TWI523494B - 用於移動內插法之色訊高準確度移動濾波 - Google Patents

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Description

用於移動內插法之色訊高準確度移動濾波
本發明係關於視訊編碼。
本申請案主張2010年2月18日申請之美國臨時申請案第61/305,891號之權利，該案之全部內容在此以引用的方式併入本文中。
數位視訊能力可併入至廣泛範圍之器件中，包括數位電視、數位直播系統、無線廣播系統、個人數位助理(PDA)、膝上型或桌上型電腦、數位相機、數位記錄器件、數位媒體播放器、視訊遊戲器件、視訊遊戲機、蜂巢式電話或衛星無線電電話、視訊電傳會議器件及其類似者。數位視訊器件實施視訊壓縮技術(諸如，在由MPEG-2、MPEG-4、ITU-T H.263或ITU-T H.264/MPEG-4第10部分(進階視訊編碼(AVC))定義之標準及此等標準之擴展中描述的視訊壓縮技術)以更有效率地傳輸及接收數位視訊資訊。
視訊壓縮技術執行空間預測及/或時間預測以減少或移除視訊序列中固有之冗餘。對於基於區塊之視訊編碼而言，可將一視訊圖框或片段分割成多個巨集區塊。可進一步分割每一巨集區塊。使用關於相鄰巨集區塊之空間預測來編碼經框內編碼之(I)圖框或片段中的各巨集區塊。經框間編碼之(P或B)圖框或片段中之各巨集區塊可使用關於同一圖框或片段中的相鄰巨集區塊之空間預測或關於其他參 考圖框之時間預測。
大體而言，本發明描述用於編碼色訊視訊資料之技術。視訊資料通常包括兩種類型之資料：提供亮度資訊之照度像素及提供色彩資訊之色訊像素。可執行關於照度像素之移動估計程序以計算移動向量(照度移動向量)，該移動向量可接著再用於色訊像素(色訊移動向量)。歸因於色訊域中之子取樣，色訊像素之數目可為照度像素的一半。亦即，可將每一色訊分量在列方向與行方向上減少取樣達二分之一。此外，照度移動向量可具有四分之一像素準確度，此可使色訊移動向量具有八分之一像素準確度以便將照度移動向量再用於色訊像素。本發明提供用於內插分率像素位置(諸如，八分之一像素位置)之值以編碼及解碼色訊區塊之技術。本發明亦提供用於產生內插濾波器以用於內插分率像素位置之值之技術。
在一實例中，一種方法包括：基於視訊資料之一照度區塊之一照度移動向量判定視訊資料之一色訊區塊之一色訊移動向量，該照度區塊對應於該色訊區塊，其中該色訊移動向量包含一具有一第一分率部分之水平分量及一具有一第二分率部分之垂直分量，其中該照度移動向量具有一第一準確度，且其中該色訊移動向量具有一大於或等於該第一準確度之第二準確度；基於該水平分量之該第一分率部分及該垂直分量之該第二分率部分選擇內插濾波器，其中選擇該等內插濾波器包含自內插濾波器之一集合選擇該等 內插濾波器，內插濾波器之該集合中之每一者對應於該照度移動向量之複數個可能的分率像素位置中之一者；使用該等選定內插濾波器內插由該色訊移動向量所識別的一參考區塊之值；及使用該參考區塊處理該色訊區塊。
在另一實例中，一種裝置包括一視訊編碼單元，該視訊編碼單元經組態以：基於視訊資料之一照度區塊之一照度移動向量判定視訊資料之一色訊區塊之一色訊移動向量，該照度區塊對應於該色訊區塊，其中該色訊移動向量包含一具有一第一分率部分之水平分量及一具有一第二分率部分之垂直分量，其中該照度移動向量具有一第一準確度，且其中該色訊移動向量具有一大於或等於該第一準確度之第二準確度；基於該水平分量之該第一分率部分及該垂直分量之該第二分率部分選擇內插濾波器，其中選擇該等內插濾波器包含自內插濾波器之一集合選擇該等內插濾波器，內插濾波器之該集合中之每一者對應於該照度移動向量之複數個可能的分率像素位置中之一者；使用該等選定內插濾波器內插由該色訊移動向量所識別的一參考區塊之值；及使用該參考區塊處理該色訊區塊。
在另一實例中，一種裝置包括：用於基於視訊資料之一照度區塊之一照度移動向量判定視訊資料之一色訊區塊之一色訊移動向量的構件，該照度區塊對應於該色訊區塊，其中該色訊移動向量包含一具有一第一分率部分之水平分量及一具有一第二分率部分之垂直分量，其中該照度移動向量具有一第一準確度，且其中該色訊移動向量具有一大 於或等於該第一準確度之第二準確度；用於基於該水平分量之該第一分率部分及該垂直分量之該第二分率部分選擇內插濾波器之構件，其中選擇該等內插濾波器包含自內插濾波器之一集合選擇該等內插濾波器，內插濾波器之該集合中之每一者對應於該照度移動向量之複數個可能的分率像素位置中之一者；用於使用該等選定內插濾波器內插由該色訊移動向量所識別的一參考區塊之值之構件；及用於使用該參考區塊處理該色訊區塊之構件。
在另一實例中，一種電腦可讀媒體(諸如，一電腦可讀儲存媒體)含有(例如，編碼有)指令，該等指令使一可程式化處理器進行以下操作：基於視訊資料之一照度區塊之一照度移動向量判定視訊資料之一色訊區塊之一色訊移動向量，該照度區塊對應於該色訊區塊，其中該色訊移動向量包含一具有一第一分率部分之水平分量及一具有一第二分率部分之垂直分量，其中該照度移動向量具有一第一準確度，且其中該色訊移動向量具有一大於或等於該第一準確度之第二準確度；基於該水平分量之該第一分率部分及該垂直分量之該第二分率部分選擇內插濾波器，其中選擇該等內插濾波器包含自內插濾波器之一集合選擇該等內插濾波器，內插濾波器之該集合中之每一者對應於該照度移動向量之複數個可能的分率像素位置中之一者；使用該等選定內插濾波器內插由該色訊移動向量所識別的一參考區塊之值；及使用該參考區塊處理該色訊區塊。
在隨附圖式及下文之描述中闡述一或多個實例之細節。 其他特徵、目標及優點將自該描述及該等圖式以及自申請專利範圍顯而易見。
大體而言，本發明描述用於編碼色訊視訊資料之技術。視訊資料(例如，巨集區塊)可包括兩種類型之像素：與亮度有關之照度像素及與色彩有關之色訊像素。對於資料區塊(例如，巨集區塊)，色訊像素值之數目可能為照度像素值的一半。巨集區塊可包括(例如)照度資料及色訊資料。視訊編碼器可執行關於巨集區塊之照度像素之移動估計以計算照度移動向量。視訊編碼器可接著使用照度移動向量來產生指向該巨集區塊中之該有關像素之色訊移動向量。照度移動向量可能具有分率像素準確度，例如，四分之一像素準確度。
在巨集區塊中，色訊區塊之像素可相對於照度區塊之像素而減少取樣。此減少取樣可使色訊移動向量指向具有比照度移動向量之準確度大的準確度之分率像素位置。亦即，為了使編碼單元將照度移動向量再用作色訊移動向量，色訊移動向量可能需要具有比照度移動向量之準確度大的準確度。舉例而言，若照度移動向量具有四分之一像素準確度，則色訊移動向量可能具有八分之一像素準確度。在一些實例中，照度移動向量可能具有八分之一像素準確度。相應地，色訊移動向量可能具有十六分之一像素準確度。然而，可將色訊移動向量截斷成八分之一像素準確度。因此，色訊移動向量可具有大於或等於照度移動向 量之準確度的準確度。
一些視訊編碼器使用雙線性內插法來內插參考色訊區塊(亦即，色訊移動向量所指向的色訊區塊)之八分之一像素位置之值。雖然雙線性內插法的速度快，但其具有較差的頻率回應，此情形可導致預測誤差增加。根據本發明之技術，視訊編碼器可經組態以基於移動向量之水平分量及垂直分量而選擇在內插該等移動向量所指向的分率像素位置之值時使用之內插濾波器。
移動向量可具有水平分量及垂直分量。本發明使用「MVx」指代水平分量且使用「MVy」指代垂直分量，以使得根據{MVx,MVy}來定義移動向量。移動向量之水平分量及垂直分量可具有全部分及分率部分。分量之全部分可指代移動向量所對應的全像素位置，而分率部分可指代對應於全像素位置之分率位置。分率部分可對應於分率N/M，其中N<M。舉例而言，若移動向量之分量為2 3/8，則分量之全部分將為2，而分率部分將為3/8。當移動向量分量為負時，全像素位置可被選擇為小於該移動向量分量之最大整數。因此，作為一實例，若移動向量之分量為-23/8，則分量之全部分將為-3，而分率部分將為5/8。注意，在此狀況下，分率部分不同於移動向量分量中所含之分率。一般而言，對於具有八分之一準確度之色訊向量，在假定移動向量為負的情況下，若移動向量中所含之分率為N/8，則該移動向量之分率部分將為(8-N)/8。因此，可將水平分量與垂直分量表達為具有適當分率之帶分率。分 率可為二進分率(dyadic fraction)，亦即，分母為二的乘方之分率。
本發明將水平分量之分率部分稱作「mx」且將垂直分量之分率部分稱作「my」。本發明將水平分量之全部分稱作「FPx」且將垂直分量之全部分稱作「FPy」。因此，可將水平分量MVx表達為FPx+mx，且可將垂直分量MVy表達為FPy+my。
本發明之技術包括基於指代分率像素位置的移動向量之水平分量mx及垂直分量my而選擇內插濾波器以用來內插該分率像素位置之值。該等技術亦包括針對照度像素之分率位置(例如，四分之一像素位置)之集合定義內插濾波器之集合。可將分率像素位置之值判定為針對水平分量及垂直分量所判定的值之貢獻之組合。換言之，可將分率像素位置之內插值-值(fractional_position(mx,my))-判定為針對分量之分率位置之集合所判定的值之組合。
若一分量之分率部分等於全像素位置，則可判定該分量之分率部分之值等於全像素位置之值。若一分量之分率部分等於照度區塊之分率像素位置之集合中之一者，則可藉由評估針對該分率位置所定義之濾波器來判定該分量之分率部分之值。在其他情況下，可將分量之分率部分之值判定為來自相鄰分率像素位置之貢獻的平均值。
作為一實例，假設照度移動向量具有四分之一像素準確度且色訊移動向量對應於相對於照度區塊而減少取樣達二分之一的色訊區塊。於是該照度移動向量之分量之可能的 分率像素位置為0、¼、½及¾。在此實例中，根據本發明之技術，可針對該等¼、½及¾分率位置來定義濾波器。可將此等濾波器分別稱作F1、F2及F3。可將此等濾波器描述為對應於可藉由具有四分之一像素準確度(亦即，與照度移動向量相同之準確度)之移動向量來表達之分率位置。在此實例中，色訊移動向量可另外指代分率像素位置1/8、3/8、5/8及7/8。此等分率像素位置可由具有八分之一像素準確度之移動向量而非具有四分之一像素準確度之移動向量所指代。
