专利名称：适应性滤波器的制作方法
适应性滤波器相关申请交叉引用本申请案主张2009年3月16日申请的第12/405，216号美国专利申请案的优先权，该申请案的全文以引用的方式并入到本文中。本申请案还主张2008年9月25日申请的第61/099，981号美国专利申请案的优先权，该申请案的全文以引用的方式并入到本文中。
背景技术：
现今的视频编码方法运用了相当多元的技术，例如使用移动估测(motion estimation)、移云力补偿(motion compensation)、去区块(deblocking)、滤波处理 (filtering)等技术于视频压缩中，传统的编码方法使用了差分编码回路(differential coding loop)，其中一视频画面会被分割成不同区块，接着经过预测编码(prediction coding)而被重建(reconstruction)，并做为下一个画面经过预测编码时的参考画面。近来编码技术已发展至利用内嵌式Wiener滤波器以进一步改善编码画面的品质，Wiener滤波器能够减少原始信号与受到杂讯干扰的信号(因编码过程而造成一蕴含误差的信号)之间的误差，Wiener滤波器首先使用一个自相关矩阵与多个互相关向量来估测滤波器参数，此估测通常在去区块步骤之后进行，请参考图1，图1系为一个包含一适应性回路滤波器(adaptive loop filter)于差分编码回路中的传统视频编码器的简化方块示意图，该视频编码器100包含有一移动估测/移动补偿(motion estimation/ motion compensation,ME/MC)单元 110、一个画面内预测(intra prediction)单元 105、一巨集区块模式决策(macroblock mode decision)的单元155、一变换/量化(transform/ quantization, T/Q)单 ju 140、 一反变换 / 反量化(inverse transform/inverse quantization, IT/IQ) ^-jt 145> —(reconstruction unit) 135> — ^ g ^ Jp. 元130、一熵编码(entropy coding)单元150、一滤波器参数估测器(filter parameter estimator) 125、一适应性回路滤波器(adaptive loop filter) 120以及一参考画面缓冲器(reference picture buffer) 115，滤波器参数估测器125会建构复数个Wiener-Hopf 方程式并求出其解以估测复数个滤波器参数，此方程式系由存取一原始画面(从输入端) 与一去区块画面(从去区块单元130)而建构，用于计算该去区块信号(即一个待滤信号) 的自相关性以及该原始信号(从输入端)与该去区块信号的互相关性，其中该两种存取为同时完成，这是所谓的第一阶段(first pass)，该Wiener滤波器参数接着会被应用至该去区块画面以产生一误差较小的信号，这是所谓的第二阶段(second pass)，该产生信号接着会被写入参考画面缓冲器120，其储存了供复数个后续画面参考的复数个重建画面，图2说明了这些程序，由该图可知，对于单一画素，此传统的二段式(two-pass)程序需要三次读取操作以及一次写入操作，由于这些程序需要频繁地存取动态随机存取存储器(dynamic random access memory, DRAM),因此将增力口编码延迟(encoding latency)。图11系为一个包含一适应性回路滤波器于差分编码回路中的传统视频解码器的简化方块示意图，此视频解码器1100包含有一移动补偿单元1120、一画面内预测单元1115、一反变换/反量化单元1110、一重建单元1135、一去区块单元1140、一熵解码(entropy decoding)单元1105、一适应性回路滤波器1130以及一参考画面缓冲器1125。