TWI605705B - 位元流解碼方法與位元流解碼電路 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種位元流解碼方法與相關位元流解碼電路，且特別是有關於一種時域可適(temporal scalable)之視訊位元流解碼方法與相關位元流解碼電路，可減輕解碼負擔，並流暢地播放視訊。
視訊可表達豐富生動的視覺資訊，視訊播放功能也成為現代電子產品的發展重點。視訊是由一系列依序排列的畫面(frame)所形成；為方便視訊的儲存及傳輸，視訊中的諸畫面會被編碼至一位元流中。要實現視訊播放功能，就要先由位元流中解碼出各個畫面才能予以播放。
視訊解碼可由硬體或軟體的解碼器執行，而解碼器的解碼能力受限於其規格，若視訊的畫面更新率超過解碼器的規格，則無法流暢地播放視訊。舉例而言，規格為60fps(frame per second)的解碼器代表該解碼器一秒最多只能解出60個畫面，而畫面更新率為120fps的視訊對規格為60fps的解碼器即為逾越規格的視訊(over-spec)；若用規格為60fps的解碼器解碼畫面更新率為120fps的視訊，則無法流暢地播放視訊。再者，即使某一視訊並未逾越解碼器的規格而得以被播放，若播放時有其他軟體(如前景應用程式)或韌體要求解碼器釋出或停用部份系統資源，則解碼器的解碼能力也會受影響，單位時間中可解碼的畫面會連帶變少。
本發明可適當地在逾越規格的視訊中選出哪些畫面
可被棄置而不予解碼，使逾越規格的視訊仍能被流暢地播放，實現時域可適性。本發明的目的之一係提供一種位元流解碼方法，包括：藉由剖析(parsing)該位元流中之一目前畫面的標頭獲得該目前畫面之一播放順序，其中該目前畫面屬於一群組；以及，根據該目前畫面之該播放順序，判斷解碼該目前畫面或棄置(drop)該目前畫面而不予解碼。其中，根據該目前畫面之該播放順序並判斷解碼該目前畫面或棄置該目前畫面而不予解碼之步驟包含：根據該目前畫面之該播放順序，判斷該目前畫面之播放順序是否晚於該群組中各個先前畫面的播放順序；並且，根據該目前畫面之播放順序晚於該群組中各個先前畫面的播放順序之一判斷結果，解碼該目前畫面。
該方法可更包含：藉由剖析該位元流中之一目前畫面的標頭獲得該目前畫面之一或多個參考畫面；根據該目前畫面之該一或多個參考畫面，判斷解碼該目前畫面或棄置該目前畫面而不予解碼。其中，根據該目前畫面之該一或多個參考畫面判斷解碼該目前畫面或棄置該目前畫面而不予解碼之步驟包含；根據該目前畫面之該一或多個參考畫面，判斷該目前畫面是否一併參考該群組中前一播放順序之畫面與後一播放順序之畫面；根據該目前畫面一併參考該群組中前一播放順序之畫面與後一播放順序之畫面之一判斷結果，棄置該目前畫面而不予解碼。根據該目前畫面之該播放順序判斷解碼該目前畫面或棄置該目前畫面而不予解碼之步驟可更包含：根據該目前畫面之該播放順序，判斷該目前畫面的播放順序是否為一數值的整數倍；根據該目前畫面的播放順序為該數值的整數倍之一判斷結果，解碼該目前畫面；根據該目前畫面的播放順序非為該數值的整數倍之一判斷結果，棄置該目前畫面而不予解碼。
本發明的目的之一係提供一種位元流解碼電路，包括一控制單元與一解碼器，耦接於該控制單元。控制單元可控制解碼器的運作，以實現本發明的方法。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳範例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
v0‧‧‧視訊
p1-p2、0-119、pg1-pg2‧‧‧畫面
g1-g2‧‧‧群組
b2-b9‧‧‧位元流
s2a-s2c、s3a-s3c、s4a-s4b、s5a-s5c、s6a-s6c、s7a-s7b‧‧‧結構
500‧‧‧電視控制晶片
510‧‧‧位元流解碼電路
512‧‧‧控制單元
514‧‧‧解碼器
520‧‧‧位元流暫存器
530‧‧‧後續電路
1000‧‧‧流程
1010-1050、1110-1150‧‧‧步驟
第1圖示意一視訊與其群組。
第2圖至第8圖示意各種相互參考結構的範例，可用以將第1圖視訊編碼為位元流。