在此實例中，若色訊移動向量之分量具有等於零之分率部分，則該分量之值等於由該分量之全部分所指代的全像素位置。若色訊移動向量之分量具有等於¼、½或¾之分率部分，則該分量之值等於藉由執行F1、F2或F3中之各別一者所產生的值。在其他情況下，分量之值可為相鄰分率位置之平均值。
舉例而言，若分量之分率部分為1/8，則該分量之值為全像素位置之值與藉由執行F1所產生的值之平均值。作為另一實例，若分量之分率部分為3/8，則該分量之值為藉由執行F1所產生的值與藉由執行F2所產生的值之平均值。作為又一實例，若分量之分率部分為5/8，則該分量之值為藉由執行F2所產生的值與藉由執行F3所產生的值之平均值。作為再一實例，若分量之分率部分為7/8，則該分量之值為藉由執行F3所產生的值與相鄰全像素位置(例如，FPn+1)之值的平均值。在此實例中，假定另一方向上之分 率部分為零。
可對參考色訊區塊中之每一像素使用此程序。參考色訊區塊之分率像素位置之計算出的值可進一步用以計算正使用色訊移動向量來編碼的色訊區塊之殘餘值。亦即，經編碼之色訊區塊可對應於色訊殘餘值，該色訊殘餘值被計算為預測區塊(對應於參考圖框之具有根據上述程序計算出的分率像素位置之值之區塊)與待編碼之色訊區塊之間的差。
解碼器可接收對應於色訊區塊之照度區塊之照度移動向量，使用該照度移動向量來形成該色訊區塊之色訊移動向量，且接著使用上述之該內插程序來內插參考圖框之分率像素位置之值。解碼器可接著藉由將色訊區塊之殘餘值加至預測區塊而解碼色訊區塊。可接著藉由組合色訊區塊與照度區塊以產生待顯示之像素的照度及色訊資料來呈現區塊。
上述程序包括自現有增加取樣濾波器針對照度區塊之分率像素位置之集合中的每一者定義內插濾波器。本發明之技術亦提供用於定義此等內插濾波器之實例方法。一種實例方法可用以自單一增加取樣濾波器獲得多個內插濾波器。考慮待增加取樣達4倍的一維信號x[n]。在此狀況下，可藉由在x[n]之每兩個樣本之間插入3個零而產生另一信號y[n]。此可導致頻疊，可藉由使用具有截止頻率π/4的濾波器h[n]對y[n]進行低通濾波來消除頻疊。假設該濾波器為線性相位，具有以0為中心的(2M+1)個分接頭，其 中M可由使用者組態。於是可將經濾波之信號s[n]寫成：
在此實例中，將濾波操作表達為內積而非卷積運算。由於僅當n可用4除盡時，y[n]才為非零，所以在此實例中，對於每一n，針對特定n計算s[n]僅需要h[n]之係數之特定子集。可藉由用4除n產生的餘數(使用模運算子「%」藉由n%4表示)來判定該子集。作為一實例，考慮M=11，使得h[n]具有23個分接頭。於是當n等於1時(且類似地，當(n%4)等於1時)，s[1]=h[-9]y[-8]+h[-5]y[-4]+h[-1]y[0]+h[3]y[4]+h[7]y[8]+h[11]y[12]，或，使用用相應x[n]值替換y[n]值之等效表達：s[1]=h[-9]x[-2]+h[-5]x[-1]+h[-1]x[0]+h[3]x[1]+h[7]x[2]+h[11]x[3]。
因此，{h[-9],h[-5],h[-1],h[3],h[7],h[11]}可被視為用來獲得¼像素位置之內插值之6分接頭濾波器。再次強調，在此實例中將濾波操作表示為內積運算而非習知卷積運算，否則將對上述濾波器進行時間反轉。在此表達中，h[k]指代濾波器h之第k個係數，濾波器h具有2M+1個係數。類似地，可用於½像素位置及¾像素位置之濾波器可分別為，{h[-10],h[-6],h[-2],h[2],h[6],h[10]}，及{h[-11],h[-7],h[-3],h[l],h[5],h[9]}。
此實例方法可用於產生內插濾波器以便內插四分之一像素分率位置處之值。一般而言，對於精確度為1/N之分率像素內插法，可藉由以下操作來應用類似技術：首先設計具有截止頻率π/N的線性相位低通濾波器，及接著找出該濾波器之對應於n%N之值的不同子集以產生針對不同分率像素位置m/N(0<=m<N)之濾波器。
在一些實例中，可進一步改進藉由以上之實例方法產生的濾波器。舉例而言，對於每一濾波器，可確保係數的總和為一。此可避免引入內插值之DC偏置。作為另一實例，對於原始低通濾波器h[n]，可確保h[0]=1且h[4n]=0，其中n不等於0。此可避免在濾波時影響x[n]之原始樣本。
為達成實施目的，可將濾波器係數表達為分率，其中所有係數皆具有為2的乘方之公分母。舉例而言，公分母可為32。在執行濾波器時，可將濾波器係數乘以公分母(例如，32)且捨入至最接近的整數。可進行達±1的進一步調整以確保濾波器係數的總和為公分母(例如，32)。若選擇濾波器係數(不管公分母)以使得其總和為較高值，則達成較好內插之代價可為，針對中間濾波計算之位元深度會增加。在一實例實施中，選擇總和為32之濾波器係數，使得對於具有為8位元之輸入位元深度的視訊序列，可以16位元準確度執行色訊內插。
在一實例實施中，使用以下濾波器係數：h1={2,-5,28,9,-3,1}；h2={2,-6,20,20,-6,2}；及 h3={1,-3,9,28,-5,2}。
對於IPPP組態及階層式B組態，將此等濾波器用於色訊分量內插法提供位元率之改良(減少)，針對在JCT-VC標準化努力中使用的測試序列之等效峰值信雜比，該改良分別為1.46%及0.68%。
圖1為說明一實例視訊編碼及解碼系統10的方塊圖，該視訊編碼及解碼系統可利用用於內插色訊移動向量之分率像素位置之值的技術。如圖1中所展示，系統10包括源器件12，源器件12經由通信頻道16將經編碼之視訊傳輸至目的地器件14。源器件12及目的地器件14可包含廣泛範圍之器件中之任一者。在一些狀況下，源器件12及目的地器件14可包含無線通信器件，諸如，無線手機、所謂的蜂巢式或衛星無線電電話，或可經由通信頻道16傳達視訊資訊之任何無線器件，在此種狀況下，通信頻道16為無線的。
然而，涉及內插色訊移動向量之分率像素位置之值的本發明之技術未必限於無線應用或設定。舉例而言，此等技術可應用於空中電視廣播、有線電視傳輸、衛星電視傳輸、網際網路視訊傳輸、編碼於儲存媒體上之經編碼之數位視訊，或其他情況。相應地，通信頻道16可包含適於傳輸經編碼之視訊資料的無線或有線媒體之任何組合。
在圖1之實例中，源器件12包括視訊源18、視訊編碼器20、調變器/解調變器(數據機)22及傳輸器24。目的地器件14包括接收器26、數據機28、視訊解碼器30及顯示器件32。根據本發明，源器件12之視訊編碼器20及目的地器件 14之視訊解碼器30可經組態以應用用於選擇內插濾波器以用於內插參考圖框之分率像素位置(例如，八分之一像素位置)之值以便編碼或解碼色訊區塊的技術。在其他實例中，源器件及目的地器件可包括其他組件或配置。舉例而言，源器件12可自外部視訊源18(諸如，外部相機)接收視訊資料。同樣地，目的地器件14可與外部顯示器件介接，而非包括整合式顯示器件。
圖1之所說明系統10僅為一實例。用於選擇內插濾波器以用於內插參考圖框之分率像素位置之值以便編碼或解碼色訊區塊的技術可由任何數位視訊編碼及/或解碼器件執行。儘管本發明之技術通常由視訊編碼器件執行，但該等技術亦可由視訊編碼器/解碼器(通常被稱作「編碼解碼器」)執行。視訊編碼器20及視訊解碼器30為可實施本發明之技術之視訊編碼單元之實例。可實施此等技術之視訊編碼單元之另一實例為視訊編碼解碼器。
源器件12及目的地器件14僅為此等編碼器件之實例，其中源器件12產生用於傳輸至目的地器件14的經編碼之視訊資料。在一些實例中，器件12、14可以大體上對稱之方式操作，使得器件12、14中之每一者包括視訊編碼及解碼組件。因此，系統10可支援視訊器件12、14之間的單向或雙向視訊傳輸以(例如)用於視訊串流傳輸、視訊播放、視訊廣播或視訊電話。
源器件12之視訊源18可包括諸如視訊相機之視訊俘獲器件、含有先前俘獲之視訊的視訊封存儲存單元(video archive)，及/或自視訊內容提供者饋給之視訊。作為另一選擇，視訊源18可產生基於電腦圖形之資料作為源視訊，或產生實況視訊、封存視訊及電腦產生之視訊的組合。在一些狀況下，若視訊源18為視訊相機，則源器件12與目的地器件14可形成所謂的相機電話或視訊電話。然而，如上文所提及，本發明中所描述之技術通常可適用於視訊編碼，且可應用於無線及/或有線應用。在每一狀況下，可藉由視訊編碼器20編碼經俘獲、預先俘獲或電腦產生之視訊。接著可藉由數據機22根據通信標準調變經編碼之視訊資訊，且經由傳輸器24將其傳輸至目的地器件14。數據機22可包括各種混頻器、濾波器、放大器或經設計以用於信號調變之其他組件。傳輸器24可包括經設計以用於傳輸資料之電路，包括放大器、濾波器及一或多個天線。
目的地器件14之接收器26經由頻道16接收資訊，且數據機28解調變該資訊。同樣，視訊編碼程序可實施本文中所描述的用以選擇內插濾波器以用於內插參考圖框之分率像素位置之值以便編碼色訊區塊的該等技術中之一或多者。經由頻道16所傳達之資訊可包括亦由視訊解碼器30使用的由視訊編碼器20定義之語法資訊，該語法資訊包括描述巨集區塊及其他經編碼之單元(例如，GOP)的特性及/或處理之語法元素。顯示器件32向使用者顯示經解碼之視訊資料，且可包含多種顯示器件中之任一者，諸如，陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)、電漿顯示器、有機發光二極體(OLED)顯示器或另一類型之顯示器件。
在圖1之實例中，通信頻道16可包含任何無線或有線通信媒體，諸如，射頻(RF)頻譜或一或多條實體傳輸線，或無線媒體與有線媒體之任何組合。通信頻道16可形成基於封包之網路(諸如，區域網路、廣域網路或諸如網際網路之全域網路)的一部分。通信頻道16通常表示用於將視訊資料自源器件12傳輸至目的地器件14之任何合適通信媒體或不同通信媒體之集合，包括有線或無線媒體之任何合適組合。通信頻道16可包括路由器、交換器、基地台，或可用於促進自源器件12至目的地器件14之通信的任何其他設備。
視訊編碼器20及視訊解碼器30可根據諸如ITU-T H.264標準(或者稱作MPEG-4第10部分(進階視訊編碼(AVC))之視訊壓縮標準進行操作。然而，本發明之技術不限於任何特定編碼標準。其他實例包括MPEG-2及ITU-T H.263。儘管圖1中未展示，但在一些態樣中，視訊編碼器20及視訊解碼器30可各自與音訊編碼器及解碼器整合，且可包括適當之MUX-DEMUX單元或其他硬體及軟體，以處置一共同資料串流或若干單獨資料串流中之音訊及視訊兩者的編碼。若適用，則MUX-DEMUX單元可符合ITU H.223多工器協定或諸如使用者資料報協定(UDP)之其他協定。