Wiener滤波法亦可应用于画面间预测(inter prediction)步骤，请参考图3，图 3系为一个包含一适应性插补滤波器(adaptive interpolation filter)于差分编码回路中的传统视频编码器的简化方块示意图，此视频编码器300包含有一移动估测/移动补偿单元310、一画面内预测单元305、一巨集区块模式决策的单元355、一变换/量化单元340、 一反变换/反量化单元；345、一重建单元335、一去区块单元330、一熵编码单元350、一滤波器参数估测器325、一适应性插补滤波器320以及一参考画面缓冲器315，该滤波器参数估测器可计算出复数个最佳滤波器参数，而该适应性插补滤波器则减少一个原始信号与一个预测信号之间的误差，对于一个目前画面(current picture)来说，其复数个最佳滤波器参数在初始时是未知的，该滤波器参数估测器藉由计算该预测信号(即一个待滤信号)的自相关性以及该原始信号(从输入端)与该预测信号(从巨集区块模式决策的输出端)的互相关性来建构复数个Wiener-Hopf方程式，其中该预测信号系由辅以事先定义的判定标准六阀滤波器系数(predefined standard 6-tap filter coefficients)插补复数个参考画面而取得，然后该滤波器参数估测器解出该复数个方程式并得到复数个最佳滤波器参数， 这是所谓的第一阶段，接着会再度辅以该复数个最佳滤波器参数来插补及对该目前画面的该复数个参考画面进行滤波处理以供移动估测/移动补偿，这是所谓的第二阶段，该第二阶段可以重复进行直到最佳滤波器参数收敛为止，图4说明了这些程序，由图4所示的流程图可知，该传统多阶段程序需要执行移动估测/移动补偿两次以上，编码延迟与复杂度 (complexity)都会大幅增加。图12系为一个包含一适应性插补滤波器于差分编码回路中的传统视频解码器的简化方块示意图，此视频解码器1200包含有一移动补偿单元1220、一画面内预测单元 1215、一反变换/反量化单元1210、一重建单元1235、一去区块单元1M0、一熵解码单元 1205、一适应性插补滤波器1225 ；以及一个参考画面缓冲器1230。
发明内容
因此，本发明的一目的在于提供一种视频编码装置及方法，以减少每个像素存取动态随机存取存储器的数量，减少编码延迟与计算复杂度。利用适应性回路滤波操作来将视频数据编码的视频编码器，包含有一预测单元， 用于依据至少一原始视频数据与至少一重建视频数据来进行预测以产生复数个预测取样值；一重建单元，耦接于该预测单元，并且用于重建该复数个预测取样值来形成该重建视频数据；一参考画面缓冲器，用于储存该重建视频数据与相对应的复数个滤波器参数来作为一参考视频数据；一滤波器参数估测器，耦接于该重建单元与参考画面缓冲器之间，并且用于依据一目前画面之该原始视频数据与该目前画面之该重建视频数据来估测复数个滤波器参数；以及一适应性回路滤波器，耦接于该参考画面缓冲器与该预测单元之间，并且用于依据对应于复数个参考画面之已储存的该复数个滤波器参数来对该复数个参考画面进行滤波处理。视频数据编码方法，包含有依据至少一原始视频数据与至少一重建视频数据来进行预测以产生复数个预测取样值；重建该复数个预测取样值来形成该重建视频数据；依据一目前画面之该原始视频数据与该目前画面之该重建视频数据取样值来估测复数个滤波器参数；从一参考画面缓冲器中读取一先前画面之该重建视频数据，以对一编码序列中储存的该先前画面之该重建视频数据进行滤波处理，并且对于该目前画面之该原始视频数据与该编码序列中储存的该先前画面中已经被滤波处理过的该重建视频数据之间进行一移动估测操作；以及利用该编码序列中储存的该先前画面的该复数个估测的滤波器参数来对该编码序列中储存的该先前画面的该重建视频数据进行滤波处理，其中该编码序列中储存的该先前画面的已经被滤波处理过的该重建视频数据系用于该移动估测操作。将该已编码的视频数据解码的视频解码器，包含有一熵解码单元，用于解析一编码位流；一预测单元，用于依据该熵解码单元来进行复数次预测操作；一重建单元，耦接于该预测单元，并且用于重建复数个预测取样值来形成一重建视频数据；一参考画面缓冲器， 用于储存该重建视频数据与该熵解码单元提供的相对应的已解码的复数个滤波器参数来作为一参考视频数据；以及一适应性回路滤波器，耦接于该参考画面缓冲器与该预测单元之间，并且用于依据相对应的复数个参考画面的已储存的该复数个滤波器参数来对复数个参考画面进行滤波处理。