TWI432030B - 基於量測及可縮放之影像資料之解塊濾波 - Google Patents

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Description

基於量測及可縮放之影像資料之解塊濾波
根據本發明實施例一般關於資料處理，尤其是關於視頻解碼及解塊。
視頻包含一系列的圖(或框)，而各個框由二維畫素陣列所構成。畫素分成區塊(例如8x8的畫素陣列)。可編碼(壓縮)視頻，以降低總位元率，使視頻可更有效率地傳輸到另一裝置，而可進行解碼(解壓縮)、重建、及顯示。
目前的視頻及影像壓縮技術包含損耗程序，像是塊轉變係數的感知量化。在視頻框內獨立區塊的損耗編碼可在解碼及重建影像的塊邊緣導致急變，稱為區塊效應(blocking artifacts)，而使造成的影像有相對塊狀的出現。
為了消除或降低區塊效應的出現，解碼裝置執行解塊操作。於解塊中，解塊濾波器(例如低通數位濾波器)應用於區塊邊界，以緩和相鄰區塊間的轉變，藉此改善顯示視頻的感受品質。
然而，選擇適當強度的解塊濾波器可能會是個問題。若選擇的濾波器太弱，則可能沒辦法有效地降低區塊效應的出現。於另一方面，若選擇的濾波器太強，則可能造成移除太多的細節。
選擇要應用解塊濾波器的畫素數目也可能會是個問題。在一個極端例子中，若濾波器僅應用到緊鄰區塊邊界的畫素，則可能沒辦法有效地降低或消除區塊效應。在另一個極端例子中，若濾波器應用到區塊中所有的畫素，則可能不必要的修改了一些畫素值，且可能損失區塊內部的細節。
因此，重要的是能選擇解塊濾波器，其可在降低或消除區塊效應的需求及維持滿意的細節程度的需求間得到可接受的平衡。也重要的是能決定要應用所選解塊濾波器的畫素數目，以避免過度過濾了影像資料而伴隨著影像細節的損失。
根據本發明實施例，針對解塊，比較在畫素的第一區塊內的畫素值，以及也比較在第一區塊之畫素值與鄰近第一區塊之第二區塊中之畫素值。基於比較結果，可選擇數位解塊濾波器及「感興趣區域」，其中感興趣區域識別出要應用所選濾波器之第一區塊中的一些畫素及第二區塊中的一些畫素。
更具體而言，於一實施例，針對畫素的第一區塊計算第一值，以及針對畫素的第二區塊計算第二值，其中第二區塊鄰近第一區塊。於一實施例，第一值是基於第一區塊之「效應計數(artifact count)」以及第一區塊之「活性」。效應計數提供與第一區塊有關之區塊效應數目的測量。活性提供第一區塊變異量的測量，更具體而言，活性提供所選畫素值與中間值(例如所選畫素之平均或加權平均)之偏差量的測量。於類似方式，第二值是基於第二區塊之效應計數以及第二區塊之活性。於此類實施例中，第一值及第二值各分別與第一區塊及第二區塊內之效應計數成正比，且與活性成反比。
於一實施例，效應計數的決定是藉由計算跨越第一區塊及第二區塊間之邊界的畫素值差異，以及將這些差異與兩個臨界值做比較。使用兩個臨界值提供了效應視覺敏感度更精確的解釋，其促進對適當強度之解塊濾波器的選擇。於這樣的實施例中，使用者(例如觀看者)基於個人的喜好選擇至少一個臨界值。
於一實施例，前述第一值及第二值其中之一用做為從濾波器庫選擇數位解塊濾波器之指標，其中濾波器隨著指標值增加而逐漸增加強度。於此類實施例中，第一值及第二值的最小值用於選擇解塊濾波器。使用具有不同強度濾波器的濾波器庫，消除固定濾波有關的缺點，以及難以在濾波決策間切換的缺點。再者，濾波器庫中的濾波器數目可根據用於實施本發明之圖形處理單元(GPU)的類型來指明。舉例而言，對較低階或基礎圖形處理單元而言，可選用具有較少極數(tap)之較少濾波器。一般而言，濾波的整體複雜度可縮放，以支援具有不同程度計算處理功率的不同實施。
然後所選的解塊濾波器可應用於第一區塊及第二區塊間的邊界，應用到邊界一側的一些畫素以及邊界另一側的一些畫素，而針對第一區塊及第二區塊產生在區塊邊界有平滑轉變的畫素值。更具體而言，將所選解塊濾波器應用到第一區塊之第一數量的畫素值及第二區塊之第二數量的畫素值。於一實施例，第一數量的畫素值對應前述的第一值，而第二數量的畫素值對應前述的第二值。因此，第一值及第二值可用於選擇解塊濾波器及界定感興趣區域。
簡言之，根據本發明實施例，解塊濾波為適性的(例如對畫素質的品質，如每個區塊量測的效應計數及活性)，可縮放的(例如對圖形卡的能力)，以及由使用者控制的。根據本發明之實施例不僅非常適於廣大範圍的處理能力，也適於廣大範圍的視頻品質及應用，例如強化低位元率視頻(例如網路視頻)。
