的方向變換資訊以及來自於反量化單元208的量化參數。區塊模式資訊提供子區塊(sub-block)資訊以指示如何對子區塊進行編碼。DC/AC係數提供已有(given)區塊的變化資訊以用於補償。方向變換資訊代表已有區塊的水平變換資訊或垂直變換資訊。已有區塊的量化參數提供變質程度的品質指示。提供旁側資訊以用於產生內插訊框250的好處包括提高處理效率以及獲得更可靠更流暢的內插訊框250。舉例來說,可用運動向量與區塊模式資訊獲得運動資訊的初始猜測(initial guess)以用於訊框速率轉換。
第3圖為根據本發明另一個實施例的視訊處理裝置30的方塊示意圖。視訊處理裝置30包括共享記憶體360、視訊解碼器310以及後處理設備340,其中視訊解碼器310用於解碼基於區塊的壓縮位元流320,後處理設備340用於執行運動抖動消除。視訊解碼器310包括VLD單元302、運動補償器304、反變換單元306以及反量化單元308。視訊解碼器310接收基於區塊的壓縮位元流320並產生訊框序列。更詳細的,訊框序列包括參考訊框,用於視訊解碼器310以產生當前訊框332。視訊解碼器310與視訊解碼器210類似,不同之處在於,將訊框序列(包括非參考訊框)儲存於共享記憶體360中,而不是將整個訊框序列儲存於第一記憶體242並且僅將參考訊框儲存於第二記憶體中214。
如第3圖所示,後處理設備340包括運動估測單元346與運動補償單元348。運動估測單元346提取與兩個或更多訊框352相關的運動資訊354,其中,從共享記憶體360獲得兩個或更多的訊框352。運動補償單元348耦接於共享記憶體360與運動估測單元346,用於在訊框352之間產生內插訊框350。注意,運動估測單元346與運動補償單元348的操作實質上與第2圖中的相應單元的操作類似,所以為簡略不再贅述。在此實施例中,共享記憶體360的定址模式為基於區塊的。
第4圖為根據本發明一個實施例,由第2圖與第3圖中所示視訊解碼器與後處理設備當前處理的訊框序列的示意圖。類似的,在此實施例中,後處理設備用於執行運動抖動消除。如第4圖中所示,假設訊框序列按照以下順序解碼,I1、P1、B1、B2、P2、B3以及B4,其中字母I、P或B分別表示I-訊框、P-訊框或B-訊框,並且數字表示訊框的解碼順序。
請參考第4圖,假設訊框B4當前由視訊解碼器210或310產生,然後將訊框B4傳輸至第2圖中的第一記憶體242中或第3圖中的共享記憶體360中儲存。同時,後處理設備獲取兩個訊框P1與B3,以用於產生之前所述的內插訊框,其中兩個訊框P1與B3之前由視訊解碼器210或310解壓縮。因此,並不像先前技術那樣將來自第1圖中的基於線的記憶體114的兩個訊框P1與B3重排列或重排序至基於區塊的記憶體,本發明的後處理設備直接從第一記憶體242或共享記憶體360獲取兩個訊框P1與B3。並且,第一記憶體242或共享記憶體360的基於區塊的定址特性,消除了先前技術中的由於重排列而產生的頁面失效情況。
第5圖為根據本發明一個實施例的視訊處理方法50的流程圖。首先,接收基於區塊的壓縮位元流(步驟502)。在此實施例中,解碼基於區塊的壓縮位元流的過程是基於巨集區塊的。接著,根據基於區塊的壓縮位元流產生訊框序列(步驟504)。具體來說,提供訊框序列中的一些參考訊框的資料(例如I-訊框或P-訊框),用於產生當前訊框(例如P-訊框或B-訊框)。在前面的實施例中已經描述了根據參考訊框產生當前訊框的過程,所以為簡潔省略進一步的描述。請注意,也可將參考訊框儲存於基於區塊的第二記憶體中。
獲得訊框序列之後,接著將訊框序列逐個區塊地並且以解碼順序儲存於第一記憶體中(步驟506)。請注意,第一記憶體與第二記憶體的定址模式為基於區塊的。
接著,從第一記憶體獲取訊框序列以從訊框中提取相關運動資訊(步驟508)。根據一個實施例,以預設順序對來自第一記憶體的兩個訊框執行運動抖動消除處理,以產生內插訊框。具體的,從兩個連續訊框中提取的運動資訊為用於估測內插訊框中的已有區塊的運動。並且,提供相關於兩個連續訊框的運動向量與旁側資訊,用於在兩個連續訊框之間產生內插訊框。如前所述,旁側資訊包括區塊模式資訊、DC/AC係數以及方向變換資訊與量化參數。
上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣,以及闡釋本發明之技術特徵,並非用來限制本發明之範疇。任何習知技藝者可依據本發明之精神輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍,本發明之權利範圍應以申請專利範圍為準。
20...視訊處理裝置
30...視訊處理裝置
50...視訊處理方法
102...VLD單元
104...運動補償器
106...反變換單元
108...反量化單元
110...視訊解碼器
112...加法器
114...記憶體
120...基於區塊的壓縮位元流
122...運動向量
124...量化已變換係數
126...參考資料
128...重建區塊
130...重建殘餘
132...當前訊框
134...預測區塊
202...VLD單元
204...運動補償器
206...反變換單元
208...反量化單元
210...視訊解碼器
212...加法器
214...第二記憶體
220...壓縮位元流
222...運動向量
224...量化已變換係數
226...參考訊框
228...通道
230...重建殘餘
232...重建區塊
234...預測區塊
240...後處理設備
242...第一記憶體
246...運動估測單元
248...運動補償單元
250...內插訊框
252...訊框
254...運動資訊
302...VLD單元
304...運動補償器
306...反變換單元
308...反量化單元
310...視訊解碼器
320...基於區塊的壓縮位元流
332...當前訊框
340...後處理設備
346...運動估測單元
348...運動補償單元
350...內插訊框
352...訊框
360...共享記憶體
505~508...步驟
第1圖為傳統視訊解碼器的方塊示意圖。
第2圖為根據本發明一個實施例的視訊處理裝置的方塊示意圖。
第3圖為根據本發明另一個實施例的視訊處理裝置的方塊示意圖。
第4圖為根據本發明一個實施例由第2圖與第3圖中所示視訊解碼器與後處理設備當前處理的訊框序列的示意圖。
第5圖為根據本發明一個實施例的視訊處理方法的流程圖。
20...視訊處理裝置
202...VLD單元
204...運動補償器
206...反變換單元
208...反量化單元
210...視訊解碼器
212...加法器
214...第二記憶體
220...基於區塊的壓縮位元流
222...運動向量
224...量化已變換係數
226...參考訊框
228...通道
230...重建殘餘
232...重建區塊
234...預測區塊
240...後處理設備
242...第一記憶體
246...運動估測單元
248...運動補償單元
250...內插訊框
252...訊框
254...運動資訊