视频数据解码方法，包含有对一位流进行熵解码处理以产生复数个熵解码结果； 依据该复数个熵解码结果来进行复数次预测操作；重建复数个预测取样值来形成一重建视频数据；从一参考画面缓冲器中读取一先前画面的该重建视频数据，以对一编码序列中储存的该先前画面的该重建视频数据进行滤波处理，并且对于一目前画面的该原始视频数据与该编码序列中储存的该先前画面中已经被滤波处理过的该重建视频数据之间进行一移动估测操作；以及利用该编码序列中储存的该先前画面的该复数个估测的滤波器参数来对该编码序列中储存的该先前画面的该重建视频数据进行滤波处理，其中该编码序列中储存的该先前画面的已经被滤波处理过的该重建视频数据系在不写入一存储器的状态下用于该移动估测操作。本领域技术人员阅读完下述在不同图形和绘图中展示的较佳实施例的详细说明后，将非常容易理解本发明的上述目的和其他目的。
图1系为传统的适应性回路滤波操作的视频编码器的简化方块示意图。图2系为图1中所示的视频编码器存取动态随机存取存储器的简化方块示意图。图3系为习知适应性插补滤波操作的视频编码器的简化方块示意图。图4系为图3中所示的视频编码器处理流程示意图。图5系为本发明的视频编码器的一第一实施例的简化方块示意图。图6系为图5中所示的视频编码器存取动态随机存取存储器的简化方块示意图。图7系为本发明的视频编码器的一第二实施例的简化方块示意图。图8系为图7中所示的视频编码器存取动态随机存取存储器的简化方块示意图。图9系为本发明的视频编码器的一第三实施例的简化方块示意图。图10系为图9中所示的视频编码器处理流程示意图。图11系为图1中所示的习知适应性回路滤波操作的视频解码器的简化方块示意图。图12系为图3中所示的习知适应性插补滤波操作的视频解码器的简化方块示意图。图13系为本发明的视频解码器的一第四实施例的简化方块示意图。图14系为本发明的视频解码器的一第五实施例的简化方块示意图。图15系为本发明的视频解码器的一第六实施例的简化方块示意图。
具体实施例方式本发明目的在于提供一种在视频编码中，存取动态随机存取存储器的次数少于传统的两段式滤波程序的适应性滤波器。本发明另提供多种可减少编码延迟与计算复杂度的视频数据编码方法。请参考图5，图5系为本发明的一第一实施例中包含一适应性滤波器的一视频编码器500的简化方块示意图，视频编码器500包含有一移动估测/移动补偿单元510、一画面内预测单元505、一巨集区块模式决策的单元555、一参考画面缓冲器520、一适应性回路滤波器515、一滤波器参数估测器525、一重建单元535、一去区块单元530、一变换/量化单元M0、一反变换/反量化单元M5以及一个熵编码单元550，由该图可知，该适应性滤波器可分为两部分第一部分为滤波器参数估测器525，其耦接于去区块单元530与参考画面缓冲器520之间；第二部分为适应性回路滤波器515，其耦接于参考画面缓冲器520与移动估测/移动补偿单元510之间，由于欲移动估测/移动补偿的像素数据是暂存在芯片上，所以当一动态随机存取存储器存取时，可以同时执行移动估测/移动补偿。滤波器参数估测器525存取一去区块画面与一原始画面后，解复数个 Wiener-Hopf方程式，接着将所得的复数个滤波器参数写入画面缓冲器520，虽然该参考画面缓冲器通常以一动态随机存取存储器来实现，也可用一内部存储器来储存该复数个滤波器参数，例如一快取存储器(cache)、一静态随机存取存储器(static random access memory, SRAM)或是复数个寄存器(register)。用于复数个一维(one-dimension, 1-D)或二维(two—dimension, 2—D)有限脉冲响应(finite pulse response, FIR)滤波器的Wiener-Hopf方程式，可以利用先产生具有复数个区块像素(亦即一待滤信号)的一自相关矩阵以及在该复数个原始像素与该复数个去区块像素之间的一互相关向量来求解，该复数个滤波器参数系由解出该复数个 