TWI466550B - 多媒體裝置及其移動偵測方法 - Google Patents

多媒體裝置及其移動偵測方法 Download PDF

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TWI466550B TW100106066A TW100106066A TWI466550B TW I466550 B TWI466550 B TW I466550B TW 100106066 A TW100106066 A TW 100106066A TW 100106066 A TW100106066 A TW 100106066A TW I466550 B TWI466550 B TW I466550B
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Chun Wang
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Description

多媒體裝置及其移動偵測方法
本發明是有關於一種電子裝置及其控制方法，且特別是有關於一種多媒體裝置及其移動補償方法。
近年來，因應液晶電視的需求，有越來越多的研究著重在移動估測/移動補償(Motion Estimation/Motion Compensation，或簡稱為ME/MC)的領域上。移動估測/移動補償是一種演算法的技術，常應用在視訊編碼來達到視訊壓縮。
一般而言，移動估測係指一種從鄰近畫面中決定移動向量的方法。所謂的移動向量係用以表示一張畫面及另一張畫面之間的轉換關係。移動向量可相關於整張畫面，如全域移動估測，或相關於畫面的一部分，如長方型的區塊或其他形狀的區域。或者，移動向量亦可相關於每個畫素。另外，將移動向量應用至畫面來產生另一張影像的方法，係稱為移動補償。移動估測/移動補償的結合，是影像壓縮的重要關鍵技術。
更詳細地說，於移動估測/移動補償中，係分析兩張要顯示在螢幕上的畫面，並用計算的方式估測出這兩張畫面的中間狀態，亦即，於此兩張畫面之間插補出一插補畫面。請參照第1圖，其繪示為利用移動估測/移動補償來產生一中間畫面之一例之示意圖。首先，移動估測演算法會找出兩張畫面I-frame與P-frame上所有會動的物體，如物體Obj。之後，利用兩張畫面I-frame與P-frame之間的差異，計算出一移動向量(motion vector)MV來代表此物體Obj在畫面上的移動路徑。然後，再以移動補償的演算法，利用移動向量MV及兩張畫面I-frame與P-frame來估測物體Obj移動的中間狀態，而產生出中間畫面M-frame。
然而，對於畫面有效範圍附近的區塊而言，此種區塊常會有移動向量估測的問題。舉例來說，當物體在畫面邊緣移動時，例如當物體從畫面的範圍外進入畫面的範圍內、或從畫面的範圍內離開時，便無法在連續的畫面中找到物體的位置。如此，便無法產生合適的移動向量，而使估測的正確性降低，從而影響成畫面插補的品質。
本發明係有關於一種用以兩畫面之間產生中間畫面之移動向量的多媒體裝置及其移動補償方法，能產生合適的移動向量，提高移動向量的估測正確性，從而提高畫面插補的品質
根據本發明之一方面，提出一種多媒體裝置，用以於連續的兩張參考畫面之間產生一待補畫面的移動向量。多媒體裝置包括一移動向量取得單元、一有效性驗證單元、及一移動向量決定單元：移動向量取得單元依據待補畫面之一待補區塊的位置，取得一候選移動向量。有效性驗證單元，包含一第一參考區塊取得電路、一第二參考區塊取得電路、及一有效性驗證電路。第一參考區塊取得電路用以依據候選移動向量從待補區塊延伸至兩參考畫面而取得兩第一參考區塊。第二參考區塊取得電路用以依據候選移動向量從兩參考畫面之一者延伸至另一者而取得兩第二參考區塊。有效性驗證電路用以針對各參考區塊取得電路所取得的兩參考區塊的位置來判斷候選移動向量是否有效。移動向量決定單元用以依據被判定有效之候選移動向量，決定待補區塊之移動向量。
根據本發明之另一方面，提出一種移動估測方法，用以於連續的兩張畫面之間產生一待補畫面之移動向量。此方法包括多個步驟。依據待補畫面之一待補區塊的位置，取得一候選移動向量。取得兩第一參考區塊，兩第一參考區塊係依據候選移動向量從一先前(forward)畫面延伸至一後續(backward)畫面而取得。取得兩第二參考區塊，兩第一參考區塊係依據候選移動向量從後續畫面延伸至先前畫面而取得。針對各取得參考區塊之步驟所取得的兩參考區塊的位置來判斷候選移動向量是否有效。依據被判定有效之候選移動向量，決定待補區塊所對應之移動向量。