Claims (21)

  1. 一種視訊處理裝置,包括:一視訊解碼器,用於解碼一基於區塊的壓縮位元流產生一訊框序列,其中,所述訊框序列中的參考訊框的資料用於產生一當前訊框;一第一記憶體,儲存從所述視訊解碼器以解碼順序依次逐個區塊地輸出的所述訊框序列;以及一後處理設備,耦接於所述視訊解碼器與所述第一記憶體,所述後處理設備包括一運動估測單元,所述運動估測單元從所述第一記憶體逐個區塊地獲取所述訊框序列,並從所述訊框序列提取運動資訊用於後處理。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之視訊處理裝置,其中所述第一記憶體的定址模式是基於區塊的。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之視訊處理裝置,其中所述視訊解碼器進一步取得相關於所述訊框序列的運動向量與旁側資訊,以用於所述後處理設備。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之視訊處理裝置,其中所述後處理設備包括:一運動補償單元,耦接於所述第一記憶體與所述運動估測單元,用於依據來自所述運動估測單元的所述運動資訊產生已後處理視訊。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之視訊處理裝置,其中所述運動補償單元依據來自所述視訊解碼器的所述運動向量與所述旁側資訊產生所述已後處理視訊。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之視訊處理裝置,其中所述旁側資訊包括區塊模式資訊、直流係數、交流係數、方向變換資訊以及量化參數。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之視訊處理裝置,其中所述視訊解碼器從所述第一記憶體獲取所述參考訊框的資料以產生所述當前訊框。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之視訊處理裝置,其中所述視訊解碼器包括:一第二記憶體,用於以解碼順序儲存從所述視訊解碼器逐個區塊地輸出的所述參考訊框的資料;其中,所述視訊解碼器從所述第二記憶體獲取所述參考訊框的資料以產生所述當前訊框。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之視訊處理裝置,其中所述運動估測單元以一預設順序從所述訊框序列獲取兩個訊框,並且提取相關於所述兩個訊框的運動資訊,所述後處理設備進一步包括一運動補償單元,所述運動補償單元用於根據由所述運動估測單元提取的所述運動資訊在所述兩個訊框之間產生一內插訊框。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之視訊處理裝置,其中通過對所述兩個訊框執行運動抖動消除處理產生所述內插訊框。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之視訊處理裝置,其中依據所述運動抖動消除確定所述預設順序。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之視訊處理裝置,其中所述兩個訊框為連續訊框。
  13. 一種視訊處理方法,包括:接收一基於區塊的壓縮位元流;解碼所述基於區塊的壓縮位元流以由一視訊解碼器產生一訊框序列,其中所述訊框序列中的參考訊框的資料用於產生一當前訊框;將從所述視訊解碼器逐個區塊地輸出的所述訊框序列以解碼順序依次儲存於一第一記憶體中;逐個區塊地從所述第一記憶體獲取所述訊框序列以從所述訊框序列提取運動資訊;以及基於所述運動資訊對所述訊框序列執行後處理。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之視訊處理方法,其中所述第一記憶體的定址模式是基於區塊的。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之視訊處理方法,其中解碼所述基於區塊的壓縮位元流的步驟包括:取得相關於所述訊框序列的運動向量與旁側資訊。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之視訊處理方法,其中執行後處理的步驟包括:以一預設順序從所述訊框序列獲取兩個訊框;提取相關於所述兩個訊框的運動資訊;以及依據所述運動資訊、所述運動向量以及所述旁側資訊在所述兩個訊框之間產生一內插訊框。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之視訊處理方法,其中針對所述兩個訊框執行運動抖動消除產生所述內插訊框。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之視訊處理方法,其中依據所述運動抖動消除確定所述預設順序。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之視訊處理方法,其中所述旁側資訊包括區塊模式資訊、直流係數、交流係數、方向變換資訊以及量化參數。
  20. 如申請專利範圍第13項所述之視訊處理方法,其中從所述第一記憶體獲取所述參考訊框以產生所述當前訊框。
  21. 如申請專利範圍第13項所述之視訊處理方法,進一步包括:提供一第二記憶體,用於以解碼順序儲存從所述視訊解碼器逐個區塊地輸出的所述參考訊框的資料;以及從所述第二記憶體獲取所述參考訊框的資料以產生所述當前訊框;其中所述第二記憶體的所述定址模式是基於區塊的。
TW098134599A 2008-11-06 2009-10-13 視訊處理裝置以及視訊處理方法 TWI394460B (zh)

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