Wiener-Hopf方程式而算出，而此时该去区块画面也已经被写入至参考画面缓冲器520，并且该复数个滤波器参数连同其对应画面也会被储存于参考画面缓冲器520中，在一实施例中，一旦一参考画面由参考画面缓冲器520移除时，该参考画面所对应的复数个滤波系数也会被移除，滤波系数估测器525接着会对去区块单元530中一下一画面执行相同程序，适应性回路滤波器515同时存取一编码序列中的一先前画面及参考画面缓冲器中该先前画面所对应的复数个滤波器参数，并且在该先前画面传送至移动估测/移动补偿之前，先将该复数个滤波系数应用至该先前画面，如此一来，对于每一个像素来说，该去区块画面及参考画面缓冲器520仅需要被存取一次，画面滤波处理会在适应性回路滤波器515中进行，然后该已经被滤波处理过的画面会立即被传送至移动估测/移动补偿单元510，在一部分实施例中，适应性回路滤波器515可以与移动估测/移动补偿中的插补程序结合，相较于习知技术，该已经被滤波处理过的画面不需要被写入至参考画面缓冲器520，再者，由于参考画面缓冲器无论如何都需要被读取以决定移动估测/移动补偿的数据，例如关于搜寻范围的数据，因此相较于习知技术，利用适应性回路滤波器515来读取该参考画面可以节省一个读取以及一个写入的动作，并且由于移动估测/移动补偿的数据一般都暂存于芯片上，当移动估测/移动补偿执行的同时，滤波器参数估测器525存取动态随机存取存储器的动作不会造成动态随机存取存储器延迟，因此，一种一段式(one-pass)适应性回路滤波的演算法就得以实现，请参考图6的说明。另外，该一段式演算法可藉由评估采取该适应性方法的效能来决定是否被启动或关闭，举例来说，利用复数个成本函数(cost function)/信号率失真判定标准以决定于某一像素上执行某一程序的成效，一信号率失真判定标准可表示为AJ= Δ D+λ AR其中Δ R =参数位，以及 Δ D = Dfilter。n_Dfilter off若Δ J < 0，则应启动该滤波器，反之，则不需要启动该滤波器。以图5所示的电路为例，对于一第一个画面，该信号率失真判定标准可以决定进行适应性滤波操作，并且成本函数中该项Dfiltw。η可以被正确地估测而不用实际对该去区块画面进行滤波处理，然而，为了要估算Dfiltw。η及接着估测AD，仍然必须算出该自相关矩阵与该互相关向量，另外，为了估测△! ，亦须计算出该复数个滤波器参数，该一段式演算法的使用大为减少计算该信号率失真判断的复杂度，在一实施例中，该滤波器参数估测器可以包含有一 Wiener滤波器参数产生单元，用于计算该复数个Wiener滤波器参数；以及一信号率失真判断单元，用于执行一信号率失真判定标准来决定是否启动该适应性回路滤波器，其中该适应性回路滤波器依据已产生的该复数个滤波器参数以执行滤波处理操作。另外，并不需要在一整个画面判断是否进行滤波处理操作，因为有可能在一画面中仅有某些区域需要进行滤波处理，因此该一段式演算法相当适用于一区域导向(region based)的信号率失真判断，该区域导向的信号率失真判断可表示为AJm= Δ Dm+λ ARm其中ARm =复数个参数位，以及 ADm = Dm,filter。n_Dm,filter。ff若Δ Jm < 0，则应启动该滤波器，反之，则对于区域m不需要启动该滤波器。由于该一段式适应性滤波器指出对于判别一信号率失真并不用实际滤波处理，所以并不需要提供一暂态画面存储器(temporal picture memory)以供储存滤波处理结果。传统的编码方法通常包含有一插补滤波器以提升该编码程序的准确性，由于该插补滤波器通常为一线性滤波器，所以该插补滤波器可与适应性回路滤波器515合并而不会造成该动态随机存取存储器额外的存取，当该适应性回路滤波器与该插补滤波器合并为两个串接式的功能方块时，由于该适应性回路滤波器会先对复数个整数像素进行处理，所以插补滤波操作会对已被滤波处理的该复数个整数像素进行处理，鉴于插补滤波与适应性回路滤波皆为线性程序，亦可进一步合并该两种滤波操作至一多功能区块以共用乘法器来执行乘法运算，尽管上述两种合并方式皆仅存取该动态随机存取存储器一次，该两种合并方式皆可确保该重建画面的品质有所提升。