根據本發明之另一方面，提出一種移動估測方法，用以於連續的多張畫面之間產生一待補畫面之移動向量。此方法包括多個步驟。針對待補畫面之一待補區塊的位置，取得一候選移動向量。依據候選移動向量取得一參考畫面之一參考區塊的位置。判斷依據候選移動向量所取得之參考區塊的位置是否位於一預定畫面範圍。當判定依據候選移動向量所取得之參考區塊的位置位於預定畫面範圍時，判定候選移動向量為有效。依據被判定有效之候選移動向量，決定待補區塊所對應之移動向量。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
請參照第2圖，其繪示依照本發明一實施例之移動估測方法之一例之流程圖。此移動估測方法用以於連續的兩張參考畫面之間產生一待補畫面的移動向量。此方法包括下列步驟。於步驟S210中，依據待補畫面之一待補區塊的位置，取得一候選移動向量。於步驟S220中，取得兩第一參考區塊，兩第一參考區塊係依據候選移動向量從待補區塊分別延伸至兩參考畫面而取得。於步驟S230中，取得兩第二參考區塊，兩第二參考區塊係依據候選移動向量從兩參考畫面之一者延伸至另一者而取得。於步驟S240中，針對各取得參考區塊之步驟所取得的兩參考區塊的位置來判斷候選移動向量是否有效。於步驟S250中，依據被判定有效之候選移動向量，決定待補區塊所對應之移動向量。
依據本發明上述實施例所提出的移動估測方法，本實施例可針對候選移動向量取得不同的參考區塊，並從中找到能讓候選移動向量為被定為有效的兩參考區塊，從而提高移動向量的估測正確性。如此，便能找出合適的移動向量，並於進行移動補償時，能以合適的移動向量來進行插補而提高成畫面插補的品質。茲以應用此移動估測方法之一照相裝置之一實施例進一步說明如下。
請同時參照第3、4A~4C圖，第3圖繪示依照本發明一實施例之多媒體裝置之一例之方塊圖。第4A~4C圖分別繪示乃第3圖之多媒體裝置依據候選移動向量取得參考區塊之一例的示意圖。多媒體裝置300用以執行上述之移動估測方法，而於連續的兩張參考畫面之間產生一待補畫面M-frame的移動向量。於此實施例中，此兩張參考畫面係以待補畫面M-frame之一先前畫面I-frame及一後續畫面P-frame為例做說明。此多媒體裝置300例如包括一移動向量取得單元310、一有效性驗證單元320、一移動向量決定單元330。各單元之間的作動關係如下。
移動向量取得單元310依據待補畫面M-frame之一待補區塊M(x,y)的位置，取得一候選移動向量MV。於一實施例中，移動向量取得單元310包括一移動向量暫存器311，用以針對待補畫面M-frame之待補區塊M(x,y)的位置，提供多個候選移動向量。此些候選移動向量包含與待補區塊M(x,y)於空間或時間上相關的多個移動向量。移動向量暫存器311所提供的候選移動向量中，例如可包含先前畫面I-frame中與待補區塊M(x,y)之位置相對應之一區塊I(x,y)的移動向量、及此對應區塊I(x,y)周圍之多個區塊的移動向量。舉例來說，針對待補畫面之待補區塊M(x,y)的位置，移動向量暫存器311可以先前畫面I-frame中相同位置的區塊I(x,y)為中心，使用包含此區塊I(x,y)之n×m個區塊的移動向量。於一實施例中，移動向量暫存器311所提供的候選移動向量例如更包括一些亂數產生的移動向量。移動向量取得單元310依序從此些候選移動向量中取得一個候選移動向量MV，並提供給有效性驗證單元320。
有效性驗證單元320判斷待補區塊M(x,y)的候選移動向量MV是否有效。有效性驗證單元320例如包含三個參考區塊取得電路321~323及一有效性驗證電路324。此三個參考區塊取得電路321~323依據待補畫面M(x,y)的候選移動向量MV取得不同的參考區塊，例如分別如第4A~4C所示。
如第4A圖所示，參考區塊取得電路321依據候選移動向量MV從待補區塊M(x,y)分別延伸至兩參考畫面，即先前畫面I-frame及後續畫面P-frame，而取得兩參考區塊I(xph,yph)及P(xph-yph)。於此例中，兩參考區塊I(xph,yph)及P(xph-yph)例如可從待補區塊M(x,y)以移動向量MV與兩正負分數之係數積(如+MV/2及-MV/2、或+MV/4、-3MV/4)而取得。