ITU-T H.264/MPEG-4(AVC)標準是作為被稱為聯合視訊小組(JVT)的集體合作之產物由ITU-T視訊編碼專家組(VCEG)與ISO/IEC動畫專家組(MPEG)一起制定的。在一些態樣中，可將本發明中所描述之技術應用於大體上遵守 H.264標準之器件。H.264標準描述於由ITU-T研究組於2005年3月發佈的ITU-T推薦H.264「Advanced Video Coding for generic audiovisual services」中，ITU-T推薦H.264可在本文中被稱作H.264標準或H.264規範，或H.264/AVC標準或規範。聯合視訊小組(JVT)繼續致力於擴展H.264/MPEG-4 AVC。
視訊編碼器20及視訊解碼器30各自可實施為多種合適編碼器電路中之任一者，諸如，一或多個微處理器、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)、離散邏輯、軟體、硬體、韌體或其任何組合。視訊編碼器20及視訊解碼器30中之每一者可包括於一或多個編碼器或解碼器中，其中任一者可整合為各別相機、電腦、行動器件、用戶器件、廣播器件、機上盒、伺服器或其類似者中的組合式編碼器/解碼器(編碼解碼器)之部分。
視訊序列通常包括一系列視訊圖框。圖像群組(GOP)通常包含一系列一或多個視訊圖框。GOP可在GOP之標頭、GOP之一或多個圖框之標頭或別處包括語法資料，該語法資料描述該GOP中所包括之圖框之數目。每一圖框可包括描述該各別圖框之編碼模式的圖框語法資料。視訊編碼器20通常對個別視訊圖框內之視訊區塊進行操作以便編碼視訊資料。視訊區塊可對應於巨集區塊或巨集區塊之分割區。視訊區塊可具有固定或變化之大小，且可根據指定之編碼標準在大小方面不同。每一視訊圖框可包括複數個片 段。每一片段可包括複數個巨集區塊，該等巨集區塊可排列成分割區(亦被稱作子區塊)。
作為一實例，ITU-T H.264標準支援各種區塊大小(諸如，針對明度(luma)分量之16乘16、8乘8或4乘4，及針對色度(chroma)分量之8×8)之框內預測；以及各種區塊大小(諸如，針對明度分量之16×16、16×8、8×16、8×8、8×4、4×8及4×4，及針對色度分量之相應按比例調整之大小)之框間預測。在本發明中，「N×N」與「N乘N」可互換地使用以在垂直尺寸與水平尺寸方面指代區塊之像素尺寸，例如，16×16個像素或16乘16個像素。一般而言，16×16區塊將具有垂直方向上之16個像素(y=16)及水平方向上之16個像素(x=16)。同樣地，N×N區塊通常具有垂直方向上之N個像素及水平方向上之N個像素，其中N表示非負整數值。區塊中之像素可按列及行排列。此外，區塊未必需要在水平方向上與在垂直方向上具有相同數目個像素。舉例而言，區塊可包含N×M個像素，其中M未必等於N。雖然通常關於16×16區塊加以描述，但本發明之技術可應用於其他區塊大小，例如，32×32、64×64、16×32、32×16、32×64、64×32，或其他區塊大小。因此，本發明之技術可應用於大小大於16×16的巨集區塊。
小於16乘16之區塊大小可被稱作16乘16巨集區塊之分割區。視訊區塊可包含像素域中之像素資料之區塊，或(例如)在將變換(諸如，離散餘弦變換(DCT)、整數變換、小波變換或概念上類似之變換)應用於殘餘視訊區塊資料之 後的變換域中之變換係數的區塊，該殘餘視訊區塊資料表示經編碼之視訊區塊與預測性視訊區塊之間的像素差。在一些狀況下，視訊區塊可包含變換域中之經量化之變換係數的區塊。
較小視訊區塊可提供較好的解析度，且可用於定位包括高詳細等級之視訊圖框。一般而言，巨集區塊及各種分割區(有時被稱作子區塊)可被視為視訊區塊。另外，片段可被視為複數個視訊區塊，諸如，巨集區塊及/或子區塊。每一片段可為視訊圖框之可獨立解碼之單元。或者，圖框自身可為可解碼單元，或圖框之其他部分可被定義為可解碼單元。術語「經編碼之單元」或「編碼單元」可指代視訊圖框之任何可獨立解碼的單元，諸如，整個圖框、圖框之片段、圖像群組(GOP)(亦被稱作序列)，或根據適用之編碼技術所定義之另一可獨立解碼的單元。
根據本發明之技術，視訊編碼器20可經組態以選擇內插濾波器以用於內插參考圖框之分率像素位置之值以便編碼色訊區塊。舉例而言，在視訊編碼器20編碼一巨集區塊時，視訊編碼器20可首先使用框間模式編碼程序來編碼該巨集區塊之一或多個照度區塊。此編碼程序可產生照度區塊之一或多個照度移動向量。視訊編碼器20可接著計算色訊區塊的色訊移動向量，該色訊區塊對應於該等照度移動向量中之一者之照度區塊。亦即，色訊區塊與同一巨集區塊之照度區塊並置。
視訊編碼器20可經組態以：執行對照度區塊之移動搜 尋，且將藉由該移動搜尋而產生的照度移動向量再用於色訊區塊。照度移動向量通常指向參考區塊內之特定像素，例如，參考區塊之左上部像素。此外，照度移動向量可具有分率像素準確度，例如，四分之一像素準確度。在參考區塊中，照度像素對色訊像素之比可能為4：1。亦即，在參考巨集區塊中，色度區塊中之每一列與行中的像素可為並置之照度區塊的每一列與行中的像素之一半。
為了再使用照度移動向量來編碼色訊區塊，視訊編碼器20可在色訊區塊中使用與照度區塊中相等的數目個可能的像素位置(全像素位置或分率像素位置)。因此，與照度移動向量相比，色訊移動向量可在每像素之分率像素位置之數目方面具有較大準確度。此係由於在水平與垂直方向上在一半像素當中劃分相等數目個像素位置。舉例而言，若照度移動向量具有四分之一像素準確度，則色訊移動向量可能具有八分之一像素準確度。一般而言，當照度向量具有為1/N之準確度時，色訊移動向量可具有為1/2N之準確度。在一些實例中，可將色訊移動向量截斷成為1/N之準確度。
在照度移動向量具有四分之一像素準確度之實例中，視訊編碼器20可組態有三個內插濾波器，每一內插濾波器與色訊區塊之分率四分之一像素位置(例如，像素之四分之一、四分之二及四分之三)中之一者相關聯。視訊編碼器20可首先判定色訊移動向量所指向的位置。該位置可由各自具有全部分及分率部分的水平分量與垂直分量來定義。 視訊編碼器20可經組態以基於水平分量與垂直分量之分率部分選擇內插濾波器。
一般而言，視訊編碼器20可基於對應於水平分量與垂直分量的水平貢獻與垂直貢獻之組合而計算移動向量所指向的位置之值。可首先計算該等分量中之一者，且接著可使用經類似定位之像素計算第二分量。舉例而言，可首先計算水平分量，且接著可使用具有相同水平位置的在上方及下方之像素來計算移動向量所指向的位置之值。可首先內插在上方及下方的像素之值。
若移動向量指向全像素位置(亦即，水平分量與垂直分量兩者具有零值分率部分)，則視訊編碼器20可直接使用該全像素位置之值作為該移動向量所指向的像素之值。相反，若水平分量與垂直分量之分率部分中的任一者或兩者為非零，則視訊編碼器20可內插該移動向量所指向的位置之值。
在兩個分量中之一者具有非零值分率部分而另一分量具有零值分率部分之狀況下，視訊編碼器20可能每像素僅內插一個值。詳言之，視訊編碼器20可使用全像素位置之值作為具有零值分率部分的分量之貢獻。舉例而言，若水平分量具有零值分率部分，且垂直分量具有為四分之一之分率部分，則視訊編碼器20可內插垂直分量之值，使用水平分量之全像素位置之值，且組合此等值以計算移動向量所指向的位置之值。
如上文所提及，視訊編碼器20可組態有針對四分之一像 素位置中之每一者的內插濾波器。在此實例中，假設此等濾波器為F1、F2及F3，其中F1對應於四分之一位置，F2對應於四分之二位置，且F3對應於四分之三位置。當一分量指向四分之一像素位置時，視訊編碼器20可使用對應於該分量之分率部分之濾波器來計算該分量之值。舉例而言，若垂直分量具有為四分之一之分率部分，則視訊編碼器20可使用濾波器F1計算垂直貢獻。
在一分量指向八分之一像素位置時，視訊編碼器20可使用由相鄰濾波器產生的值或相鄰全像素值之平均值來計算該分量之值。舉例而言，若水平分量具有為八分之一(1/8)之分率部分，則視訊編碼器20可將該水平分量之值計算為全像素位置與由濾波器F1產生的值之平均值。作為另一實例，若水平分量具有為八分之三(3/8)之分率部分，則視訊編碼器20可將該水平分量之值計算為由濾波器F1產生的值與由濾波器F2產生的值之平均值。
詳言之，假設x對應於水平方向且y對應於垂直方向。假設(mx,my)表示具有八分之一像素準確度之移動向量之分率像素部分。因此，在此實例中：mx,my□{0,1/8,1/4,3/8,1/2,5/8,3/4,7/8}。假設對應於(mx,my)=(0,0)之參考圖框像素由P表示，且預測值由Q表示。針對mx及my，假設濾波器F1、F2及F3分別與1/4、1/2及3/4位置相關聯。假設E8指代分母為八以使得分率表示不能進一步約分之八分之一像素位置之集合。亦即，假設E8={1/8,3/8,5/8,7/8}。假設E4指代四分之一像素位置及大於四分之一像素 位置。亦即，假設E4={0,1/4,1/2,3/4}。
視訊編碼器20可首先考慮mx或my皆不屬於E8之狀況(步驟1)。在此狀況下，視訊編碼器20可如下內插Q之值。若(mx,my)=(0,0)，則Q=P(步驟1-1)。否則，若mx=0(步驟1-2)，則視訊編碼器20可藉由針對垂直分量my之值應用適當內插濾波器F1、F2或F3來計算Q。舉例而言，若my=1/4，則視訊編碼器20可使用濾波器F1。類似地，若my=0(步驟1-3)，則視訊編碼器20可藉由針對水平分量mx之值應用適當內插濾波器F1、F2或F3來計算Q。舉例而言，若mx=3/4，則視訊編碼器20可使用濾波器F3。最後，若mx與my兩者為非零(步驟1-4)，則視訊編碼器20可基於my之值應用F1、F2或F3中之一者以產生對應於位置(0,my)之中間值(假定全像素位置為(0,0))。接著，取決於mx之值，視訊編碼器20可基於mx之值使用F1、F2或F3中之一者計算(mx,my)之值。視訊編碼器20可首先內插(n,my)之值作為選定濾波器可指代的中間值。舉例而言，對於六分接頭濾波器，可首先內插n={-2,-1,0,1,2,3}(在其不容易獲得的情況下)。在一些實例中，視訊編碼器20可經組態以首先在水平方向上進行內插且接下來在垂直方向上進行內插，而非按上述內插次序進行內插。