此外，本发明提供许多减少动态随机存取存储器存取延迟的方法，第一个方法是假设两个连续画面之间的改变并不明显，因此将一先前画面的复数个滤波器参数做为一目前画面之用，如此一来，估测复数个滤波器参数与对一画面进行滤波处理得以同时操作，因而不须藉由该参考画面缓冲器以分隔该滤波器参数估测器与该适应性回路滤波器即可达到一段式画面数据的存取，上述一段式结构或是区域导向的滤波法亦适用于此概念，值得注意的是该上述改进方式并不需要两个适应性回路滤波器，此因同时操作估测复数个滤波器参数及对一画面进行滤波处理，故一单一适应性回路滤波器仅使用一段式演算法，请参考图7，图7系为本发明的一第二实施例中一视频编码器700的简化方块示意图，视频编码器700包含有一移动估测/移动补偿单元710、一画面内预测单元705、一巨集区块模式决策的单元755、一参考画面缓冲器715、一适应性回路滤波器720、一滤波器参数估测器725、 一重建单元735、一去区块单元730、一变换/量化单元740、一反变换/反量化单元745以及一个熵编码单元750，由该图可知，该适应性滤波器可分为两部分第一部分为滤波器参数估测器725，其耦接于去区块单元730与适应性回路滤波器720之间；第二部分为适应性回路滤波器720，其耦接于去区块单元730与参考画面缓冲器715之间，当去区块单元730 输出一目前画面，滤波器参数估测器725将会估算该目前画面的复数个滤波器参数，而此时适应性回路滤波器720将会依据先前已估测的复数个滤波器参数来对该目前画面进行滤波处理，这仅需要存取一动态随机存取存储器一次，因此一段式滤波法得以实现，图8系为该动态随机存取存储器存取的复数个必要条件的说明，值得注意的是，该方法的复数个变形，例如该复数个先前画面所对应的任一复数个滤波器参数以及任何复数个事先定义的滤波器参数的应用，皆符合本发明的发明精神，其中列举该复数个先前画面的例子如下当 k = 1时所对应于一编码序列中的该t-Ι画面及k = 2时所对应于一编码序列中的该t-2 画面等，此种考量一编码序列中的一先前画面所对应的复数个滤波器参数的适应性回路滤波器，其被称为时间延迟式(time-delayed)适应性回路滤波器。另应该注意的是，如果允许该目前画面所对应的一组滤波器参数与其他复数组滤波器参数竞争以获取一组最佳滤波器参数，对于一段式结构来说，将该滤波器参数估测器与该适应性回路滤波器分离的使用方式(即图5所示的装置)仍是需要的，一个用于选择或关闭一适应性回路滤波器的成本函数亦可求得，而且如果该适应性回路滤波器所对应的成本为该复数个成本中最小者，该适应性回路滤波器将被关闭，此种同时考量该复数个目前画面与该复数个先前画面所对应的该复数个滤波器参数的适应性回路滤波器，其被称为时间共享式(time-sharing)或时间多工式(time-multiplexed)适应性回路滤波器设计， 并且使用一个一段式(例如图5)或二段式结构(例如图1)皆可实现该设计，可储存滤波器参数的组数的限制依设计者考量而定，上述的区域导向滤波法亦适用于此概念。如上文所述，复数个信号率失真判定标准可被运用于判别执行适应性回路滤波法的成效，若复数个画面所对应的复数个滤波器参数分别储存于一存储器中，所有的滤波器参数可被评比以决定出一组最佳滤波器参数为所用，在部分实施例中，关闭一适应性回路滤波器的成本也会与关闭其他复数个适应性回路滤波器相评比，如果该适应性回路滤波器所对应的成本为该复数个成本中最小者，该适应性回路滤波器将被关闭。该时间延迟式或该时间共享式适应性回路滤波器会提供一个滤波器索引给一熵编码单元以插入该滤波器索引至该视频编码器所产生的一位流中，插入至该位流的该滤波器索引，其可为该视频解码器在选择视频编码器所使用的该组滤波器参数时的指引，举例来说，如果该时间共享式适应性回路滤波器选择了一画面所对应的一组最佳滤波器参数， 其中该画面为一编码序列中一目前画面的前一画面，则该位流中所插入的该滤波器索引会指引该视频解码器选择相对于该目前画面的一 t-i画面(于该编码序列中该目前画面的前
10一画面)其所对应的该组滤波器参数。图9系为本发明的一第三实施例中一视频编码器900的简化方块示意图，此实施方法是假设如果该复数个连续画面的场景并无改变，则该复数个连续画面之间的差异不大，因此一目前画面可将该复数个先前画面所对应的该复数个插补滤波器参数应用至一参考画面供移动估测/移动补偿之用，如此一来，估测滤波器参数与对该复数个参考画面进行滤波处理可同时操作，故不需要执行两次或两次以上的编码回路即可实现一段式编码方式，视频编码器900包含有一移动估测/移动补偿单元910、一画面内预测单元905、一巨集区块模式决策的单元955、一参考画面缓冲器915、一适应性插补滤波器920、一滤波器参数估测器925、一重建单元935、一变换/量化单元940、一反变换/反量化单元945以及一熵编码单元950，如图9所示，适应性内插滤波器具有两个部分第一部分为滤波器参数估测器925，其耦接于巨集区块模式决策的单元955与适应性插补滤波器920之间；而第二部分为适应性插补滤波器920，其耦接于参考画面缓冲器915与移动估测/移动补偿单元910 之间。