如第4B圖所示，參考區塊取得電路322依據候選移動向量MV從後續畫面P-frame延伸至先前畫面I-frame而取得兩參考區塊P(x,y)及I(xpi,ypi)。於此實施例中，用來延伸至參考區塊I(xpi,ypi)之參考區塊P(x,y)的位置與待補區塊M(x,y)之位置相對應。如此，便能取得與上述之參考區塊I(xph,yph)及P(xph-yph)不同的兩參考區塊P(x,y)及I(xpi,ypi)。
如第4C圖所示，參考區塊取得電路323依據候選移動向量MV從先前畫面I-frame延伸至後續畫面P-frame而取得兩參考區塊I(x,y)及P(xip,yip)。於此實施例中，用來延伸至參考區塊P(xip,yip)之參考區塊I(x,y)的位置與待補區塊M(x,y)之位置相對應。如此，便能取得與上述之兩參考區塊I(xph,yph)及P(xph-yph)、及參考區塊P(x,y)及I(xpi,ypi)不同的兩參考區塊P(xip,yip)之參考區塊I(x,y)。
有效性驗證單元324用以針對各參考區塊取得電路所取得的兩參考區塊的位置來判斷該選移動向量MV是否有效。於一實施例中，有效性驗證單元324於判斷候選移動向量MV是否有效時，係判斷依據候選移動向量MV所取得的區塊之至少一者是否超出一預定畫面範圍。判斷區塊是否超出預定畫面範圍的方式可依不同使用需求而予以設計。於一實施例中，有效性驗證單元324可依據各參考區塊中超出一預定畫面範圍的畫素數量來判斷區塊是否超出預定畫面範圍。舉例來說，當依據候選移動向量MV所取得的區塊中超出預定畫面範圍的畫素數量多於一臨界數量時，則判斷此區塊超出預定畫面範圍。於另一實施例中，有效性驗證電路324可依據各區塊之位置及對應之候選移動向量MV的大小之至少一者來判斷區塊是否超出預定畫面範圍。舉例來說，當依據候選移動向量MV所取得的區塊的位置接近預定畫面範圍，而候選移動向量MV很大時，則判斷此區塊超出預定畫面範圍。
再者，有效性驗證電路324例如包含一畫面邊界偵測器324a，而預定畫面範圍則例如可選自於參考畫面I-frame或P-frame之一實際尺寸如1920*1080、或小於實際尺寸之一畫面邊框(rim)。有關畫面邊框的實施作法，例如是找出一個不包含畫面上下黑邊或左右黑邊的範圍、或是畫面中的一個不包含如字幕、影片名稱、或影像提供廠商名稱之類的範圍，然本發明亦不限於此，預定畫面範圍也可依不同使用需求而予以設計。
於實作中，參考區塊取得電路321取得區塊的方式於實作中例如可稱為phase區塊指向法、參考區塊取得電路322取得區塊的方式於實作中例如可稱為P找I區塊指向法、而參考區塊取得電路323取得區塊的方式於實作中例如可稱為I找P區塊指向法。藉由使用不同區塊指向方式，本實施例可取得不同的參考區塊，來找到能讓候選移動向量MV為被定為有效的兩參考區塊，而能提高移動向量的估測正確性。換言之，當有效性驗證電路藉由一個區塊指向方式得知候選移動向量所對應的參考區塊的位置不適合用來找出合適的移動向量時，便會藉由以另一種區塊指向方式來取得其他參考區塊。如此，本實施例能找出合適的移動向量，並提高移動向量的估測正確性。
於一實施例中，當兩個參考區塊不能使有效性驗證電路324判定候選移動向量MV為有效後，有效性驗證電路324會再依據另兩個參考區塊來判斷候選移動向量MV是否有效。舉例來說，假設預定畫面範圍為畫面的實際尺寸。如第4A圖所示，針對參考區塊I(xph,yph)及P(xph,yph)，由於參考區塊I(xph,yph)超出預定畫面範圍而無法使候選移動向量MV被判為有效，故有效性驗證電路324會使用另兩個參考區塊P(x,y)及I(xpi,ypi)。如第4B圖所示，由於參考區塊I(xpi,ypi)超出預定畫面範圍而無法使候選移動向量MV被判為有效，故有效性驗證電路324使用另兩個參考區塊I(x,y)及P(xip,yip)。然後，如第4C圖所示，由於參考區塊I(x,y)及P(xip,yip)皆未超出預定畫面範圍，故有效性驗證電路324判定候選移動向量MV有效。
本實施例係以三個參考區塊取得電路321~323為例做說明，然於其他實施例中，亦可使用其中任意兩個參考區塊取得電路，如使用參考區塊取得電路321及322，然本發明亦不限於此。如此，使用多個之後參考區塊取得電路所提供的參考區塊來判斷候選移動向量MV的有效性，便能增加移動向量的估測正確性。之後，有效性驗證電路324將有效的候選移動向量MVvd及對應的參考區塊(如參考區塊I(x,y)及P(xip,yip))的記憶體位址Ad或畫素資料Pd傳送至移動向量決定單元330。