第9圖示意的是依據本發明一範例的位元流解碼電路。
第10圖示意的是依據本發明一範例的流程。
第11圖示意的是第10圖中相關步驟的運作。
本發明可適當地在逾越規格的視訊中選出哪些畫面可被棄置而不予解碼，使逾越規格的視訊仍能被流暢地播放，實現時域可適性。請參考第1圖，第1圖示意一視訊v0，其可由一系列畫面依序排列所形成，例如畫面p1、p2、pg1與pg2等。要播放視訊v0時也是依相同順序顯示各畫面；換言之，視訊v0中的各畫面會對應一播放順序。在視訊v0中的畫面可形成一或多個群組，如群組g1與g2；各個群組可包括一或多個播放順序連續的畫面。舉來來說，群組g1包含多個播放順序連續的畫面，其中畫面pg1為群組g1中播放順序最早的畫面，群組g2包含多個播放順序連續的畫面，其中畫面pg2為群組g2中播放順序最早的畫面。
視訊v0可依照畫面間的交互參考結構而被編碼為位元流。在現代的視訊編解碼標準(如MPEG4、H.264及/或H.265等)中，在編碼一畫面時可以不參考其他畫面、可以只參考一個播放順序在前的畫面、或者同時參考一個播放順序在前的畫面與一個播放順序在後的畫面。畫面間相互參考的關係會影響各畫面在位元流中的順序。
延續第1圖，請參考第2圖至第7圖；第2圖至第
7圖舉例示意各種參考結構。為方便說明，以下會以「畫面i」代表「播放順序為i的畫面」；各群組中播放順序最早的畫面為畫面0，播放順序緊接在後的畫面為畫面1，以此類推。各畫面的播放順序可由播放順序計數值(POC，picture order count)得知。在實務上，對播放順序緊鄰的前後兩畫面而言，兩者的播放順序計數值可以是遞增1或遞增2，但為方便說明，此兩畫面的播放順序會被視為以1遞增。
如第2圖所示，群組g1係依據「二畫面為一單位」的規律結構(如結構s2a、s2b與s2c)而被編碼為一位元流b2。在結構s2a中，畫面1有兩個箭頭分別指向畫面0與2，代表畫面1為雙向預測畫面(B畫面)，其被編碼時會同時參考畫面0與2。另一方面，畫面2有一個箭頭指向畫面0，代表畫面2為單向預測畫面(P畫面)，其被編碼時只參考畫面0。因應結構s2a的相互參考關係，在位元流b2中，編碼後的畫面0與2會排列在畫面1之前；當解碼器解碼位元流b2時，便可依序先解碼出畫面0，再參考畫面0解碼出2，再參考畫面0與2解碼出畫面1。在結構s2b中，畫面3參考畫面2與4，故畫面4會在位元流b2中排列在畫面3之前。在結構s2c中，畫面5參考畫面4與6，故畫面6會在位元流b2中排列在畫面5之前。
編碼後畫面在位元流中的順序可稱為解碼順序。由第2圖可知，解碼順序不會等於播放順序。
在第2圖的例子中，結構s2a、s2b與s2c為相同的結構，因為其交互參考關係均符合相同的參考態樣，即：「畫面(2i)參考畫面(2i-2)，畫面(2i-1)參考畫面(2i-2)與畫面(2i)」。
第3圖中，群組g1中的畫面係依據「三畫面為一單位」的規律結構(如結構s3a、s3b與s3c)而被編碼為位元流b3；結構s3a、s3b與s3c為相同的結構，因為其交互參考關係均符合相同的參考態樣，即：「畫面(3i)參考畫面(3i-3)，畫面(3i-2)參考畫面(3i-3)與畫面(3i)，畫面(3i-1)參考畫面(3i-3)與
畫面(3i)」。
類似第2圖與第3圖，在第4圖中，群組g1中的畫面係依據「四畫面為一單位」的規律結構(如結構s4a與s4b)而被編碼為位元流b4。
在第5圖中，群組g1中的畫面係依據「四畫面為一單位」的四雙元(dyadic)規律結構(如結構s5a、s5b與s5c)而被編碼至位元流b5。結構s5a、s5b與s5c是相同的，具有共通的參考態樣：畫面(4i)參考畫面(4i-4)、畫面(4i-2)參考畫面(4i)與畫面(4i-4)、畫面(4i-3)參考畫面(4i-4)與畫面(4i-2)、畫面(4i-1)參考畫面(4i-2)與畫面(4i)。
在第6圖中，群組g1中的畫面係依據「八畫面為單位」的八雙元規律結構(如結構s6a、s6b與s6b)而被編碼至位元流b6。
在第7圖中，群組g1中的畫面係依據「十六畫面為一單位」的十六雙元規律結構(如結構s7a與s7b)而被編碼至位元流b7。