熟此技藝者在閱讀以下各種圖式繪示的實施例詳細說明後，可理解本發明各種實施例之上述及其他目的及優點。
參考根據本發明實施例細節，其中範例顯示於伴隨圖式。雖然本發明將配合實施例說明，但應了解本發明並非受限於實施例。反之，本發明意欲涵蓋本發明如申請專利範圍所界定的精神及範疇內所包含的替代物、修改、均等物。再者，於下本發明實施例詳細說明中，提供許多具體細節以提供對本發明完整的了解。然而，熟此技藝者應理解本發明可不以這些具體細節實施。於其他範例中，並未詳細說明熟知的方法、程序、元件、及電路，以免模糊本發明實施例的觀點。
以下詳細說明的一些部分以程序、步驟、邏輯塊、處理、及電腦記憶體內資料位元操作的其他象徵性表現形式做呈現。這些說明及表現形式為熟悉資料處理領域之技藝者所用的手段，以最有效地將其工作內容傳達給此領域的其他人。於此，程序、電腦執行步驟、邏輯塊、處理等，通常為導致所需結果之有條理順序的步驟及指令。步驟為需要物理量的物理操控的那些。通常但非必要地，這些量採能被儲存、轉移、結合、比較、或操控於電腦系統之電的或磁的訊號形式。已證實有時(主要是共通使用的原因)將這些訊號表示為位元、值、元件、符號、字符、術語、數字、或類似者是很便利的。
然而，應注意，所有這些及類似的用語是關於適當的物理量，且僅為應用於這些量的便利標籤。除非以下討論有清楚的聲明，不然本發明全文中，討論所用的用語如「編碼」、「解碼」、「解塊」、「接收」、「傳送」、「利用」、「應用」「計算(calculating)」、「遞增」、「比較」「選擇」、「加總」、「加權」「計算(computing)」、「存取」、或類似者，表示電腦系統的動作及處理，或類似電子計算裝置，其操控及轉變在電腦系統暫存器及記憶體內以物理(電子)量表示的資料，成為在電腦系統記憶體或暫存器或其他此類資訊儲存、傳輸、或顯示裝置內，類似以物理(電子)量表示的其他資料。
圖3至圖8為根據本發明實施例處理資料之電腦實施方法範例的流程圖。雖然於流程圖中揭露了具體步驟，但是此類步驟是範例性的。亦即，本發明實施例適合於執行其他各種步驟，或流程圖中所述步驟的變化。
圖3至圖8之流程圖可實施為電腦可執行指令，駐存在由一或更多電腦及其他裝置執行的一些電腦可用媒體形式，例如程式模組。一般而言，程式模組包含常駐程式、程式、物件、組件、資料結構等，其執行特定任務或實施特定抽象資料類型。於各種實施例中，可依所需結合或分散程式模組的功能。
舉例而言而非限制，電腦可用媒體可包含電腦儲存媒體及通訊媒體。電腦儲存媒體包含揮發性及非揮發性的，可移除及不可移除的媒體，以任何方法及技術實施，用於儲存資訊，例如電腦可讀指令、資料結構、程式模組、或其他資料。電腦儲存媒體包含但不限於隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)，可電抹除程式化唯讀記憶體(EEPROM)、快閃記憶體或其他記憶體技術、光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、數位光碟(DVDs)、或其他光儲存器、磁夾、磁帶、磁碟儲存器、或其他磁儲存裝置、或可用於儲存所需資料的任何其他媒體。
通訊媒體可實施電腦可讀指令、資料結構、程式模組、或其他調變資料訊號之資料，例如載波或其他傳輸機制，且包含任何資訊傳遞媒體。「調變資料訊號」一詞表示具有一或更多特徵組訊號，或以編碼訊號中資訊方式改變的訊號。舉例而言而非限制，通訊媒體包含有線媒體例如有線網路或直接有線連接，以及無線媒體例如聲音、射頻(RF)、紅外線、及其他無線媒體。任何上述組合亦可包含於電腦可讀媒體之範疇內。
於以下討論中，除非特別註明，不然「解碼器」表示執行解碼及解塊的元件(例如獨立或週邊裝置，或積體系統)。除非特別註明不然「解碼」表示基本解碼操作(例如可變長度解碼、逆量化、逆轉換、及運動補償)，而「解塊」表示解塊濾波器應用到解碼結果。「區塊」表示畫素陣列(例如NxN)。「畫素」一詞表示二維螢幕空間中的位置，而「畫素值」一詞表示與畫素相關的資料(例如亮度值、色度值、及類似者)。
圖1為可實施本發明實施例之解碼器之系統10範例的方塊圖。於圖1的範例中，系統包含主中央處理單元(CPU)11，經由匯流排15耦接到圖形處理單元12(GPU)。圖形處理單元亦可表示為媒體處理單元(MPU)。