当一目前画面进行该编码程序时，滤波器参数估测器925会收集位于巨集区块阶层的数据，该数据会用于计算复数个适应性插补滤波器参数，特别是在进行巨集区块模式决策之后，可以得到一目前巨集区块的区块分割与该巨集区块的复数个移动向量，而这些信息将会用于产生一复数个参考像素(即一待滤信号)的自相关矩阵与一复数个原始像素与该复数个参考像素之间的互相关向量，该自相关矩阵与该互相关向量可由一巨集区块接续一巨集区块的方式来不断累积，当所有的巨集区块皆编码完成后，该滤波器参数估测器会针对每一个次像素(sub-pixel)的位置来解出复数个Wiener-Hopf方程式，并且求得可使一目前画面的复数个像素与复数个预测像素之间的预测误差降到最低的复数个插补滤波器参数，该计算得出的复数个滤波器参数会用于一编码序列中复数个后续画面，这被称为时间延迟式适应性插补滤波器设计，该适应性插补滤波器920会依据先前已估测的复数个插补滤波器参数来插补该参考画面，如此一来，该完整编码回路仅需运作一次，故实现了一段式编码，该流程说明请参考图10。一目前画面的复数个滤波器参数可依据不同应用环境而被写入于一编码序列中该目前画面或复数个后续画面的一位流，在第一种情形之下，复数个先前画面的一时间延迟参数会被预定义，因此该复数个滤波器参数会被写入至该目前画面的该位流。举例来说， 当一时间延迟常数k被设定为2，一 t-2画面的复数个滤波常数会被配于一 t画面，然后与该t画面的一位流一起被传送。在第二种情形之下，该目前画面可以适应性地决定去使用该编码序列中该复数个先前画面的任一个画面所对应的该复数个滤波器参数，因此该复数个滤波器参数可被传送而不会发生时间延迟。举例来说，该t-2画面的该复数个滤波器参数会被配于该t画面，但不会与该t-2画面的一位流一同被传送，在此情形之下，一滤波器索引会被熵编码以及被插入至该熵编码单元中的一位流，并且该滤波器索引系用于作为让该视频编码器选择在该视频编码器中所使用的该组参数的指引。值得注意的是，由一目前画面及该目前画面所对应的一参考画面而获得的一编码序列中t时刻的复数个滤波器参数会与该编码序列中t_k时刻的复数个滤波器参数竞争， 而这被称为时间共享式适应性插补滤波器设计，在此情形下，该完整的编码系统仍然需要一多重阶段的画面编码结构，一个最简单的实施方法是应用不同编码阶段中不同时刻下所对应的每一组候选滤波器参数，然后在评估编码效能完成之后选择一组最佳滤波器参数， 一成本函数/信号率失真判定标准是用来在图框阶层(frame level)中决定出应用编码阶段中每一组滤波参数所得到的编码效能的效益。该时间共享式程序亦提供一种以减少计算复杂度与数据存取次数而简化的二段式编码方法，特别是在进行一第一编码阶段之后，可以利用一快速信号率失真判定标准来估测该组候选滤波器参数的编码效能，而不需要实际执行该编码程序，该快速信号率失真判定标准估测仅利用该第一编码阶段与该复数组候选滤波器参数即可评估该复数个编码位与失真情形。以下为本方法的一个例子，该视频编码器以复数个固定的标准插补滤波器参数 (standard interpolation filter parameters)来执行该第一编码阶段,之后便可取得编码信息，例如复数个模式与复数个移动向量，该信息接着会与不同的复数组滤波器参数一起以执行一移动补偿程序来计算编码失真情形，虽然该复数组滤波器参数与该编码信息之间存有差异，计算复杂度可藉由此手段大为降低，在选取具最小失真的该组滤波器参数之后，可运用该组滤波器参数来执行第二阶段。