同一群組的畫面可依據重複的同一種結構(如第2圖至第7圖的例子)而被編碼至位元流中，也可以有部份畫面是以不同結構被編碼至位元流中。請參考第8圖，其係舉例說明混合不同結構的編碼。在第8圖例子中，群組g1有畫面0至畫面119，畫面0至112是重複以八畫面為一單位的八雙元結構s6a、s6b等至s6c被編碼至位元流b8中；畫面112至116以四畫面為一單位的四雙元結構(如結構s5a)被編碼至位元流b8中；畫面116至118以兩畫面為一單位的結構(如結構s2a)被編碼至位元流b8中；畫面119可自成一結構。
請參考第9圖，第9圖示意的是依據本發明一範例的位元流解碼電路510。位元流解碼電路510可包括一控制單元512與一解碼器514；控制單元512耦接於解碼器514。舉例而言，位元流解碼電路510可被包含於一電視控制晶片500中。控制單
元512可為一邏輯運算與執行單元，可執行軟體或韌體，據以控制解碼器514。解碼器514可為一硬體電路；在控制單元512的控制下，解碼器514可自電視控制晶片500中之一位元流暫存器520存取一位元流中的畫面，並解碼出位元流中的畫面以供電視控制晶片500中之後續電路530進行後續處理(post processing)後，輸出至螢幕(未繪示)以進行播放，其中後續處理可以包括：對畫面進行時域濾波、加入特效、合成、剪輯、縮放、調整速度(例如插補畫面以改為慢動作視訊)等等。其中，位元流例如可以包括第1圖至第8圖的位元流b2、b3、b4、b5、b6、b7或/及b8。當位元流的畫面更新率逾越解碼器514的解碼規格，以及/或者，當解碼器514需釋出或停用系統資源而影響其解碼能力時，控制單元512可執行如第10圖所示之流程1000，以適當地棄置位元流中某些畫面而不予解碼，使位元流中的視訊仍可被播放。流程1000將詳述如下。
步驟1010：剖析一位元流中之一畫面的標頭以獲得其播放順序與其參考畫面。以第6圖為例，假設一位元流包括位元流b6，一範例中，控制單元512可自電視控制晶片500中之位元流暫存器520存取畫面0的標頭，並剖析畫面0的標頭以獲得畫面0之播放順序為0與其未參考任何畫面；另一範例中，控制單元512可自電視控制晶片500中之位元流暫存器520存取畫面8，並剖析畫面8的標頭以獲得畫面8之播放順序為8，以及畫面8的參考畫面為畫面0；另一範例中，控制單元512可自電視控制晶片500中之位元流暫存器520存取畫面4，並剖析畫面4的標頭以獲得畫面4之播放順序為4，以及畫面4的參考畫面為畫面0與畫面8，以此類推。
步驟1020：根據該畫面之播放順序判斷其為一主畫面。在一範例中，若目前畫面之播放順序晚於前一主畫面的播放順序，則判斷目前畫面為一主畫面。以第6圖為例，假設位元流包括位元流b6，控制單元512會依照解碼順序(畫面0、8、4、
2、1、3、…)分別判斷位元流中的各畫面是否為一主畫面。首先，控制單元512會判斷畫面0為一第一主畫面，由於畫面0沒有前一主畫面可供比較；接下來，控制單元512判斷畫面8為一第二主畫面，因為畫面8的播放順序晚於前一主畫面0的播放順序；接下來，控制單元512不會判斷畫面4為一主畫面，因畫面4的播放順序並未晚於前一主畫面8的播放順序。同理，後續畫面2、1、3、6、5、7都不會被判斷為主畫面，因畫面其播放順序均未晚於前一主畫面8的播放順序；接著，控制單元512會判斷畫面16為一第三主畫面，因為畫面16的播放順序晚於前一主畫面8的播放順序。總結來說，在位元流b6中，畫面0、8、16會被分別判斷為第一主畫面、第二主畫面及第三主畫面。
步驟1030：在該畫面被判斷為一主畫面後，根據該畫面之播放順序判斷該位元流處於一穩定狀態。在一範例中，若第三主畫面與第二主畫面間的播放順序差異，相等於第二主畫面與其第一主畫面間的播放順序差異，則判斷該位元流處於一穩定狀態。承上例，在畫面16被判斷為一第三主畫面後，由於第三主畫面16與第二主畫面8間之播放順序差異8(16-8)，相等於第二主畫面8與第一主畫面間0的播放順序差異8(8-0)，因此控制單元512會判斷位元流處於一穩定狀態。