中央處理單元及圖形處理單元耦接到記憶體14。於圖1之範例中，記憶體是分享記憶體，藉此記憶體儲存中央處理單元及圖形處理單元的指令及資料。選替地，可具有分別專屬於中央處理單元及圖形處理單元的記憶體。記憶體亦可包含視頻框緩衝器，用於儲存驅動耦接的顯示器(螢幕)13之畫素資料。
系統10也包含使用者介面16，於一實施中，其包含螢幕上游標控制裝置。使用者介面可包含鍵盤、滑鼠、及/或觸控螢幕裝置(觸控板)。
一般而言，系統10包含實施根據本發明實施例之功能的電腦系統平台之基本元件。系統10可實施為例如許多不同類型電腦系統任一者(例如伺服器、膝上型電腦、桌上型電腦、及筆記型電腦)，以及家庭娛樂系統(例如DVD播放器)，例如機上盒或數位電視，或可攜式或手持式電子裝置(例如攜帶式電話、個人數位助理、或手持遊戲機)。
圖2為根據本發明實施例顯示解碼器20之元件的方塊圖。一般而言，解碼器接收編碼位元流21，解碼位元流中的資料，以及產生可顯示的影像資料24。
於一實施例，利用壓縮方案如H.264(亦稱為動畫專家群4(MPEG-4)部分10或MPEG-4進階視頻編碼(AVC))，壓縮(編碼)原始影像資料(例如視頻資料)。因此，產生一組編碼參數，例如但不限於框類型(例如框內編碼I框、預測P框、或雙預測B框)、宏塊預測模式(例如塊間對塊內)、轉換(例如離散餘弦轉換)係數、紋理係數、及運動向量資訊。然後利用例如赫夫曼編碼(Huffman coding)將編碼參數轉譯成可變長度碼(VLC)。經編碼的位元流為含有可變長度碼的序列化位元流。
解碼器基本上反轉編碼程序，以重建影像資料。於圖2之範例中，解碼器包含解碼管道26，其包含解碼階段22及解塊階段23。
解碼階段執行基本解碼(解壓縮)操作，例如可變長度解碼、逆量化、逆轉換、及運動補償。一般而言，解碼階段剖析編碼位元流，以擷取可變長度碼，然後轉譯可變長度碼，以重製上述編碼參數。然後編碼參數用於重建原始視頻資料(更具體而言，建構原始視頻資料版本)。
於解塊階段，將數位解塊濾波器應用於解碼區塊，而當呈現(顯示)重建影像資料時，使相鄰區塊間的邊界變平滑。於圖2之範例中，解塊階段與執行於解碼階段之解碼類型無關，且如此一來可歸類為圈外解塊器。
圖3為根據本發實施例提供電腦實施解塊方法概述之流程圖30。於步驟31，並參考圖4，存取第一區塊B0及第二區塊B1之解碼資料(畫素值)。於一實施例，將討論針對解塊方法僅使用亮度平面，以降低計算的次數及複雜度。主觀測試表示關於區塊效應的察知，色度值不像亮度值一樣顯著，所以亮度值單獨可用於建立解塊濾波的強度。然而，本發明不限於僅使用亮度值。
於圖3之步驟32，針對各區塊B0及B1決定「效應計數(artifact count)」。一般而言，效應計數為與各區塊有關的區塊效應數目的測量。結合圖4的討論提供額外的資訊。
於圖3之步驟33，針對各區塊B0及B1決定「活性」。活性提供區塊內之畫素質偏差的測量。結合圖6A及圖6B的討論提供額外的資訊。
於圖3之步驟34，一起使用兩個區塊的效應計數及活性，而從濾波器庫中選擇解塊濾波器。更具體而言，於一實施例，基於第一區塊之效應計數及活性，針對第一區塊計算第一值N0，以及類似地針對第二區塊計算第二值N1。N0及N1值用於設定指標值N，其之後用於從濾波器庫中選擇解塊濾波器。結合圖7的討論提供額外的資訊。
於圖3之步驟35，效應計數及活性亦做為選擇區塊B0及B1中要應用所選解塊濾波器之畫素值數目的基礎。更具體而言，於一實施例，N0及N1值用以指定「感興趣區域」，其延伸過區塊B0及B1之邊界且界定要應用所選解塊濾波器之畫素數目。結合圖7的討論提供額外的資訊。
於圖3之步驟36，跨越區塊B0及B1間之邊界，將所選解塊濾波器應用到感興趣區域。亦即，所選解塊濾波器應用到區塊B0中指定的一些畫素值，以及區塊B1中指定的一些畫素值，以在各區塊產生對應的一些新(修正的)畫素值。結合圖7的討論提供額外的資訊。
於一實施例，剛說明的方法以兩動作(two passes)應用於影像框中所有區塊的水平及垂直邊界，兩動作包含於其中處理垂直邊界之水平動作以及於其中處理水平邊界之垂直動作。兩動作是依序執行的，其中儲存第一動作的結果(修正的畫素值)，並用作第二動作的輸入。
效應計數
現參考圖4，影像框40包括含有區塊B0及B1之區塊陣列。框40可為像在視頻中一序列此類框的其中一個框。