作為另一狀況，若mx或my屬於E8(步驟2)，則視訊編碼器20可如下計算預測值Q。若mx□E8且my□E4(步驟2-1)，則視訊編碼器20可首先使用F1、F2或F3中之適當一者計算對應於位置(0,my)之中間內插值Q 1 。視訊編碼器20可接著 計算來自E4之最接近mx的兩個值。假設此等值由mx0及mx1表示。視訊編碼器20可計算分別對應於(mx0,my)及(mx1,my)的中間值Q 2 及Q 3 。若mx0=0，則可自Q 1 複製Q 2 。若mx1=1，則可自下一水平像素之Q 1 複製Q 2 。視訊編碼器20可將Q計算為Q 2 與Q 3 之平均值。
作為一實例，考慮移動向量之分率部分為(3/8,1/4)。於是，視訊編碼器20可首先使用濾波器F1計算對應於(0,1/4)之Q 1 。接著，視訊編碼器20可分別使用濾波器F1及F2計算分別對應於(1/4,1/4)及(1/2,1/4)的Q 2 及Q 3 。最後，視訊編碼器20可對此兩個值求平均值以得出Q。
相反，若mx□E4且my□E8(步驟2-2)，則視訊編碼器20可首先基於mx之值或自P所複製之值(在mx為零時)在水平方向上使用適當內插濾波器F1、F2或F3計算對應於位置(mx,0)的第一中間內插值Q 1 。接著，視訊編碼器20可計算來自E4之最接近my的兩個值。假設此等值由my0及my1表示。接著，視訊編碼器20可在垂直方向上使用適當內插濾波器計算對應於(mx,my0)及(mx,my1)的內插值Q 2 及Q 3 。若my0=0，則視訊編碼器20可自Q 1 複製Q 2 。類似地，若my1=1，則視訊編碼器20可自對應於下一垂直像素之Q 1 複製Q 3 。接著，視訊編碼器20可藉由對Q 2 與Q 3 求平均值而計算(mx,my)之內插值Q。
最後，存在mx□E8且my□E8之狀況(步驟2-3)。在此狀況下，視訊編碼器20可計算來自E4之最接近mx的兩個值(表示為mx0及mx1)。類似地，視訊編碼器20可計算來自E4 之最接近my的兩個值(表示為my0及my1)。接著，針對四個位置(mx0,my0)、(mx0,my1)、(mx1,my0)、(mx1,my1)中之每一者，視訊編碼器20可以與mx或my皆不屬於E8之狀況下類似的方式(亦即，類似於步驟1)計算中間值Q 1 、Q 2 、Q 3 及Q 4 。最後，視訊編碼器20可對該等中間內插值求平均值以計算(mx,my)之內插值Q。在其他實例中，視訊編碼器20可經組態以僅計算兩個中間值而非四個中間內插值來得出最後內插值Q。舉例而言，視訊編碼器20可經組態以僅計算對應於對角位置(mx0,my0)及(mx1,my1)或(mx0,my1)及(mx1,my0)的中間值且對該等中間值求平均值以獲得Q之最終內插值。
熟習此項技術者應認識到，當mx□E4或my□E8時，有可能直接導出在垂直方向上之八分之一像素準確度像素位置，而非使用平均化根據兩個相鄰的四分之一像素準確度像素位置來計算該位置。由於濾波器F1、F2及F3具有相同長度，故添加兩個濾波器之係數會提供等效的八分之一像素位置濾波器(等於縮放因子)。因此，若色訊移動向量指向3/8像素位置，則可以逐個位置之方式對F1及F2之濾波器係數求和以導出針對(0,3/8)位置之直接濾波器。因此，在此實例中，對應於3/8位置之濾波器為{4,-11,48,29,-9,3}。應注意，此濾波器之濾波器係數之總和為64。因此，需要適當調整在濾波之後之向右移位操作。假定對應於全像素位置之濾波器為{0,0,32,0,0,0}。此處，已假定F1、F2及F3具有6個分接頭，且其總和為32。類似地，對應 於下一全像素位置之濾波器為{0,0,0,32,0,0}。
如上文所描述，有可能設計七個濾波器，每一八分之一像素位置一個濾波器，而非自相鄰四分之一像素位置濾波器導出八分之一像素位置濾波器。
可以整數算術執行本發明中所描述之濾波技術。為此，可針對視訊編碼器20修改上文所描述之步驟。為便於標記，添加下標I以表示在針對先前所描述的符號及運算之整數算術之後的結果。符號「<<」及「>>」分別指代向左移位操作及向右移位操作。又，在此實例中，假定原始像素之值的範圍為[0,255]。在此實例中，可以32位元準確度執行整數算術。可使中間內插值維持在高準確度，直至最後步驟，在最後步驟中可執行捨位、向右移位及截割。因此，基本概念為：無論何時應用濾波，均可將捨位、向右移位及截割延遲至平均化步驟(在平均化步驟中對多個經濾波之像素求平均值)之後，而非立即進行此等操作。
對於步驟1-1，沒有必要進行改變。對於步驟1-2，視訊編碼器20可計算出Q=(Q I +16)>>5。對於步驟1-3，視訊編碼器20可計算出Q=(Q I +16)>>5。對於步驟1-4，視訊編碼器20可計算出Q=(Q I +512)>>10。對於步驟2-1：若my=0，則視訊編碼器20可計算出Q 1I =P<<5；若mx0=0，則Q 2I =(Q 2I <<5)；若mx1=0，則Q 3I =(Q 3I <<5)。又，對於步驟2-1，視訊編碼器20可最終將Q計算為最小值255及最大值(0,(Q 2I +Q 3I +1024)>>11)。對於步驟2-2：若mx=0，則視訊編碼器20可計算出Q 1I =P<<5；若my0=0，則Q 2I =(Q 2I <<5)； 若my1=0，則Q 3I =(Q 3I <<5)。又，對於步驟2-2，視訊編碼器20可最終將Q計算為最小值255及最大值(0,(Q 2I +Q 3I +1024)>>11)。
對於步驟2-3，Q 1I 、Q 2I 、Q 3I 及Q 4I 分別對應於(mx0,my0)及(mx1,my1)或(mx0,my1)及(mx1,my0)。可以與步驟1類似之方式計算此等值，只是不需應用最後的捨位、向右移位及截割步驟。接著，對於使用步驟1-1計算出之值，可將中間內插值向左移位10。對於使用步驟1-2及1-3計算出之值，可將中間內插值向左移位5。最後，視訊編碼器20可將Q計算為最小值255及最大值(0,(Q 1I +Q 2I +Q 3I +Q 4I +2048)>>12)。
在計算參考色訊區塊之每一參考像素之值之後，視訊編碼器20可計算待編碼之色訊區塊之殘餘。舉例而言，視訊編碼器20可計算待編碼之色訊區塊與經內插之參考區塊之間的差值。視訊編碼器20可使用各種差計算技術，諸如，絕對差之總和(SAD)、平方差之總和(SSD)、平均絕對差(MAD)、均方差(MSD)或其他差計算技術。
在進行框內預測性或框間預測性編碼以產生預測性資料及殘餘資料之後，且在進行任何變換(諸如，在H.264/AVC中使用之4×4或8×8整數變換，或離散餘弦變換DCT)以產生變換係數之後，可執行變換係數之量化。量化通常指代將變換係數量化以便可能減小用以表示該等係數之資料量的程序。量化程序可減小與該等係數中之一些或全部相關聯的位元深度。舉例而言，在量化期間可將n位元值捨入m 位元值，其中n大於m。
在量化之後，可(例如)根據內容適應性可變長度編碼(CAVLC)、上下文適應性二進位算術編碼(CABAC)或另一熵編碼方法來執行經量化之資料的熵編碼。經組態以用於熵編碼之處理單元或另一處理單元可執行其他處理功能，諸如，對經量化之係數進行零延行長度(run length)編碼及/或產生語法資訊(諸如，經編碼區塊型樣(CBP)值、巨集區塊類型、編碼模式、經編碼單元(諸如，圖框、片段、巨集區塊或序列)之最大巨集區塊大小，或其類似者)。
視訊解碼器30可組態成以與視訊編碼器20類似之方式內插八分之一像素準確度的色訊移動向量之值。在內插參考色訊區塊之值之後，視訊解碼器30可將所接收之殘餘值加至該參考色訊區塊以解碼色訊。
視訊編碼器20及視訊解碼器30各自可在適用時實施為多種合適編碼器或解碼器電路中之任一者，諸如，一或多個微處理器、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)、離散邏輯電路、軟體、硬體、韌體或其任何組合。視訊編碼器20及視訊解碼器30中之每一者可包括於一或多個編碼器或解碼器中，其中任一者可整合為組合式視訊編碼器/解碼器(編碼解碼器)的部分。包括視訊編碼器20及/或視訊解碼器30之裝置可包含積體電路、微處理器及/或無線通信器件(諸如，蜂巢式電話)。
圖2為說明可實施用於選擇內插濾波器之技術之視訊編 碼器20之一實例的方塊圖。視訊編碼器20可執行視訊圖框內之區塊(包括巨集區塊或者巨集區塊之分割區或子分割區)之框內及框間編碼。框內編碼依賴於空間預測以減少或移除給定視訊圖框內之視訊的空間冗餘。框間編碼依賴於時間預測以減少或移除視訊序列之鄰近圖框內之視訊的時間冗餘。框內模式(I模式)可指代若干基於空間之壓縮模式中的任一者，且諸如單向預測(P模式)或雙向預測(B模式)之框間模式可指代若干基於時間之壓縮模式中的任一者。雖然在圖2中描繪用於框間模式編碼之組件，但應理解，視訊編碼器20可進一步包括用於框內模式編碼之組件。然而，為簡短及清晰起見，未說明此等組件。
如圖2中所示，視訊編碼器20接收待編碼之視訊圖框內之當前視訊區塊。在圖2之實例中，視訊編碼器20包括移動補償單元44、移動估計單元42、參考圖框儲存器64、求和器50、變換單元52、量化單元54，及熵編碼單元56。為進行視訊區塊重建構，視訊編碼器20亦包括反量化單元58、反變換單元60，及求和器62。亦可包括解區塊濾波器(圖2中未展示)以對區塊邊界進行濾波以自重建構之視訊移除方塊效應假影。必要時，解區塊濾波器將通常對求和器62之輸出進行濾波。
在編碼程序期間，視訊編碼器20接收待編碼之視訊圖框或片段。可將圖框或片段劃分成多個視訊區塊。移動估計單元42及移動補償單元44執行所接收之視訊區塊相對於一或多個參考圖框中之一或多個區塊的框間預測性編碼，以 提供時間壓縮。框內預測單元亦可執行所接收之視訊區塊相對於與待編碼之區塊處於相同圖框或片段中之一或多個相鄰區塊的框內預測性編碼，以提供空間壓縮。