步驟1040：在該位元流被判斷處於穩定狀態後，預測該位元流適用之可棄模式。在一範例中，若第二主畫面與第三主畫面間的畫面(不包含第二主畫面與第三主畫面)中，播放順序為一數值K的倍數的畫面均未參考播放順序不為數值K的倍數的畫面中任一畫面，則預測該位元流適用1/K可棄模式，1/K可棄模式代表每K個畫面中可以只解碼其中之一，其他則不予解碼。承上例，並以數值K=2為例，位元流被判斷處於穩定狀態後，第二主畫面8與第三主畫面間16的畫面1~7中，播放順序為2的倍數的畫面有畫面2、4、6，播放順序不為2的倍數的畫面有畫面1、3、5、7，由於畫面2之參考畫面為畫面0、4，畫面4
之參考畫面為畫面0、8，畫面6之參考畫面為畫面4、8，換句話說，播放順序為2的倍數的畫面2、4、6均未參考播放順序不為2的倍數的畫面1、3、5、7中任一畫面，因此控制單元512可預測該位元流適用1/2可棄模式，換句話說，即使解碼器514僅解碼該位元流中一半的畫面，而不解碼另一半的畫面，亦不會使得視訊無法播放。
須注意的是，在控制單元512預測出位元流適用之可棄模式前，控制單元512會對位元流中之所有畫面進行解碼。承上例，在控制單元512根據畫面16預測出位元流適用之可棄模式前，控制單元512會控制解碼器514對畫面0~8與畫面16進行解碼。
步驟1050：在預測的可棄模式下，判斷解碼或棄置該位元流中之另一畫面。在一範例中，請參閱第11圖，若一目前畫面被判斷為一主畫面(步驟1110)，則解碼該畫面(步驟1120)；承上例，控制單元512根據畫面0、8、4、…、16預測位元流可適用於1/2可棄模式後，在位元流接下來的畫面12、10、9、…、24中，由於畫面24的播放順序晚於前一主畫面16的播放順序，因此控制單元512會判斷畫面24為一主畫面，進而控制解碼器514對畫面24進行解碼。
若一畫面未被判斷為一主畫面(步驟1110)，且一併參考其前一播放順序與後一播放順序的畫面(步驟1130)，則棄置該畫面而不予解碼(步驟1140)；承上例，控制單元512根據畫面0、8、4、…、16預測位元流可適用於1/2可棄模式後，位元流接下來的畫面12、10、9、…、24中，畫面9、11、13、15的播放順序均未晚於前一主畫面16的播放順序，因此控制單元512不會判斷畫面9、11、13、15為主畫面，又畫面9之參考畫面為畫面8與畫面10，畫面11之參考畫面為畫面10與畫面12，畫面13之參考畫面為畫面12與畫面14，畫面15之參考畫面為畫面14與畫面16，換句話說，畫面9、11、13、15均一併參考
其前一播放順序與後一播放順序的畫面，因此控制單元512會控制解碼器514棄置畫面9、11、13、15而不予解碼。
若一畫面未被判斷為一主畫面(步驟1110)，未一併參考其前一播放順序與後一播放順序的畫面(步驟1130)，且其播放順序為數值K的整數倍(步驟1150)，則解碼該畫面(步驟1120)；承上例，控制單元512根據畫面0、8、4、…、16預測位元流可適用於1/2可棄模式後，位元流接下來的畫面12、10、9、…、24中，畫面10、12、14的播放順序均未晚於前一主畫面16的播放順序，因此控制單元512不會判斷畫面10、12、14為主畫面，又畫面10之參考畫面為畫面8與畫面12(非畫面9與畫面11)，畫面12之參考畫面為畫面8與畫面16(非畫面11與畫面13)，畫面14之參考畫面為畫面12與畫面16(非畫面13與畫面15)，換句話說，畫面10、12、14均未一併參考其前一播放順序與後一播放順序的畫面，因此控制單元512會控制解碼器514對畫面24進行解碼。
綜上所述，控制單元512根據畫面0、8、4、…、16預測位元流可適用於1/2可棄模式後，位元流接下來的畫面12、10、9、…、24經過如第11圖所示的流程1100後，控制單元512會控制解碼器514對畫面10、12、14、24解碼，並棄置畫面9、11、13、15而不予解碼。由第6圖可知，畫面10、12、14、24均未參考畫面9、11、13、15，因此即使棄置了畫面9、11、13、15而不予解碼，亦不會造成畫面10、12、14、24無法解碼。如此一來，解碼器514可解碼其畫面更新率為解碼器514的規格兩倍的視訊，例如，規格為60fps的解碼514便可解碼畫面更新率為120fps的視訊，使畫面更新率為120fps的視訊仍可被播放，實現了時域可適性。