於圖4僅顯示8個區塊，於實際施作時，影像框可包含許多此類的區塊。區塊B0及B1彼此相鄰，亦即，區塊B0及B1共享邊緣或邊界41。除了區塊B1，有許多其他區塊與區塊B0相鄰，類似地，除了區塊B0，有許多其他區塊與區塊B1相鄰。
於圖4之範例中，各區塊包含8 x 8的畫素陣列。然而，本發明不限於此，而可利用其他區塊尺寸。需注意，於此為了討論目的，區塊邊界定義為落在畫素之間。在圖4並未顯示全部的畫素，而是僅顯示與區塊B0及B1之邊界相鄰之畫素。
如上所述，根據本發明實施例，針對影像框中各區塊決定效應計數。一般而言，區塊的效應計數由跨越該區塊與相鄰區塊(四個區塊與感興趣的區塊共享邊緣)間之邊界的所選畫素值(例如亮度值)間的差異臨界設限來決定。跨越四個區塊邊界的全部，執行各區塊的量測。儲存每個區塊的效應計數，之後與活性一起使用，來選擇解塊濾波器及要應用濾波器的畫素數目。
具體而言，於一實施例，將每對相鄰畫素的畫素值相減，其中各對由在區塊邊界一側的一個畫素以及在區塊邊界另一側緊鄰的畫素所構成。利用區塊B0及B1為範例，將畫素p0之畫素值及畫素q0之畫素值相減。類似地，將畫素p1之畫素值及畫素q1之畫素值相減，以此類推針對區B0的四個邊緣各個一路進行下去。亦即，區塊B0的效應計數是基於跨越區塊B0及B1間之邊界、區塊B0及B2間的邊界、區塊B0及B3間之邊界、以及區塊B0及B4間之邊界之畫素值的差異。
沿區塊B1的四個邊緣的各個以及最終針對框中的各畫素，針對各畫素重覆此步驟。使用兩個畫素值間之差異的絕對值，而使差異永遠是正數。
因此，就任何的區塊BN而言：
diff(BN,i)=|[p(i)的畫素值]-[q(i)的畫素值]|　(1)
其中畫素p(i)位在區塊BN的邊緣，而q(i)是從畫素p(i)跨越區塊邊界但與畫素p(i)緊鄰之畫素。角落畫素之畫素值使用兩次，一次是水平動作，一次是垂直動作。因此，圖4之範例中，i=1,2,...,32。
於一實施例，參考圖5，然後將各差異diff(BN,i)與第一臨界值thr1及第二臨界值thr2比較，其中第二臨界值大於第一臨界值。於此類實施例中，第二臨界值為第一臨界值的固定倍數：thr2=n*thr1，其中n>1。如此一來，若第一臨界值增加，則第二臨界值亦增加。因為第一臨界值與第二臨界值間的關係，若第一臨界值增加，則第一臨界值與第二臨界值之間的範圍增加。
計數器與各區塊相關聯。舉例而言，第一計數器與區塊B0有關，而第二計數器與區塊B1有關。於圖5之範例，針對各個值「i」而言，若diff(BN,i)的值大於或等於第一臨界值thr1，則使與區塊BN有關的計數器遞增(例如增加1的值)。若diff(BN,i)的值小於第一臨界值thr1，則使與區塊BN有關的計數器以diff(BN,i)的比例增加到thr1。若diff(BN,i)的值大於或等於第二臨界值thr2，則使與區塊BN有關的計數器再次遞增(例如增加1的另一值)。若diff(BN,i)的值小於第二臨界值thr2但大於第一臨界值thr1，則使與區塊BN有關的計數器以diff(BN,i)的比例增加到thr2。注意於本實施例中，即使超過第二臨界值thr2，計數器的值不會增加超過兩次的遞增。
因此，就區塊B0而言，例如：
Artifact_count(B0,i)=min(1,[diff(B0,i)/thr1])+min(1,[diff(B0,i)/thr2])　(2)
Artifact_count_B0=Σ(Artifact_count(B0,i)　(3)
其中Artifact_count(B0,i)為針對diff(B0,i)之各值，區塊B0之計數器值增加的量，Artifact_count_B0為區塊B0之計數器的最終值。以此方式，針對區塊B0累加效應計數，以類似方式，針對區塊B1及框中的各區塊累加效應計數。
使用兩種不同的臨界值以較佳說明區塊效應的視覺敏感度。舉例而言，若跨越區塊邊界之畫素值中的差異是顯著大的，以及圍繞區塊邊界之區域具有相對低的頻率內容(低活性)，則效應是更加視覺分散注意的。於此狀況下，在邊界之區塊邊緣較佳利用具有增加長度(例如更多極數)之強低通濾波器處理，以可接受程度降低效應。為達此目的，大到超過兩個臨界值的差異用兩倍增量加到計數器值。若活性低，則可轉譯成選擇具有增加的低通濾波能力之強濾波器。