移動向量決定單元330依據有效之候選移動向量MVvd，決定待補區塊M(x,y)之移動向量。於一實施例中，移動向量決定單元330例如包括一誤差計算電路331及一移動向量選擇電路332。誤差計算電路331用以計算有效的候選移動向量MVvd所對應的兩區塊之一誤差值SAD，例如是絕對差值合(sum of absolute differences)。舉例來說，如第4C圖所示，候選移動向量MV被有效性驗證電路324判定為有效，故誤差計算電路331會計算此候選移動向量MV所對應的兩區塊I(x,y)及P(xip,yip)的誤差值。如此，針對移動向量暫存器311所提供的多個候選移動向量，誤差計算電路331會針對各個有效候選移動向量來產生對應的誤差值SAD。之後，移動向量選擇電路332選擇具有最小誤差值之候選移動向量MVbest來作為待補區塊M(x,y)之移動向量。
請參照第5圖，其繪示依照本發明一實施例之移動估測方法之一例之流程圖。此移動估測方法用以於連續的多畫面之間產生一待補畫面之移動向量。此方法包括下列步驟。於步驟S510中，針對待補畫面之一待補區塊的位置，取得一候選移動向量。於步驟S520中，依據候選移動向量取得一參考畫面之一參考區塊的位置。此參考畫面例如是待補畫面之一先前畫面或一後續畫面。於步驟S530中，判斷依據候選移動向量所取得之參考區塊的位置是否位於一預定畫面範圍。於步驟S540中，當判定依據候選移動向量所取得之參考區塊的位置位於預定畫面範圍時，判定候選移動向量為有效。於步驟S550中，依據被判定有效之候選移動向量，決定待補區塊所對應之移動向量。具有通常知識者可參照前述之相關內容得知此方法中各步驟的作動方式，其詳細說明因求簡潔之故而予以省略。
於本發明實施例所提出之多媒體裝置及其移動估測方法中，針對待補區塊的候選移動向量，藉由使用不同區塊指向方式來取得不同的參考區塊，並從中找到能讓候選移動向量為被定為有效的兩參考區塊，藉以提高移動向量的估測正確性，從而提高成畫面插補的品質。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
300．．．多媒體裝置
310．．．移動向量取得單元
311．．．移動向量暫存器
320．．．有效性驗證單元
321~323．．．參考區塊取得電路
324．．．有效性驗證電路
324a．．．畫面邊界偵測器
330．．．移動向量決定單元
331．．．誤差計算電路
332．．．移動向量選擇電路
I-frame．．．先前畫面
I(x,y)、I(xph,yph)、P(xph-yph)、P(x,y)、I(xpi,ypi)、P(xip,yip)．．．參考區塊
MV．．．移動向量
MVvd．．．有效的候選移動向量
MVbest．．．具有最小誤差值之候選移動向量
M-frame．．．待補畫面
M(x,y)．．．待補區塊
P-frame．．．後續畫面
S210~S250、S510~S550．．．流程步驟
第1圖繪示為利用移動估測/移動補償來產生一中間畫面之一例之示意圖。
第2圖繪示依照本發明一實施例之移動估測方法之一例之流程圖。
第3圖繪示依照本發明一實施例之多媒體裝置之一例之方塊圖。
第4A~4C圖分別繪示乃第3圖之多媒體裝置依據候選移動向量取得參考區塊之一例的示意圖。
第5圖繪示依照本發明一實施例之移動估測方法之一例之流程圖。
S210~S250．．．流程步驟

Claims (14)

  1. 一種多媒體裝置，用以於連續的兩張參考畫面之間產生一待補畫面的移動向量，包括：一移動向量取得單元，依據該待補畫面之一待補區塊的位置，取得一候選移動向量；一有效性驗證單元，包含：一第一參考區塊取得電路，用以依據該候選移動向量從該待補區塊延伸至該兩參考畫面而取得兩第一參考區塊；一第二參考區塊取得電路，用以依據該候選移動向量從該兩參考畫面之一者延伸至另一者而取得兩第二參考區塊；及一有效性驗證電路，用以針對各該參考區塊取得電路所取得的該兩參考區塊的位置來判斷該候選移動向量是否有效；以及一移動向量決定單元，用以依據被判定有效之該候選移動向量，決定該待補區塊之該移動向量。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多媒體裝置，其中，該有效性驗證電路於判斷該候選移動向量是否有效時，係判斷依據該候選移動向量所取得的該些參考區塊之至少一者是否超出一預定畫面範圍。