另外，前述的区域导向滤波法亦可应用于该上述复数个方法，关于该区域导向滤波法的竞争，其中一个例子为巨集区块阶层中一段式时间延迟滤波法，在此情形下，滤波器参数的竞争于巨集区块阶层中进行，并由于欲完成一段式编码，仅使用复数个先前画面的复数个滤波器参数，当开始将一目前巨集区块编码时，先前已计算的该复数个滤波器参数的任一组合都可以利用信号率失真的效能评估来进行巨集区块模式决策，包含既有的标准插补滤波器参数，在此之后，具最佳效能的一组滤波器参数会被选为该目前巨集区块，每一巨集区块的一滤波器索引也会被熵编码，并插入至一位流以指明哪一组滤波器参数为所用，在将该滤波器索引编码时，会应用一预测式编码程序，值得注意的是，该复数组候选滤波器参数可包含由其他复数个方法所得的复数个滤波器参数组，例如由相同画面所得到的相异的复数组滤波器参数，该方法的复数个变形，例如该复数组候选滤波器参数的扩充与以该区域导向滤波器索引所对应的复数个不同区域分割方式，皆符合本发明的发明精神。该复数个适应性回路滤波器参数或该复数个适应性插补滤波器参数的总和通常会趋近于一特定值，此特性可应用于将复数个滤波器参数编码以节省最后传送该复数个滤波器参数所需的复数个位，举例来说，为了避免增加或减少该平均像素强度，该复数个滤波器参数的总和可被假设为1.0，而该位流中的最后一个滤波器参数可被预测为1.0减去其他复数个滤波器参数的总和。图13系为本发明的一第四实施例中一视频解码器1300的简化方块示意图，这是一种将图5所示的视频编码器所产生的该已编码位流解码的视频解码器，包含有一个熵解码单元1305，用于解析已编码位流；一反变换/反量化单元1310，用来将该残留信号 (residual signal)以正确的比例由频率定义域转换至空间定义域；一画面内预测单元 1215，用以产生复数个画面内预测取样值；一移动补偿单元1320，用于产生该复数个画面间预测取样值；一重建单元1335，用于产生一目前画面的该复数个重建取样值；一去区块单元1340，用于减少该重建画面的复数个区块效应(blocky artifacts)；一参考画面缓冲器1330，用于将该去区块画面储存为复数个后续画面的一参考画面；以及一个适应性回路滤波器1325，耦接于参考画面缓冲器1330与移动补偿单元1320之间，并且用于藉由储存于该参考画面缓冲器的复数个参考画面所对应的该复数个滤波器参数来对该复数个参考画面进行滤波处理以产生复数个取样值供移动补偿之用，请注意鉴于该移动补偿的插补法与该适应性回路滤波法皆为线性程序，上述两者可被合并为两串接功能区块或是一多功能区块，既然图5中的视频编码器于逻辑上与图1中的视频编码器是等效的(即上述两视频编码器在适当设定下可产生一相同位流)，图5中的视频编码器所产生的一位流可由图11中的视频解码器正确地解码，同样地，图1中的视频编码器所产生的一位流可由图13中的视频解码器正确地解码。图14系为本发明的一第五实施例中一视频解码器1400的简化方块示意图，这是一种将图7的视频编码器所产生的该已编码位流解码的视频解码器，包含有一个熵解码单元1405，用于解析已编码位流；一反变换/反量化单元1410，用来将该残留信号以正确的比例由频率定义域转换至空间定义域；一画面内预测单元1415，用于产生该复数个画面内预测取样值；一移动补偿单元1420，用于产生该复数个画面间预测取样值；一重建单元 1435，用于产生一目前画面的该复数个重建取样值；一去区块单元1440，用于减少该重建画面的复数个区块效应；一参考画面缓冲器1425，耦接于适应性回路滤波器1430与移动补偿单元1420之间，并且用于将已经被滤波处理过的该画面储存为复数个后续画面的一参考画面；以及一个适应性回路滤波器1430，耦接于去区块单元1440与参考画面缓冲器1425 之间，并且用于藉由先前已解码的复数个滤波器参数来对复数个去区块画面进行滤波处理以产生复数个参考画面，适应性回路滤波器1430具一存储器以储存由复数个先前画面的一位流中已解码的该复数个滤波器参数，这被称为时间延迟式适应性回路滤波法，请注意若一编码序列中t时刻的该复数个滤波器参数可与该编码序列中t-k时刻的复数个先前画面的复数个滤波器参数相竞争时，其中上述该法即为时间共享式适应性回路滤波法，适应性回路滤波器1430将会选择该编码序列中较新解码的该复数个t时刻滤波器参数或是该编码序列中已储存的该复数个t-k时刻滤波器参数。