於一實施例，臨界值通常由使用者控制。亦即，使用者可指定例如第一臨界值thr1。因為第二臨界值thr2為第一臨界值的倍數，所以在某種意義上第二臨界值也是受使用者控制的值。可藉由降低臨界值thr1來增加濾波器強度，或反之亦然。因此，使用者可基於例如個人的偏好或使用者裝置的顯示能力，來協助建立解塊濾波的強度。因為圈外解塊與解碼無關，可一方面針對大螢幕尺寸或較高解析度顯示，以及另一方面針對小螢幕尺寸或較低解析度顯示，來過濾解碼內容的相同案例。
於一實施例，呈現圖形使用者介面(GUI)給使用者，例如使用者可定位於任意值範圍(例如從0到100)之滑件(slider)。如此一來，使用者不需要選擇特定的解塊濾波器，而是選擇對應讓使用者滿意的影像品質之設定，其對映(mapped)至會產生所需影像品質的解塊濾波器。因此，圖形使用者介面與濾波器庫中的濾波器數目無關，促進本發明對不同類型的圖形使用者介面的可縮放性。
活性的計算
圖6A顯示兩個相鄰區塊B0及B1以及於區塊B0中之一列畫素p0,p1,...,p7，而圖6B顯示這些畫素相關值的範例。雖然範例顯示每列有8個畫素，但是本發明不限於此。
如上所述，根據本發明實施例，針對各區塊決定活性的量測。具體而言，於一實施例，針對各區塊的各列及各區塊的各行決定活性的量測。
一般而言，活性決定為所選畫素值與從所選畫素值衍生之中間值的偏差的函數。具體而言，於一實施例，中間值為所選畫素值的加權平均。於此類實施例，亦加權各所選畫素值與加權平均間的差異。因此，於一實施例，活性決定為所選畫素值與從所選畫素值之加權平均的偏差的加權函數。
如上所述，解塊濾波利用兩個動作完成：水平動作及垂直動作。於水平動作中，處理各列畫素。亦即，上述所選畫素對應一列畫素。於垂直動作中，處理各行畫素。亦即，上述所選畫素對應一行畫素。
於一實施例，畫素p0,p1,...,p7之加權平均(WM)如下決定：
WM=(w0*p0+w1*p1+...+w7*p7)>>5　(4)
其中w0,w1,...,w7為加權，選擇成w0>w1>...>w7且w0+w1+...+w7=32，其中為簡化表示式，p0,p1,...,p7代表畫素值。一般而言，越靠近感興趣邊界的畫素，加權因子越大。因此，於圖6A的範例中，因為畫素p0較靠近區塊B0及B1間的邊界，所以比其他畫素加權更多，以此類推。
於一實施例，與畫素p0,p1,...,p7相關的活性如下決定：
活性=a*(p0-WM)+b*(p1-WM)+c*(p2-WM)+d*(p3-WM)+e*(p4-WM)+f*(p5-WM)+g*(p6-WM)+h*(p7-WM)　(5)
其中a,b,...,h為固定加權，其中a>b>...>h。類似於上述，越靠近感興趣邊界的畫素，加權因子越大。於本實施例中，加權以表示隨著畫素從區塊邊界的曼哈頓距離(Manhattan distance)增加，而與加權平均的偏差關聯性降低。
濾波器及感興趣區域的選擇
概述於此，根據上述實施例，針對各區塊決定效應計數，以及針對各區塊的各列及各行決定活性。此資訊可用於從儲存於記憶體之濾波器庫中選擇解塊濾波器，以及識別出要應用所選濾波器的畫素數目(感興趣區域)。
於一實施例，每個區塊的效應計數以及每列或每行的活性，用於決定第一區塊(例如區塊B0)之各列及各行的第一值N0，以及第二區塊(例如區塊B1)之各列及各行的第二值N1。為簡化討論，以下針對區塊B0之單一列以及區塊B1之對應列說明。
圖7顯示區塊B0的列R0以及區塊B1的對應列R1，亦即，列R0及列R1沿著相同的水平線。
列R0的第一值N0決定如下：
N0=exp(-[Activity_R0]/[Artifact_count_B0])　(6)
其中Activity_R0表示與列R0相關的活性，而Artifact_count_B0表示區塊B0的效應計數。類似地，第二值N1決定如下：
N1=exp(-[Activity_R1]/[Artifact_count_B1])　(7)。
需注意，值N0及N1與效應計數成正比。於另一方面，值N0及N1與跨越區塊邊界的活性成反比。
根據本發明實施例，值N0及N1其中一個用於從預選的濾波器庫中選擇解塊濾波器。於一實施例，值N0及N1中最小的係用於從濾波器庫中選擇解塊濾波器。利用值N0及N1中最小的，有助於影像細節的連續呈現。亦即，藉由利用值N0及N1中最小的，所選的濾波器比若使用最大值而選擇的濾波器還要弱。因此，於本實施例中，影像細節比移除區塊效應還重要。然而，若認為效應移除更為重要時，可使用值N0及N1中的最大者。
於一實施例，濾波器庫含有7個強度不同的濾波器。使用具有不同強度的濾波器之濾波器庫，消除與固定濾波相關以及與在濾波決策間難以切換相關的問題。