模式選擇單元40可(例如)基於誤差結果而選擇框內或框間編碼模式中之一者，且將所得經框內或框間編碼之區塊提供至求和器50以產生殘餘區塊資料且提供至求和器62以重建構經編碼之區塊以用作參考圖框。
移動估計單元42及移動補償單元44可經高度整合，但出於概念性目的對其分別加以說明。移動估計為產生移動向量之程序，該等移動向量估計視訊區塊之移動。舉例而言，移動向量可指示預測性參考圖框(或其他經編碼之單元)內之預測性區塊相對於當前圖框(或其他經編碼之單元)內之正被編碼的當前區塊之移位。預測性區塊為被發現與待編碼之區塊在像素差方面緊密匹配之區塊，可藉由絕對差之總和(SAD)、平方差之總和(SSD)或其他不同量度來判定像素差。移動向量亦可指示巨集區塊之分割區之移位。移動補償可涉及基於藉由移動估計所判定之移動向量而提取或產生預測性區塊。同樣，在一些實例中，移動估計單元42及移動補償單元44可在功能上整合。
移動估計單元42藉由比較經框間編碼之圖框之視訊區塊與參考圖框儲存器64中的參考圖框之視訊區塊而計算該視訊區塊之移動向量。參考圖框儲存器64可包含可實施於記憶體(諸如，隨機存取記憶體(RAM))中之參考圖框緩衝器。移動補償單元44亦可內插參考圖框(例如，I圖框或P 圖框)之子整數像素。ITU H.264標準將參考圖框稱作「清單」。因此，儲存於參考圖框儲存器64中之資料亦可被視為清單。移動估計單元42比較來自參考圖框儲存器64之一或多個參考圖框(或清單)之區塊與當前圖框(例如，P圖框或B圖框)之待編碼區塊。當參考圖框儲存器64中之參考圖框包括子整數像素之值時，由移動估計單元42計算出之移動向量可指代參考圖框之子整數像素位置。移動估計單元42將計算出之移動向量發送至熵編碼單元56及移動補償單元44。由移動向量識別之參考圖框區塊可被稱作預測性區塊。移動補償單元44計算參考圖框之預測性區塊之誤差值。
移動補償單元44可基於預測性區塊來計算預測資料。舉例而言，移動補償單元44可計算巨集區塊之照度區塊與色訊區塊兩者之預測資料。移動補償單元44可經組態以執行本發明之技術來計算用以形成色訊預測區塊的參考區塊之子整數像素位置之值。視訊編碼器20藉由自正被編碼之原始視訊區塊減去來自移動補償單元44之預測資料而形成殘餘視訊區塊。求和器50表示執行此減法運算之(多個)組件。變換單元52將變換(諸如，離散餘弦變換(DCT)或概念上類似之變換)應用於殘餘區塊，從而產生包含殘餘變換係數值之視訊區塊。
變換單元52可執行概念上類似於DCT之其他變換，諸如，由H.264標準定義之變換。亦可使用小波變換、整數變換、次頻帶變換或其他類型之變換。在任何狀況下，變 換單元52將變換應用於殘餘區塊，從而產生殘餘變換係數之區塊。該變換可將殘餘資訊自像素值域轉換至變換域(諸如，頻域)。量化單元54量化該等殘餘變換係數以進一步減小位元率。量化程序可減小與該等係數中之一些或全部相關聯的位元深度。可藉由調整量化參數而修改量化程度。
在量化之後，熵編碼單元56對經量化之變換係數進行熵編碼。舉例而言，熵編碼單元56可執行內容適應性可變長度編碼(CAVLC)、上下文適應性二進位算術編碼(CABAC)或另一熵編碼技術。在由熵編碼單元56進行之熵編碼之後，可將經編碼之視訊傳輸至另一器件或將其封存以供稍後傳輸或擷取。在上下文適應性二進位算術編碼的狀況下，上下文可能是基於相鄰巨集區塊。
在一些狀況下，視訊編碼器20之熵編碼單元56或另一單元可組態成除了熵編碼之外亦執行其他編碼功能。舉例而言，熵編碼單元56可經組態以判定巨集區塊及分割區的CBP值。又，在一些狀況下，熵編碼單元56可執行巨集區塊或其分割區中之係數之延行長度編碼。詳言之，熵編碼單元56可應用鋸齒狀掃描或其他掃描型樣以掃描巨集區塊或分割區中之變換係數，且編碼零延行以進行進一步壓縮。熵編碼單元56亦可建構具有適當語法元素之標頭資訊以在經編碼之視訊位元串流中傳輸。
反量化單元58及反變換單元60分別應用反量化及反變換以在像素域中重建構殘餘區塊(例如)以便稍後用作參考區 塊。移動補償單元44可藉由將殘餘區塊加至參考圖框儲存器64之該等圖框中之一者的預測性區塊來計算參考區塊。移動補償單元44亦可將一或多個內插濾波器應用於經重建構之殘餘區塊以計算供移動估計中使用之子整數像素值。求和器62將經重建構之殘餘區塊加至由移動補償單元44產生之經移動補償之預測區塊以產生經重建構之視訊區塊以便儲存於參考圖框儲存器64中。經重建構之視訊區塊可由移動估計單元42及移動補償單元44用作參考區塊來對後續視訊圖框中之區塊進行框間編碼。
圖3為說明解碼經編碼之視訊序列的視訊解碼器30之一實例的方塊圖。在圖3之實例中，視訊解碼器30包括熵解碼單元70、移動補償單元72、框內預測單元74、反量化單元76、反變換單元78、參考圖框儲存器82及求和器80。在一些實例中，視訊解碼器30可執行與關於視訊編碼器20(圖2)所描述之編碼遍次大體上互逆的解碼遍次。移動補償單元72可基於自熵解碼單元70所接收之移動向量而產生預測資料。
移動補償單元72可使用在位元串流中所接收之移動向量來識別參考圖框儲存器82中之參考圖框中的預測區塊。移動補償單元72亦可經組態以執行本發明之技術來計算用以形成色訊預測區塊的參考區塊之子整數像素位置之值。框內預測單元74可使用在位元串流中所接收之框內預測模式自空間上鄰近的區塊形成預測區塊。反量化單元76反量化(亦即，解量化(de-quantize))在位元串流中所提供且由熵 解碼單元70解碼之經量化之區塊係數。反量化程序可包括(例如)如H.264解碼標準所定義之習知程序。反量化程序亦可包括使用由編碼器50針對每一巨集區塊計算出之量化參數QPY來判定量化程度，及(同樣地)應被應用之反量化的程度。
反變換單元58將反變換(例如，反DCT、反整數變換或概念上類似之反變換程序)應用於變換係數以便在像素域中產生殘餘區塊。移動補償單元72產生經移動補償之區塊，可能基於內插濾波器執行內插。將被用於具有子像素準確度之移動估計的內插濾波器之識別符可包括於語法元素中。移動補償單元72可使用如視訊編碼器20在視訊區塊之編碼期間所使用的內插濾波器來計算參考區塊之子整數像素的內插值。移動補償單元72可根據所接收之語法資訊判定視訊編碼器20所使用之內插濾波器，且使用該等內插濾波器來產生預測性區塊。
移動補償單元72使用語法資訊中之一些來判定以下各者：用以編碼經編碼之視訊序列之(多個)圖框的巨集區塊之大小、描述經編碼之視訊序列之圖框的每一巨集區塊如何被分割的分割資訊、指示每一分割區如何被編碼的模式、每一經框間編碼之巨集區塊或分割區的一或多個參考圖框(或清單)，及用以解碼經編碼之視訊序列的其他資訊。
求和器80對殘餘區塊與由移動補償單元72或框內預測單元產生之相應預測區塊求和以形成經解碼之區塊。必要 時，亦可應用解區塊濾波器來對經解碼之區塊進行濾波以便移除方塊效應假影。接著將經解碼之視訊區塊儲存於參考圖框儲存器82中，參考圖框儲存器82提供用於後續移動補償的參考區塊且亦產生經解碼之視訊以用於在顯示器件(諸如，圖1之顯示器件32)上呈現。
圖4為說明針對全像素位置之分率像素位置的概念圖。詳言之，圖4說明針對全像素(像素)100之分率像素位置。全像素100對應於半像素位置102A至102C(半像素102)、四分之一像素位置104A至104L(四分之一像素104)及八分之一像素位置106A至106AV(八分之一像素106)。指向此等位置中之一者之移動向量可具有水平分量與垂直分量，水平分量與垂直分量具有對應於全像素100之位置之全部分及具有八分之一像素準確度之分率部分。
全像素位置處之像素100之值可包括於相應參考圖框中。亦即，全像素位置處之像素100之值通常對應於參考圖框中之像素的實際值，例如，在顯示該參考圖框時最終所呈現並顯示的值。可根據本發明之技術內插半像素位置102、四分之一像素位置104及八分之一像素位置106(統稱為分率像素位置)之值。
詳言之，可使用水平分量之分率部分及垂直分量之分率部分定義分率位置。假設水平分率部分對應於mx，mx可選自{0,1/8,2/8,3/8,4/8,5/8,6/8,7/8}。假設垂直分率部分對應於my，my可選自{0,1/8,2/8,3/8,4/8,5/8,6/8,7/8}。濾波器F1可為與2/8(1/4)分率部分相關聯之內插濾波器。 濾波器F2可為與4/8(1/2)分率部分相關聯之內插濾波器。濾波器F3可為與6/8(3/4)分率部分相關聯之內插濾波器。針對水平分量與垂直分量兩者，F1、F2及F3可基本上相同，只是針對水平分量之濾波器之參考像素行可正交於針對垂直分量之濾波器之參考像素行。
以下之表1概述用於基於具有八分之一像素準確度之移動向量之一分量之分率部分來計算該分量之貢獻的技術。以下之表N涉及「相鄰像素」，該相鄰像素係根據該分量是為水平分量或是垂直分量來定義。若該分量為水平分量，則相鄰像素指代全像素100之右側相鄰像素。若該分量為垂直分量，則相鄰像素指代全像素100之下方相鄰像素。
以此方式，當移動向量之一分量指代可由具有照度移動向量之準確度的移動向量來表達之分率像素位置時，視訊編碼器20可選擇與該分率像素位置相關聯之內插濾波器來內插該分量之貢獻。相反，當該分量指代不可由具有照度 移動向量之準確度的移動向量來表達但可由具有色訊移動向量之準確度的移動向量來表達之分率像素位置時，視訊編碼器20可選擇針對緊鄰之分率像素位置的一或多個內插濾波器。
圖5A至圖5C為說明相對應之色訊像素位置及照度像素位置的概念圖。圖5A至圖5C亦說明如何可將照度移動向量再用於色訊區塊。作為初步事項，圖5A至圖5C說明像素位置之一部分列。應理解，實務上，全像素位置可具有相關聯之分率像素位置之矩形柵格。圖5A至圖5C之實例意欲說明本發明中所描述之概念，且並不意欲作為分率色訊像素位置與分率照度像素位置之間的對應之詳盡列表。
圖5A至圖5C說明照度區塊之像素位置，該等像素位置包括全照度像素位置110、半照度像素位置112、四分之一照度像素位置114A、114B及全照度像素位置116。全照度像素位置116可被視為全照度像素位置110之右側相鄰像素位置。