綜上所述，雖然本發明已以較佳範例揭露如上，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。
1050、1110-1150‧‧‧步驟
Claims (8)
- 一種位元流解碼方法，該位元流包含複數個畫面，該方法包含：藉由剖析該位元流中之一目前畫面的標頭獲得該目前畫面之一播放順序，其中該目前畫面屬於一群組；判斷該目前畫面之播放順序是否晚於該群組中解碼順序上各個先前畫面的播放順序；以及根據該目前畫面之播放順序晚於該群組中各個先前畫面的播放順序之一判斷結果，解碼該目前畫面。
- 一種位元流解碼方法，該位元流包含複數個畫面，該方法包含：藉由剖析該位元流中之一目前畫面的標頭獲得該目前畫面之一播放順序，其中該目前畫面屬於一群組；藉由剖析該位元流中之一目前畫面的標頭獲得該目前畫面之一或多個參考畫面；判斷該目前畫面是否一併參考該群組中前一播放順序之畫面與後一播放順序之畫面；以及根據該目前畫面一併參考該群組中前一播放順序之畫面與後一播放順序之畫面之一判斷結果，棄置該目前畫面而不予解碼。
- 一種位元流解碼方法，該位元流包含複數個畫面，該方法包含：藉由剖析該位元流中之一目前畫面的標頭獲得該目前畫面之一播放順序，其中該目前畫面屬於一群組；根據該目前畫面之該播放順序，判斷該目前畫面的播放順序是否為一數值的整數倍，其中該數值為一正整數；以及根據該目前畫面的播放順序為該數值的整數倍之一判斷結 果，解碼該目前畫面。
- 一種位元流解碼方法，該位元流包含複數個畫面，該方法包含：藉由剖析該位元流中之一目前畫面的標頭獲得該目前畫面之一播放順序，其中該目前畫面屬於一群組；根據該目前畫面之該播放順序，判斷該目前畫面的播放順序是否為一數值的整數倍，其中該數值為一正整數；以及根據該目前畫面的播放順序非為該數值的整數倍之一判斷結果，棄置該目前畫面而不予解碼。
- 一種位元流解碼電路，包含：一解碼器，可存取一位元流，該位元流包含複數個畫面；以及一控制單元，耦接該解碼器，並執行下列步驟：藉由剖析該位元流中之一目前畫面的標頭獲得該目前畫面之一播放順序，其中該目前畫面屬於一群組；判斷該目前畫面之播放順序是否晚於該群組中解碼順序上各個先前畫面的播放順序；以及根據該目前畫面之播放順序晚於該群組中各個先前畫面的播放順序之一判斷結果，控制該解碼器解碼該目前畫面。
- 一種位元流解碼電路，包含：一解碼器，可存取一位元流，該位元流包含複數個畫面；以及一控制單元，耦接該解碼器，並執行下列步驟：藉由剖析該位元流中之一目前畫面的標頭獲得該目前畫面之一播放順序，其中該目前畫面屬於一群組；藉由剖析該位元流中之一目前畫面的標頭獲得該目前畫面之一或多個參考畫面； 判斷該目前畫面是否一併參考該群組中前一播放順序之畫面與後一播放順序之畫面；以及根據該目前畫面一併參考該群組中前一播放順序之畫面與後一播放順序之畫面之一判斷結果，棄置該目前畫面而不予解碼。
- 一種位元流解碼電路，包含：一解碼器，可存取一位元流，該位元流包含複數個畫面；以及一控制單元，耦接該解碼器，並執行下列步驟：藉由剖析該位元流中之一目前畫面的標頭獲得該目前畫面之一播放順序，其中該目前畫面屬於一群組；根據該目前畫面之該播放順序，判斷該目前畫面的播放順序是否為一數值的整數倍，其中該數值為一正整數；以及根據該目前畫面的播放順序為該數值的整數倍之一判斷結果，控制該解碼器解碼該目前畫面。
- 一種位元流解碼電路，包含：一解碼器，可存取一位元流，該位元流包含複數個畫面；以及一控制單元，耦接該解碼器，並執行下列步驟：藉由剖析該位元流中之一目前畫面的標頭獲得該目前畫面之一播放順序，其中該目前畫面屬於一群組；根據該目前畫面之該播放順序，判斷該目前畫面的播放順序是否為一數值的整數倍，其中該數值為一正整數；以及根據該目前畫面的播放順序非為該數值的整數倍之一判斷結果，棄置該目前畫面而不予解碼。
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