於一實施中，濾波器庫含有以下濾波器(H)，其中指標N=0,1,...,6。
於上述範例中，濾波器庫中的濾波器排序成，隨著指標N的值增加(如針對較高的效應計數)，濾波器的強度增加。表1中的濾波器係數為範例。可設計及使用具有不同規格的不同濾波器。
如上所述，值N0及N1與效應計數成正比。如上述使用兩個臨界值thr1及thr2，當跨越區塊邊界間的畫素值間的差異相對大時，加倍遞增效應計數。因此，若僅考慮效應計數(即忽略活性)，則越高的效應計數會導致越高的N0及N1值，而造成越強的低通濾波，其更有效地消除或降低區塊效應。於另一方面，值N0及N1與跨越區塊邊界的活性成反比。因此，若僅考慮活性(即忽略效應計數)，則越高的活性會導致越低的N0及N1值，而造成越弱的低通濾波，有助於保留與區塊邊界相鄰區域的細節。
於一實施例，N0及N1值中的所選值(例如最小值)四捨五入到最接近的整數，且用作為選擇其中一個濾波器的指標N：N=min(N0,N1)。舉例而言，若發現N0及N1分別為3及4，則N為3，而以下的濾波器將應用於感興趣區域：
H[3]={0 1 7 33 46 33 7 1 0}。
N0及N1值亦用於界定感興趣區域(要應用所選濾波器的畫素數目)。一般而言，所選濾波器應用到區塊B0中的N0個畫素以及區塊B1中的N1個畫素。因此，於上述範例中，濾波器H[3]會應用到區塊B0的3個畫素以及區塊B1的4個畫素，如圖7所示。需注意，感興趣區域包含在區塊邊界任一側有不同數量的畫素，而使得感興趣區域有顯著的彈性程度。
根據本發明實施例，在濾波器庫中不限於7個濾波器。濾波器庫可包含更少的濾波器，以降低計算複雜度。亦可使用利用比上述濾波器還少極數的濾波器。舉例而言，可選擇較少的濾波器或具有較少極數的濾波器，來配合較低階或基礎圖形使用者介面使用。於此方式，可縮放整體濾波的複雜度，根據圖形使用者介面的功率來支援不同的圖形使用者界面的實施。
濾波器庫亦可包含比7個還多的濾波器。在不使用相同的N來選擇濾波器及感興趣區域的實施中，可增加濾波器庫中的濾波器數目。舉例而言，如先前所述，針對界定感興趣區域的目的，N0及N1值可四捨五入到最接近的整數，但是實際值可用於作為含有超過7個項目的濾波器庫的指標。
需注意，N0及N1的計算值可大於列或行中的畫素數目，以及N值與濾波器庫中的濾波器數目亦可大於列或行中的畫素數目。於此類實施中，為了決定感興趣區域的尺寸，可限制(例如縮放)N0及N1值到對應列或行中的畫素數之值，以及可使用未縮放的值，或者若有需要時可使用與決定感興趣區域所用的相同或不同縮放因子來縮放值，而從濾波器庫中選擇濾波器。
圖8為根據本發明實施例處理資料的電腦實施方法範例的流程圖80。於步驟81，計算畫素的第一區塊(B0)之第一值(N0)及畫素的第二區塊(B1)之第二值(N1)。第一值N0是基於區塊B0所選的畫素及鄰近區塊B0之區塊(包含區塊B1)所選的畫素值間之差異的量測。於一實施例，這些差異是藉由將成對的相鄰畫素的畫素值相減而得，其中各對與區塊B0之畫素及相鄰區塊的附近畫素有關(如上述方程式(1))。於此類實施例，針對超過第一臨界值(例如臨界值thr1)之各差異遞增與區塊B0有關的計數器值，以及針對超過第二臨界值(例如臨界值thr2)之各差異再次遞增。若差異少於第一臨界值或介於第一臨界值與第二臨界值之間，計數器值亦可增加相稱的量(如上述方程式(2))。一般而言，第一值N0是基於區塊B0的效應計數。
第一值N0亦基於區塊B0之畫素值子集(例如列R0)中的偏差的量測。於一實施例，針對畫素值子集(列R0)計算加權平均，然後決定子集中各畫素值與加權平均間的差異。於此類實施例，亦加權畫素值與加權平均間的差異(如方程式(5))。一般而言，第一值N0也基於區塊B0內的活性。
第二值N1類似地是基於區塊B1的效應計數以及區塊B1中的活性。
於步驟82，利用第一值及第二值其中之一(N0或N1)作為從濾波器庫(例如表1)選擇數位解塊濾波器之指標(N)。
於步驟83，第一值N0及第二值N1用以指明要應用所選解塊濾波器的畫素值有多少個(例如區塊B0之列R0中以及區塊B1的對應列中有幾個畫素)。亦即，第一值N0及第二值N1用以界定感興趣區域(如上述圖7之範例)。
於圖8之步驟84，將所選的解塊濾波器應用到區塊B0中的畫素值以及區塊B1中的畫素值，以產生新的畫素值。亦即，所選解塊濾波器要用到感興趣區域，以消除或降低區塊效應。