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之多媒體裝置，其中，該有效性驗證電路包含一畫面邊界偵測器，而該預定畫面範圍係選自於該些參考畫面之一實際尺寸、或小於該實際尺寸之一畫面邊框(rim)。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之多媒體裝置，其中，該移動向量取得單元包括：一移動向量暫存器，用以針對該待補畫面之一待補區塊的位置，提供複數個候選移動向量，該些候選移動向量包含與該待補區塊於空間或時間上相關的複數個移動向量，其中，該移動向量取得單元係依序從該些候選移動向量取得一個候選移動向量。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之多媒體裝置，其中，該移動向量決定單元包括：一誤差計算電路，用以計算有效之該候選移動向量所對應的兩區塊之一誤差值；以及一移動向量選擇電路，用以選擇具有最小誤差值之該候選移動向量來作為該待補區塊之該移動向量。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之多媒體裝置，其中，當該兩第一參考區塊不能使該有效性驗證電路判定該候選移動向量有效後，該有效性驗證電路再依據該兩第二參考區塊來判斷該候選移動向量是否有效。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之多媒體裝置，其中，用來延伸至另一第二參考區塊之一第二參考區塊的位置與該待補區塊之位置相對應。
  8. 一種移動估測方法，用以於連續的兩張畫面之間產生一待補畫面之移動向量，該方法包括：依據該待補畫面之一待補區塊的位置，取得一候選移動向量；取得兩第一參考區塊，該兩第一參考區塊係依據該候選移動向量從一先前(forward)畫面延伸至一後續(backward)畫面而取得；取得兩第二參考區塊，該兩第二參考區塊係依據該候選移動向量從該後續畫面延伸至該先前畫面而取得；針對各該取得參考區塊之步驟所取得的該兩參考區塊的位置來判斷該候選移動向量是否有效；以及依據被判定有效之該候選移動向量，決定該待補區塊所對應之該移動向量。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之移動估測方法，其中，於判斷該候選移動向量是否有效之步驟中，係判斷依據該候選移動向量所取得的該些參考區塊之至少一者是否超出一預定畫面範圍。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之移動估測方法，更包括：取得兩第三參考區塊，該兩第三參考區塊係依據該候選移動向量從該待補區塊分別延伸至該先前畫面及該後續畫面而取得。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之移動估測方法，其中，於該兩第一參考區塊中，用來延伸至另一第一參考區塊之一第一參考區塊的位置與該待補區塊之位置相對應，而於該兩第二參考區塊中，用來延伸至另一第二參考區塊之一第二參考區塊的位置與該待補區塊之位置相對應。
  12. 一種移動估測方法，用以於連續的複數張畫面之間產生一待補畫面之移動向量，該方法包括： 針對該待補畫面之一待補區塊的位置，取得一候選移動向量；依據該候選移動向量取得一參考畫面之一參考區塊的位置；判斷依據該候選移動向量所取得之該參考區塊的位置是否位於一預定畫面範圍；當判定依據該候選移動向量所取得之該參考區塊的位置位於該預定畫面範圍時，判定該候選移動向量為有效；以及依據被判定有效之該候選移動向量，決定該待補區塊所對應之移動向量。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之移動估測方法，其中，於判斷依據該候選移動向量所取得之該參考區塊的位置是否位於該預定畫面範圍之步驟中，係依據該參考區塊中超出該預定畫面範圍的畫素數量來判斷。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之移動估測方法，其中，於判斷依據該候選移動向量所取得之該參考區塊的位置是否位於該預定畫面範圍之步驟中，係依據該參考區塊之位置及對應之該候選移動向量的大小之至少一者來判斷。
TW100106066A 2011-02-23 2011-02-23 多媒體裝置及其移動偵測方法 TWI466550B (zh)

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