圖5A至圖5C亦說明色訊區塊之相應像素位置，該等像素位置包括全色訊像素位置120、半色訊像素位置122、四分之一色訊像素位置124及八分之一色訊像素位置126A、126B。在此實例中，全色訊像素120對應於全照度像素110。另外，在此實例中，色訊區塊相對於照度區塊被減少取樣達二分之一。因此，半色訊像素122對應於全照度像素116。類似地，四分之一色訊像素124對應於半照度像素112，八分之一色訊像素126A對應於四分之一照度像素 114A，且八分之一色訊像素126B對應於四分之一照度像素114B。
圖5A說明指向全照度像素位置110之照度移動向量118A的一實例。視訊編碼單元(諸如，視訊編碼器20或視訊解碼器30)在執行色訊區塊之移動補償時可再使用照度移動向量118A。相應地，歸因於全色訊像素120與全照度像素110之間的對應，色訊移動向量128A可指向全色訊像素120。色訊移動向量128A所指向的像素之值可等於全色訊像素120之值。因此，可將預測色訊區塊中之每一像素設定成等於參考圖框中之相應像素。
圖5B說明指向半照度像素位置112之照度移動向量118B的一實例。色訊移動向量128B接著指向四分之一色訊像素位置124。視訊編碼單元可使用與四分之一色訊像素位置124相關聯之內插濾波器來內插四分之一色訊像素位置124之值。
圖5C說明指向四分之一照度像素位置114A之照度移動向量118C的一實例。而色訊移動向量128C指向八分之一色訊像素位置126A。視訊編碼單元可使用全色訊像素位置120之值及與四分之一色訊像素位置124相關聯之內插濾波器(例如，濾波器F1)來內插四分之一色訊像素位置124之值。視訊編碼單元可接著對全色訊像素位置120之值與四分之一色訊像素位置124之值求平均值以產生八分之一色訊像素位置126A之值。
存在將甚至更高的準確度用於照度移動向量(例如，1/8) 之狀況。在此狀況下，可捨入(例如，截斷)色訊像素位置以使得其仍具有1/8像素準確度。因此，即使色訊移動向量與照度移動向量具有相等準確度，仍可將本發明之技術應用於此色訊像素位置以用於判定該色訊像素位置處的色訊值。
圖6為說明用於內插分率像素位置之值以編碼色訊區塊之一實例方法的流程圖。為達成說明目的，關於視訊編碼器20來描述圖6之方法。然而，應理解，任何視訊編碼單元可經組態以執行與圖6之方法類似的方法。
最初，視訊編碼器20可接收待編碼之巨集區塊(150)。在一些實例中，巨集區塊可包括四個8×8像素照度區塊及兩個8×8色訊區塊。巨集區塊可能正好有一個照度區塊接觸到每個角，以使得四個照度區塊一起形成16×16照度像素區塊。兩個色訊區塊可彼此重疊且與四個照度區塊重疊。此外，色訊區塊可相對於照度區塊經減少取樣，以使得色訊區塊之四個角中之每一者接觸到巨集區塊之四個角中之每一者。視訊編碼器20可經組態以使用與關於圖6所描述之技術類似的技術來編碼該等色訊區塊中之任一者或兩者之全部或一部分(例如，分割區)。
視訊編碼器20可以框間編碼模式來編碼巨集區塊。因此，視訊編碼器20可執行關於一或多個參考圖框之移動搜尋以判定參考圖框中之與巨集區塊類似的一區塊。此外，視訊編碼器20可執行與照度區塊中之一者有關之移動搜尋(152)。視訊編碼器20可藉此計算具有分率像素準確度之照 度移動向量。視訊編碼器20可經組態以在執行移動搜尋時內插參考區塊之分率像素位置之值。視訊編碼器20可接著編碼照度區塊。
在編碼照度區塊之後，視訊編碼器20可再使用照度移動向量來判定參考圖框之色訊部分中之一位置，該位置對應於該照度移動向量所指向的位置。以此方式，視訊編碼器20可判定對應於照度移動向量之色訊移動向量所指向的像素位置(154)。歸因於色訊像素相對於照度像素之減少取樣，色訊移動向量之像素位置可具有比照度像素大的準確度。舉例而言，當照度移動向量具有四分之一像素準確度時，色訊移動向量可能具有八分之一像素準確度。
視訊編碼器20可接著使用由色訊移動向量所識別的像素區塊來編碼色訊區塊。當色訊移動向量指向分率像素位置時，視訊編碼器20可內插參考圖框中之由色訊移動向量所識別的參考區塊之分率像素位置之值。色訊移動向量之像素位置可具有一水平分量及一垂直分量，該水平分量及該垂直分量中之每一者可具有全部分及分率部分。視訊編碼器20可首先計算對參考區塊中之像素中之每一者之值的水平貢獻(156)。
詳言之，視訊編碼器20可判定色訊移動向量之水平分量是指向全像素位置或是分率像素位置。若水平分量指向分率部分，則視訊編碼器20可基於該分率部分選擇內插濾波器以用來內插來自該水平分量之貢獻。同樣地，視訊編碼器20可計算垂直分量貢獻(158)。視訊編碼器20可組合水平 分量貢獻與垂直分量貢獻(160)。
視訊編碼器20可針對參考區塊之每一像素執行此程序。接著，視訊編碼器20可計算待編碼之色訊區塊之殘餘值(162)。亦即，視訊編碼器20可計算待編碼之色訊區塊與參考區塊之間的差。視訊編碼器20可接著編碼並輸出殘餘(164)。視訊編碼器20無需編碼色訊移動向量，此係因為解碼器在接收到色訊區塊之經編碼之殘餘區塊之後可再使用照度移動向量來解碼經編碼之色訊區塊。
圖7為說明用於內插分率像素位置之值以解碼色訊區塊之一實例方法的流程圖。為達成說明目的，關於視訊解碼器30來描述圖7之方法。然而，應理解，任何視訊解碼單元可經組態以執行與圖7之方法類似的方法。
最初，視訊解碼器30可接收經編碼之巨集區塊(180)。詳言之，視訊解碼器30可接收已以框間編碼模式編碼的巨集區塊。因此，經編碼之巨集區塊可包括該巨集區塊之經編碼之照度區塊及色訊區塊的一或多個照度移動向量及殘餘值。視訊解碼器30可首先解碼照度移動向量(182)。在解碼照度區塊之後，視訊解碼器30可解碼色訊區塊。
首先，視訊解碼器30可識別參考圖框之針對經編碼之色訊區塊之參考區塊。可將該參考區塊識別為與針對經編碼之照度區塊之參考區塊並置。亦即，視訊解碼器30可再使用照度移動向量來識別針對經編碼之色訊區塊之參考區塊。視訊解碼器30可接著根據本發明之技術內插針對經編碼之色訊區塊之參考區塊的值。
視訊解碼器30可判定參考區塊中之像素之分率像素位置(184)。當色訊移動向量指向分率像素位置時，視訊解碼器30可內插參考區塊之分率像素位置之值。色訊移動向量之像素位置可具有一水平分量及一垂直分量，該水平分量及該垂直分量中之每一者可具有全部分及分率部分。視訊解碼器30可首先計算對參考區塊中之該等像素中之每一者之值的水平貢獻(186)。
詳言之，視訊解碼器30可判定色訊移動向量之水平分量是指向全像素位置或是分率像素位置。若水平分量指向分率部分，則視訊編碼器20可基於該分率部分選擇內插濾波器以用來內插來自該水平分量之貢獻。同樣地，視訊解碼器30可計算垂直分量貢獻(188)。視訊解碼器30可組合水平分量貢獻與垂直分量貢獻(190)。
視訊解碼器30可接著解碼色訊區塊之殘餘值(192)。視訊解碼器30可接著組合經解碼之殘餘值與上文計算出之參考區塊以解碼色訊區塊(194)。以此方式，視訊解碼器30可使用經解碼之殘餘值及參考區塊來解碼色訊區塊。最終，顯示器件32可呈現並顯示經解碼之色訊區塊(196)。亦即，顯示器件32(或目的地器件14之另一單元)可根據經解碼之照度區塊判定所顯示之像素的照度值且根據經解碼之色訊區塊判定所顯示之像素的色彩值。顯示器件32可將用照度及色訊來表達的像素(YPbPr值)轉換成紅綠藍(RGB)值以便顯示包括照度值及色訊值之巨集區塊。
圖8及圖9為說明用於選擇用以計算水平分量與垂直分量 兩者之分量貢獻的內插濾波器之方法的流程圖。詳言之，當色訊移動向量之分量包括非零分率部分時，視訊編碼器、解碼器、編碼解碼器或其他視訊處理單元可執行圖8及圖9之方法以內插參考區塊之值。圖8及圖9之實例係針對色訊移動向量具有八分之一像素準確度之情況。應理解，當移動向量具有大於八分之一像素準確度之準確度時，可應用類似方法來計算參考區塊之值。此外，關於視訊編碼器20來描述圖8及圖9之實例。然而，應理解，可由視訊解碼器30或其他視訊處理單元應用類似技術。圖8及圖9之實例可大體上對應於圖6之步驟156及158以及圖7之步驟186及188。
最初，視訊編碼器20可判定移動向量之分量之分率部分(210)。假定在執行圖6之方法時，分率部分為非零。若實情為分率部分為零，則針對該分量可使用全像素之值(或者，在已計算出另一分量的情況下可使用另一分量之值)。在圖6之實例中，亦假定在執行此等方法時，內插濾波器F1、F2及F3分別與四分之一分率像素位置、四分之二分率像素位置及四分之三分率像素位置相關聯。
視訊編碼器20可首先判定該分量之分率部分是否對應於三個四分之一像素位置中之一者。詳言之，視訊編碼器20可判定該分量之分率部分是否對應於四分之一像素位置(212)。若該分量之分率部分對應於四分之一像素位置(212之「是」分支)，則視訊編碼器20可基於藉由執行濾波器F1而產生的值來判定來自該分量之貢獻(214)。相反，若該 分量之分率部分不對應於四分之一像素位置(212之「否」分支)，則視訊編碼器20可判定該分量之分率部分是否對應於四分之二(或二分之一)像素位置(216)。若該分量之分率部分對應於四分之二(或二分之一)像素位置(216之「是」分支)，則視訊編碼器20可基於藉由執行濾波器F2而產生的值來判定來自該分量之貢獻(218)。相反，若該分量之分率部分不對應於四分之二(或二分之一)像素位置(216之「否」分支)，則視訊編碼器20可判定該分量之分率部分是否對應於四分之三像素位置(220)。若該分量之分率部分對應於四分之三像素位置(220之「是」分支)，則視訊編碼器20可基於藉由執行濾波器F3而產生的值來判定來自該分量之貢獻(222)。
然而，若視訊編碼器20判定該分量之分率部分不對應於三個四分之一像素位置中之一者，則視訊編碼器20可判定該分量之分率部分是否對應於四個剩餘的八分之一像素位置中之一者。詳言之，視訊編碼器20可判定該分量之分率部分是否對應於八分之一像素位置(230)。若該分量之分率部分對應於八分之一像素位置(230之「是」分支)，則視訊編碼器20可藉由對全像素值與藉由執行濾波器F1而產生的值求平均值而判定來自該分量之貢獻(232)。在一些實例中，視訊編碼器20可使用在全像素與正被評估之像素位置之交叉點處的位置之值(假定先前已計算出在交叉點處之此位置之值)，而非使用全像素值。