總而言之，根據本發明實施例，選擇在處理區塊效應及維持滿意程度細節間達到可接受平衡的解塊濾波器。再者，可適當地決定要應用所選解塊濾波器的畫素數目，以避免影像細節的過度過濾。此外，根據本發明之解塊濾波為適性的(例如對畫素值的品質，如每個區塊量測的效應計數及活性)，可縮放的(例如對圖形卡的能力)，以及由使用者控制的，也適於廣大範圍的視頻品質及應用，例如強化低位元率視頻(例如網路視頻)。
前述說明已針對例示及說明目的呈現本發明特定實施例。並不用於作為專屬或限制本發明於所揭露的精確形式，且在上述敎示中可有許多修改及變化。所選及所述的實施例是為了最佳解釋本發明原則及實際應用，而使熟此技藝者配合特定使用考量好好利用本發明及各種實施例與各種修改。本發明的範疇由所附申請專利範圍及其均等來界定。
10．．．系統
11．．．中央處理單元
12．．．圖形處理單元
13．．．顯示器
14．．．記憶體
15．．．匯流排
16．．．使用者介面
20．．．解碼器
21．．．編碼位元流
22．．．解碼階段
23．．．解塊階段
24．．．可顯示影像
26．．．解碼管道
30．．．流程圖
40．．．影像框
41．．．邊界
80．．．流程圖
本發明以範例形式說明而非作為限制，於伴隨的圖式中類似的參考符號表示類似的元件。
圖1為可實施本發明實施例之解碼器之系統範例的方塊圖。
圖2為根據本發明實施例顯示解碼及後處理管道範例之元件的方塊圖。
圖3為根據本發實施例解塊影像資料之電腦實施方法之流程圖。
圖4顯示根據本發明實施例之影像框中區塊陣列之範例。
圖5顯示根據本發明實施例用以計算區塊效應之臨界值。
圖6A顯示根據本發明實施例於區塊中畫素列之範例。
圖6B顯示根據本發明實施例畫素值分布之範例。
圖7顯示根據本發明實施例感興趣區域之範例。
圖8為根據本發明實施例處理影像資料之電腦實施方法範例之流程圖。
30．．．流程圖

Claims (14)

  1. 一種電腦可讀裝置，具有電腦可執行指令，用以執行解塊影像資料之方法，該方法包含：進行一第一區塊內之畫素的畫素值比較，以及也進行該第一區塊中畫素之畫素值與一第二區塊中畫素之畫素值比較，該第二區塊鄰近該第一區塊；以及基於該比較結果，自複數個濾波器選擇一數位解塊濾波器，以及也選擇要應用該解塊濾波器之一感興趣區域，該感興趣區域包含該第一區塊中一第一數量的畫素以及該第二區塊中一第二數量的畫素，其中選擇該解塊濾波器係依據：計算該第一區塊之畫素一第一值及該第二區塊之畫素一第二值，其中該第一值是基於該第一區塊之所選畫素值及第一複數個區塊之所選畫素值間之差異的一量測，該第一複數個區塊係鄰近該第一區塊且包含該第二區塊，該第一值亦基於該第一區塊之第一複數個畫素值中之偏差的一量測，其中該第二值是基於該第二區塊之所選畫素值及第二複數個區塊之所選畫素值間之差異的一量測，該第二複數個區塊係鄰近該第二區塊且包含該第一區塊，該第二值亦基於該第二區塊之第二複數個畫素值中之偏差的一量測；利用該第一值及該第二值其中之一作為從該複數個濾波器選擇該解塊濾波器之一指標；以及應用該解塊濾波器到該感興趣區域，以針對該第一區塊及該第二區塊產生新畫素值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電腦可讀裝置，其中該第一數量與該第二數量係分別基於該第一值與該第二值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電腦可讀裝置，其中該方法更包含：藉由相減第一對鄰近畫素之畫素值，計算該第一區塊之該所選畫素值及該第一複數個區塊之該所選畫素值間之該差異，該第一對各有關於該第一區塊之一畫素及該第一複數個區塊之一畫素；以及藉由相減第二對鄰近畫素之畫素值，計算該第二區塊之該所選畫素值及該第二複數個區塊之該所選畫素值間之該差異，該第二對各有關於該第二區塊之一畫素及該第二複數個區塊之一畫素。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電腦可讀裝置，其中該方法更包含：針對該第一區塊之該所選畫素值及該第一複數個區塊之該所選畫素值間之該差異超過一第一臨界值之各個，遞增一第一計數器值，針對該第一區塊之該所選畫素值及該第一複數個區塊之該所選畫素值間之差異超過該第一臨界值及一第二臨界值之各個，再次遞增該第一計數器值，其中該第一值是基於該第一計數器值；以及針對該第二區塊之該所選畫素值及該第二複數個區塊之該所選畫素值間之該差異超過該第一臨界值之各個，遞增一第二計數器值，針對該第二區塊之該所選畫素值及該第二複數個區塊之該所選畫素值間之該差 異超過該第一臨界值及該第二臨界值之各個，再次遞增該第二計數器值，其中該第二值是基於該第二計數器值。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電腦可讀裝置，其中該第一臨界值係可調整的且係使用者定義的，以及其中該第二臨界值係該第一臨界值的固定倍數。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電腦可讀裝置，其中該方法更包含：計算該第一複數個畫素值之一第一加權平均；計算該第二複數個畫素值之一第二加權平均；加總該第一複數個畫素值及該第一加權平均間之差異，以決定該第一複數個畫素值之該偏差；以及加總該第二複數個畫素值及該第二加權平均間之差異，以決定該第二複數個畫素值之該偏差。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電腦可讀裝置，其中該方法更包含：加權該第一複數個畫素值及該第一加權平均間之差異；以及加權該第二複數個畫素值及該第二加權平均間之差異。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電腦可讀裝置，其中該第一值正比於該第一區塊之該所選畫素值及該第一複數個區塊之該所選畫素值間之該差異，且反比於該第一複數個畫素值之該偏差，其中該第二值正比於該第二區塊 之該所選畫素值及該第二複數個區塊之該所選畫素值間之該差異，且反比於該第二複數個畫素值之該偏差。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電腦可讀裝置，其中該第一值及該第二值之最小值用作為選擇該解塊濾波器之指標。
  10. 一種解碼及解塊影像資料之系統，該系統包含：一電腦可讀記憶體，儲存解碼的影像資料，包含：一第一區塊包含具有第一畫素值之畫素，以及第二區塊鄰近該第一區塊並包含具有第二畫素值之畫素；以及一解塊器，耦接該記憶體，自複數個解塊濾波器中選擇一數位解塊濾波器，並應用該解塊濾波器到該第一畫素值之一第一數以及該第二畫素值之一第二數，其中該第一數是基於該第一區塊之所選畫素值與包含該第二區塊之第一複數個區塊之所選畫素值間的差異，該第一數亦基於該第一畫素值中的偏差，其中該第二數更基於該第二區塊之所選畫素值與包含該第一區塊之第二複數個區塊之所選畫素值間的差異，該第二數亦基於該第二畫素值中的偏差；以及其中該解塊濾波器是藉由以該第一數及該第二數其中之一標示該複數個濾波器而選擇。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之系統，其中該解塊器更可操作而將該第一區塊之該所選畫素值及該第一複數個區塊之該所選畫素值間之該差異，與一第一臨界值及一第二臨界值比較，以及因此遞增一第一計數器值，其中該第一數是該第一計數器值的函數，其中該解塊器亦 更操作而將該第二區塊之該所選畫素值及該第二複數個區塊之該所選畫素值間之該差異，與該第一臨界值及該第二臨界值比較，以及因此遞增一第二計數器值，其中該第二數是該第二計數器值的函數。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之系統，更包含一使用者介面耦接該解塊器並可操作而接收定義該第一臨界值的一使用者輸入，其中該第二臨界值係該第一臨界值的固定倍數。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之系統，其中該解塊器更可操作而加權該第一畫素值及該第一加權平均間之差異，其中該解塊器亦可操作而加權該第二畫素值及該第二加權平均間之差異。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之系統，其中該解塊器更可操作以計算該第一畫素值之一第一加權平均，然後加總該第一畫素值與該第一加權平均間之差異，以決定該第一畫素值中之該偏差，其中該解塊器更可操作以計算該第二畫素值之一第二加權平均，然後加總該第二畫素值與該第二加權平均間之差異，以決定該第二畫素值中之該偏差。
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