相反，若該分量之分率部分不對應於八分之一像素位置 (230之「否」分支)，則視訊編碼器20可判定該分量之分率部分是否對應於八分之三像素位置(234)。若該分量之分率部分對應於八分之三像素位置(234之「是」分支)，則視訊編碼器20可藉由對藉由執行濾波器F1而產生的值與藉由執行濾波器F2而產生的值求平均值而判定來自該分量之貢獻(236)。相反，若分量之分率部分不對應於八分之三像素位置(234之「否」分支)，則視訊編碼器20可判定該分量之分率部分是否對應於八分之五像素位置(238)。若該分量之分率部分對應於八分之五像素位置(238之「是」分支)，則視訊編碼器20可藉由對藉由執行濾波器F2而產生的值與藉由執行濾波器F3而產生的值求平均值而判定來自該分量之貢獻(240)。
相反，若分量之分率部分不對應於八分之五像素位置(238之「否」分支)，亦即，當該分量之分率部分對應於八分之七位置時，則視訊編碼器20可藉由對藉由執行濾波器F3而產生的值與下一全像素位置之值求平均值而判定來自該分量之貢獻(242)。在一些實例中，視訊編碼器20可使用在下一全像素與正被評估之像素位置之交叉點處的位置之值(假定先前已計算出在交叉點處之此位置之值)，而非使用下一全像素之全像素值。
圖10為說明用於自現有增加取樣濾波器產生根據本發明之技術而使用的內插濾波器之實例方法的流程圖。舉例而言，可使用圖10之方法來設計與色訊參考區塊之四分之一像素位置相關聯的濾波器F1、F2及F3，對於該色訊參考區 塊，色訊移動向量可具有八分之一像素準確度。雖然關於視訊編碼器20加以描述，但其他處理單元亦可執行圖10之方法。在視訊編碼器20執行此方法之一實例中，視訊編碼器20可編碼每一濾波器之係數且將該等係數傳輸至視訊解碼器30。現有增加取樣濾波器在被應用於已知像素時應產生該已知像素之值。
最初，視訊編碼器20可接收現有濾波器(250)。內插濾波器通常具有若干係數，該等係數亦被稱作「分接頭(tap)」。視訊編碼器20可判定現有濾波器之分接頭之數目(252)。可藉由(2M+1)表達分接頭之數目，其中該等分接頭以0為中心，且M為非負整數。接著，視訊編碼器20可判定增加取樣因子(表達為N，非負整數)(254)。舉例而言，為了自現有濾波器產生濾波器F1、F2及F3，增加取樣因子(N)為四。一般而言，增加取樣因子可指代：將與待產生之濾波器相關聯的位置之數目加一。
視訊編碼器20可接著針對分率像素位置中之每一者選擇現有濾波器之分接頭之子集(256)。詳言之，假設i指代現有濾波器之特定係數。亦即，現有濾波器h包括係數-M至M，以使得i具有範圍[-M,M]。接著，針對分率像素位置x，若(i+x)%N=0，則來自濾波器之i之係數包括於針對位置x之所產生之濾波器中。注意，可將模運算子%定義為A% B=R，其中A與B為整數值，且R為小於B之非負整數值，以使得針對某一整數值C，A * C+R=B。因此，A % B產生的餘數R值可與-A % B產生的餘數R值不同。
作為一實例，現有增加取樣濾波器h可具有23個係數(例如，M=11)且增加取樣因子可為4，以產生分別與四分之一像素位置、四分之二像素(或半像素)位置及四分之三像素位置相關聯的三個濾波器。於是，與位置x=1(對應於四分之一像素位置)相關聯的濾波器之係數之集合可包括{h[-9]、h[-5]、h[-1]、h[3]、h[7]、h[11]}。與位置x=2(對應於四分之二像素位置)相關聯的濾波器之係數之集合可包括{h[-10]、h[-6]、h[-2]、h[2]、h[6]、h[10]}，且與位置x=3(對應於四分之三像素位置)相關聯的濾波器之係數之集合可包括{h[-11]、h[-7]、h[-3]、h[1]、h[5]、h[9]}。
在一或多個實例中，所描述之功能可實施於硬體、軟體、韌體或其任何組合中。若實施於軟體中，則該等功能可作為一或多個指令或程式碼而儲存於電腦可讀媒體上或經由電腦可讀媒體而傳輸，且藉由基於硬體之處理單元執行。電腦可讀媒體可包括對應於有形媒體之電腦可讀儲存媒體(諸如，資料儲存媒體)或通信媒體，通信媒體包括促進(例如)根據通信協定將電腦程式自一處傳送至另一處之任何媒體。以此方式，電腦可讀媒體通常可對應於(1)非暫時性有形電腦可讀儲存媒體或(2)諸如信號或載波之通信媒體。資料儲存媒體可為可由一或多個電腦或一或多個處理器存取以擷取用於實施本發明中所描述之技術之指令、程式碼及/或資料結構的任何可用媒體。電腦程式產品可包括電腦可讀媒體。
在一些實例中，可進一步改進藉由以上之實例方法產生 的濾波器。舉例而言，對於每一濾波器，可確保係數的總和為一。此可避免引入內插值之DC偏置。作為另一實例，對於原始低通濾波器h[n]，可確保h[0]=1且h[N*n]=0，其中n不等於0。此可避免在濾波時影響x[n]之原始樣本。
為達成實施目的，可將濾波器係數表達為分率，其中所有係數皆具有為2的乘方之公分母。舉例而言，公分母可為32。在執行濾波器時，可將濾波器係數乘以公分母(例如，32)且捨入成最接近的整數。可進行達±1的進一步調整以確保濾波器係數的總和為公分母(例如，32)。
應認識到，雖然關於「巨集區塊」之編碼來論述本文中所揭示之實施例，但本文中所論述之系統及方法可應用於像素之任何合適分割，該分割定義視訊資料之單元。詳言之，術語「區塊」可指代將視訊資料分割成用於處理及編碼之單元的任何合適分割。
藉由實例而非限制，此等電腦可讀儲存媒體可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存器、磁碟儲存器或其他磁性儲存器件、快閃記憶體，或可用以儲存呈指令或資料結構之形式的所要程式碼且可由電腦存取之任何其他媒體。又，任何連接被適當地稱為電腦可讀媒體。舉例而言，若使用同軸電纜、光纖纜線、雙絞線、數位用戶線(DSL)或諸如紅外線、無線電及微波之無線技術而自網站、伺服器或其他遠端源傳輸指令，則同軸電纜、光纖纜線、雙絞線、DSL或諸如紅外線、無線電及微波之 無線技術包括於媒體之定義中。然而，應理解，電腦可讀儲存媒體及資料儲存媒體不包括連接、載波、信號或其他暫態媒體，而是改為針對非暫態、非暫時性有形儲存媒體。如本文中所使用，磁碟及光碟包括緊密光碟(CD)、雷射光碟、光碟、數位影音光碟(DVD)、軟性磁碟及藍光光碟，其中磁碟通常以磁性方式再生資料，而光碟藉由雷射以光學方式再生資料。上述各者之組合亦應包括於電腦可讀媒體之範疇內。
指令可由諸如以下各者之一或多個處理器執行：一或多個數位信號處理器(DSP)、通用微處理器、特殊應用積體電路(ASIC)、場可程式化邏輯陣列(FPGA)或其他等效積體或離散邏輯電路。相應地，如本文中所使用之術語「處理器」可指代前述結構或適於實施本文中所描述之技術的任何其他結構中之任一者。另外，在一些態樣中，可將本文所描述之功能性提供於經組態以用於編碼及解碼的專用硬體及/或軟體模組內，或併入於組合式編碼解碼器中。亦可將該等技術完全實施於一或多個電路或邏輯元件中。
本發明之技術可實施於包括無線手機、積體電路(IC)或一組IC(例如，晶片組)之廣泛多種器件或裝置中。本發明中描述各種組件、模組或單元以強調經組態以執行所揭示技術之器件的功能態樣，但未必需要藉由不同硬體單元實現。實情為，如上文所描述，各種單元可組合於編碼解碼器硬體單元中或由交互操作之硬體單元(包括如上所述之一或多個處理器)的集合結合合適的軟體及/或韌體來提 供。
已描述各種實例。此等及其他實例在以下申請專利範圍之範疇內。
10‧‧‧視訊編碼及解碼系統
12‧‧‧源器件
14‧‧‧目的地器件
16‧‧‧通信頻道
18‧‧‧視訊源
20‧‧‧視訊編碼器
22‧‧‧調變器/解調變器(數據機)
24‧‧‧傳輸器
26‧‧‧接收器
28‧‧‧數據機
30‧‧‧視訊解碼器
32‧‧‧顯示器件
40‧‧‧模式選擇單元
42‧‧‧移動估計單元
44‧‧‧移動補償單元
46‧‧‧框內預測單元
50‧‧‧求和器
52‧‧‧變換單元
54‧‧‧量化單元
56‧‧‧熵編碼單元
58‧‧‧反量化單元
60‧‧‧反變換單元
62‧‧‧求和器
64‧‧‧參考圖框儲存器
70‧‧‧熵解碼單元
72‧‧‧移動補償單元
74‧‧‧框內預測單元
76‧‧‧反量化單元
78‧‧‧反變換單元
80‧‧‧求和器
82‧‧‧參考圖框儲存器
100‧‧‧全像素
102A‧‧‧半像素
102B‧‧‧半像素
102C‧‧‧半像素
104A‧‧‧四分之一像素
104B‧‧‧四分之一像素
104C‧‧‧四分之一像素
104D‧‧‧四分之一像素
104E‧‧‧四分之一像素
104F‧‧‧四分之一像素
104G‧‧‧四分之一像素
104H‧‧‧四分之一像素
104I‧‧‧四分之一像素
104J‧‧‧四分之一像素
104K‧‧‧四分之一像素
104L‧‧‧四分之一像素
106A‧‧‧八分之一像素
106B‧‧‧八分之一像素
106C‧‧‧八分之一像素
106D‧‧‧八分之一像素
106E‧‧‧八分之一像素
106F‧‧‧八分之一像素
106G‧‧‧八分之一像素
106H‧‧‧八分之一像素
106I‧‧‧八分之一像素
106J‧‧‧八分之一像素
106K‧‧‧八分之一像素
106L‧‧‧八分之一像素
106M‧‧‧八分之一像素
106N‧‧‧八分之一像素
106O‧‧‧八分之一像素
106P‧‧‧八分之一像素
106Q‧‧‧八分之一像素
106R‧‧‧八分之一像素
106S‧‧‧八分之一像素
106T‧‧‧八分之一像素
106U‧‧‧八分之一像素
106V‧‧‧八分之一像素
106W‧‧‧八分之一像素
106X‧‧‧八分之一像素
106Y‧‧‧八分之一像素
106Z‧‧‧八分之一像素
106AA‧‧‧八分之一像素
106AB‧‧‧八分之一像素
106AC‧‧‧八分之一像素
106AD‧‧‧八分之一像素
106AE‧‧‧八分之一像素
106AF‧‧‧八分之一像素
106AG‧‧‧八分之一像素
106AH‧‧‧八分之一像素
106AI‧‧‧八分之一像素
106AJ‧‧‧八分之一像素
106AK‧‧‧八分之一像素
106AL‧‧‧八分之一像素
106AM‧‧‧八分之一像素
106AN‧‧‧八分之一像素
106AO‧‧‧八分之一像素
106AP‧‧‧八分之一像素
106AQ‧‧‧八分之一像素
106AR‧‧‧八分之一像素
106AS‧‧‧八分之一像素
106AT‧‧‧八分之一像素
106AU‧‧‧八分之一像素
106AV‧‧‧八分之一像素
110‧‧‧全照度像素位置
112‧‧‧半照度像素位置
114A‧‧‧四分之一照度像素位置
114B‧‧‧四分之一照度像素位置
116‧‧‧全照度像素位置
118A‧‧‧照度移動向量
118B‧‧‧照度移動向量
118C‧‧‧照度移動向量
120‧‧‧全色訊像素位置
122‧‧‧半色訊像素位置
124‧‧‧四分之一色訊像素位置
126A‧‧‧八分之一色訊像素位置
126B‧‧‧八分之一色訊像素位置
128A‧‧‧色訊移動向量
128B‧‧‧色訊移動向量
128C‧‧‧色訊移動向量
圖1為說明一實例視訊編碼及解碼系統的方塊圖，該視訊編碼及解碼系統可利用用於內插色訊移動向量之分率像素位置之值的技術。
圖2為說明可實施用於選擇內插濾波器之技術之一視訊編碼器之一實例的方塊圖。
圖3為說明解碼經編碼之視訊序列之一視訊解碼器之一實例的方塊圖。
圖4為說明針對全像素位置之分率像素位置的概念圖。
圖5A至圖5C為說明照度區塊之像素位置及色訊區塊之相應分率像素位置的概念圖。
圖6為說明用於內插分率像素位置之值以編碼色訊區塊之一實例方法的流程圖。
圖7為說明用於內插分率像素位置之值以解碼色訊區塊之一實例方法的流程圖。
圖8及圖9為說明用於選擇用以計算水平分量與垂直分量兩者之分量貢獻的內插濾波器之方法的流程圖。
圖10為說明用於自現有增加取樣濾波器產生根據本發明之技術而使用的內插濾波器之一實例方法的流程圖。
10‧‧‧視訊編碼及解碼系統
12‧‧‧源器件
14‧‧‧目的地器件
16‧‧‧通信頻道
18‧‧‧視訊源
20‧‧‧視訊編碼器
22‧‧‧調變器/解調變器(數據機)
24‧‧‧傳輸器
26‧‧‧接收器
28‧‧‧數據機
30‧‧‧視訊解碼器
32‧‧‧顯示器件

Claims (21)

  1. 一種編碼視訊資料之方法，該方法包含：基於視訊資料之一照度區塊之一照度移動向量判定視訊資料之一色訊區塊之一色訊移動向量，該照度區塊對應於該色訊區塊，其中該色訊移動向量包含一具有一第一分率部分之水平分量及一具有一第二分率部分之垂直分量，其中該照度移動向量具有一第一準確度，其中該色訊移動向量具有一大於該第一準確度之第二準確度，其中該第一分率部分及該第二分率部分定義一實際分率像素位置，具有該第二準確度之該色訊移動向量指代該實際分率像素位置，且其中該實際分率像素位置係可由具有該第二準確度之一移動向量但不由具有低於該第二準確度之一準確度之一移動向量所識別；基於該水平分量之該第一分率部分及該垂直分量之該第二分率部分從內插濾波器之一集合選擇一或多個內插濾波器，其中內插濾波器之該集合之每一者係與可由具有該第二準確度之一移動向量所識別的一分率像素位置相關聯，使得該等選定內插濾波器對應於該實際分率像素位置，且其中內插濾波器之該集合之每一者包含多於兩個的分接頭；使用該等選定內插濾波器內插由具有該第二準確度之該色訊移動向量所識別的一參考區塊之多個值，其中該參考區塊包含該實際分率像素位置；及使用該參考區塊預測該色訊區塊。
  2. 如請求項1之方法，其中該照度移動向量具有四分之一像素準確度，且其中該色訊移動向量具有八分之一像素準確度。
  3. 如請求項1之方法，其進一步包含僅在完成該參考區塊之該等各別值之內插之後才對由內插所產生之該參考區塊之該等值執行一捨位操作。
  4. 如請求項1之方法，其進一步包含自一現有增加取樣濾波器產生內插濾波器之該集合，以使得該等內插濾波器中之每一者與可由具有該第二準確度之一移動向量所識別的一分率像素位置相關聯。
  5. 如請求項1之方法，其中判定該色訊移動向量包含計算用來編碼一包含該色訊區塊及該照度區塊的巨集區塊之該照度移動向量，且其中預測該色訊區塊包含：基於該色訊區塊與該參考區塊之間的差計算該色訊區塊之一殘餘色訊值；及輸出該殘餘色訊值。
  6. 如請求項1之方法，其中判定該色訊移動向量包含解碼一包含該色訊區塊及該照度區塊的經編碼之巨集區塊之該照度移動向量，且其中預測該色訊區塊包含：解碼該色訊區塊之一殘餘色訊值；及使用該參考區塊及該經解碼之殘餘色訊值來解碼該色訊區塊。
  7. 一種用於編碼視訊資料之裝置，該裝置包含：一記憶體，其經組態以儲存參考圖框資料；及一與該記憶體通信之處理器，該處理器經組態以：基於視訊資料之一照度區塊之一照度移動向量判定視訊資料之一色訊區塊之一色訊移動向量，該照度區塊對應於該色訊區塊，其中該色訊移動向量包含一具有一第一分率部分之水平分量及一具有一第二分率部分之垂直分量，其中該照度移動向量具有一第一準確度，其中該色訊移動向量具有一大於該第一準確度之第二準確度，其中該第一分率部分及該第二分率部分定義一實際分率像素位置，具有該第二準確度之該色訊移動向量指代該實際分率像素位置，且其中該實際分率像素位置係可由具有該第二準確度之一移動向量但不由具有低於該第二準確度之一準確度之一移動向量所識別；基於該水平分量之該第一分率部分及該垂直分量之該第二分率部分從內插濾波器之一集合選擇一或多個內插濾波器，其中內插濾波器之該集合之每一者係與可由具有該第二準確度之一移動向量所識別的一分率像素位置相關聯，使得該等選定內插濾波器對應於該實際分率像素位置，且其中內插濾波器之該集合之每一者包含多於兩個的分接頭；使用該等選定內插濾波器及該參考圖框資料內插由具有該第二準確度之該色訊移動向量所識別的一參考區塊之多個值，其中該參考區塊包含該實際分率像素位 置；及使用該參考區塊預測該色訊區塊。
  8. 如請求項7之裝置，其中該照度移動向量具有四分之一像素準確度，且其中該色訊移動向量具有八分之一像素準確度。
  9. 如請求項7之裝置，其中該處理器係進一步經組態以自一現有增加取樣濾波器產生內插濾波器之該集合，以使得該等內插濾波器中之每一者與可由具有該第二準確度之一移動向量所識別的一分率像素位置相關聯。
  10. 如請求項7之裝置，其中為了預測該色訊區塊，該處理器進一步經組態以：基於該色訊區塊與該參考區塊之間的差計算該色訊區塊之一殘餘色訊值；及輸出該殘餘色訊值。
  11. 如請求項7之裝置，其中為了預測該色訊區塊，該處理器進一步經組態以：根據該參考區塊及一所接收之殘餘色訊值而重建構該色訊區塊。
  12. 一種用於編碼視訊資料之裝置，該裝置包含：用於基於視訊資料之一照度區塊之一照度移動向量判定視訊資料之一色訊區塊之一色訊移動向量之構件，該照度區塊對應於該色訊區塊，其中該色訊移動向量包含一具有一第一分率部分之水平分量及一具有一第二分率部分之垂直分量，其中該照度移動向量具有一第一準確 度，其中該色訊移動向量具有一大於該第一準確度之第二準確度，其中該第一分率部分及該第二分率部分定義一實際分率像素位置，具有該第二準確度之該色訊移動向量指代該實際分率像素位置，且其中該實際分率像素位置係可由具有該第二準確度之一移動向量但不由具有低於該第二準確度之一準確度之一移動向量所識別；用於基於該水平分量之該第一分率部分及該垂直分量之該第二分率部分從內插濾波器之一集合選擇一或多個內插濾波器之構件，其中內插濾波器之該集合之每一者係與可由具有該第二準確度之一移動向量所識別的一分率像素位置相關聯，使得該等選定內插濾波器對應於該實際分率像素位置，且其中內插濾波器之該集合之每一者包含多於兩個的分接頭；用於使用該等選定內插濾波器內插由具有該第二準確度之該色訊移動向量所識別的一參考區塊之多個值之構件，其中該參考區塊包含該實際分率像素位置；及用於使用該參考區塊預測該色訊區塊之構件。
  13. 如請求項12之裝置，其中該照度移動向量具有四分之一像素準確度，且其中該色訊移動向量具有八分之一像素準確度。
  14. 如請求項12之裝置，其進一步包含：用於自一現有增加取樣濾波器產生內插濾波器之該集合，以使得該等內插濾波器中之每一者與可由具有該第二準確度之一移動向量所識別的一分率像素位置相關聯之構件。
  15. 如請求項12之裝置，其中該用於預測該色訊區塊之構件包含：用於基於該色訊區塊與該參考區塊之間的差計算該色訊區塊之一殘餘色訊值之構件；及用於輸出該殘餘色訊值之構件。
  16. 如請求項12之裝置，其中該用於預測該色訊區塊之構件包含：用於根據該參考區塊及一所接收之殘餘色訊值而重建構該色訊區塊之構件。
  17. 一種包含一非過渡電腦可讀媒體之電腦程式產品，該電腦可讀媒體儲存有指令，該等指令在執行時使一處理器進行以下操作：基於視訊資料之一照度區塊之一照度移動向量判定視訊資料之一色訊區塊之一色訊移動向量，該照度區塊對應於該色訊區塊，其中該色訊移動向量包含一具有一第一分率部分之水平分量及一具有一第二分率部分之垂直分量，其中該照度移動向量具有一第一準確度，其中該色訊移動向量具有一大於該第一準確度之第二準確度，其中該第一分率部分及該第二分率部分定義一實際分率像素位置，具有該第二準確度之該色訊移動向量指代該實際分率像素位置，且其中該實際分率像素位置係可由具有該第二準確度之一移動向量但不由具有低於該第二準確度之一準確度之一移動向量所識別；基於該水平分量之該第一分率部分及該垂直分量之該 第二分率部分從內插濾波器之一集合選擇一或多個內插濾波器，其中內插濾波器之該集合之每一者係與可由具有該第二準確度之一移動向量所識別的一分率像素位置相關聯，使得該等選定內插濾波器對應於該實際分率像素位置，且其中內插濾波器之該集合之每一者包含多於兩個的分接頭；使用該等選定內插濾波器內插由具有該第二準確度之該色訊移動向量所識別的一參考區塊之多個值，其中該參考區塊包含該實際分率像素位置；及使用該參考區塊預測該色訊區塊。
  18. 如請求項17之電腦程式產品，其中該照度移動向量具有四分之一像素準確度，且其中該色訊移動向量具有八分之一像素準確度。
  19. 如請求項17之電腦程式產品，其進一步包含使該處理器進行如下操作之指令：自一現有增加取樣濾波器產生內插濾波器之該集合，以使得該等內插濾波器中之每一者與可由具有該第二準確度之一移動向量所識別的一分率像素位置相關聯。
  20. 如請求項17之電腦程式產品，其中使該處理器預測該色訊區塊之該等指令包含使該處理器進行以下操作之指令：基於該色訊區塊與該參考區塊之間的差計算該色訊區塊之一殘餘色訊值；及輸出該殘餘色訊值。
  21. 如請求項17之電腦程式產品，其中使該處理器預測該色訊區塊之該等指令包含使該處理器進行如下操作之指令：根據該參考區塊及一所接收之殘餘色訊值而重建構該色訊區塊。
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