图15系为本发明的一第六实施例中一视频解码器1500的简化方块示意图，这是一种将图9的视频编码器所产生的该已编码位流解码的视频解码器，包含有一个熵解码单元1505，用于解析已编码位流；一反变换/反量化单元1510，用于将该残留信号以正确的比例由频率定义域转换至空间定义域；一画面内预测单元1515，用于产生该复数个画面内预测取样值；一移动补偿单元1520，用于产生该复数个画面间预测取样值；一重建单元 1535，用于产生一目前画面的该复数个重建取样值；一去区块单元1540，用于减少该重建画面的复数个区块效应；一参考画面缓冲器1530，用于将该已去区块画面储存为复数个后续画面的一参考画面；以及一个适应性插补滤波器1525，耦接于参考画面缓冲器1530与移动补偿单元1520之间，并且用于藉由复数个先前已解码的滤波器参数来插补与对该复数个参考画面进行滤波处理以产生复数个取样值供移动补偿之用，适应性插补滤波器1525 具一存储器以储存由复数个先前画面的位流中已解码的该复数个滤波器参数，这被称为时间延迟式适应性回路滤波法，请注意若一编码序列中t时刻的该复数个滤波器参数可与该编码序列中t-k时刻的复数个先前画面的复数个滤波器参数相竞争时，其中上述该法即为时间共享式适应性回路滤波法，适应性插补滤波器1530将会选择该编码序列中较新解码的该复数个t时刻滤波器参数或是该编码序列中已储存的该复数个t-k时刻滤波器参数。综上所述，本发明提供许多种装置与方法来实现仅需较少的动态随机存取存储器的存取次数与计算工作的数据滤波处理操作，此外，该一段式结构使信号率失真决策的计算效能大为提升，并且该区域导向滤波法、该时间延迟式适应性滤波法，以及该时间共享式适应性滤波法提供了更多种弹性选择，而该多种弹性选择即意味着滤波处理程序将会更有效率。 本领域技术人员，对本发明的装置及方法的所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。因此，本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种利用适应性回路滤波操作来将视频数据编码的视频编码器，包含有一预测单元，用于依据至少一原始视频数据与至少一重建视频数据来进行预测以产生复数个预测取样值；一重建单元，耦接于该预测单元，用于重建该复数个预测取样值来形成该重建视频数据；一参考画面缓冲器，用于储存该重建视频数据与相对应的复数个滤波器参数来作为一参考视频数据；一滤波器参数估测器，耦接于该重建单元与参考画面缓冲器之间，用于依据一目前画面的该原始视频数据与该目前画面的该重建视频数据来估测复数个滤波器参数；以及一适应性回路滤波器，耦接于该参考画面缓冲器与该预测单元之间，用于依据对应于复数个参考画面的已储存的该复数个滤波器参数来对该复数个参考画面进行滤波处理。
2.如权利要求1所述的视频编码器，其中该滤波器参数估测器包含有一信号率失真判断单元，其用于利用一信号率失真判定标准来判断是否要利用该适应性回路滤波器来依据一待滤信号的自相关性、一原始信号与该待滤信号之间的互相关性以及该复数个估测的滤波器参数来进行滤波处理。
3.如权利要求2所述的视频编码器，其中该信号率失真判断单元系对于每一组估测滤波器参数执行该信号率失真判定标准，以决定一组滤波器参数来让该适应性回路滤波器利用。
4.如权利要求2所述的视频编码器，其中该信号率失真判断单元系对于由该编码序列中复数个先前画面所对应的复数个滤波器参数中的每一组估测滤波器参数执行该信号率失真判定标准，以决定一组滤波器参数来让该适应性回路滤波器利用。
5.如权利要求2所述的视频编码器，其中该信号率失真判定标准系针对该目前画面的一特定区域来被决定。
6.如权利要求1所述的视频编码器，其中该滤波器参数估测器系提供一滤波器索引， 并使该滤波器索引被插入至一位流以指明哪一组滤波器参数系用来对该目前画面进行滤波处理。
7.如权利要求1所述的视频编码器，其中该适应性回路滤波器另以一线性组合方式来对该重建视频数据进行一插补滤波操作，以共用一乘法器的资源来执行乘法运算。
8.如权利要求1所述的视频编码器，其中该滤波器参数估测器另利用该复数个滤波器参数的总和来进行一滤波器参数预测操作以减少该复数个滤波器参数的位率。
9.一种视频数据编码方法，包含有依据至少一原始视频数据与至少一重建视频数据来进行预测以产生复数个预测取样值；重建该复数个预测取样值来形成该重建视频数据；依据一目前画面的该原始视频数据与该目前画面的该重建视频数据取样值来估测复数个滤波器参数；从一参考画面缓冲器中读取一先前画面的该重建视频数据，以对一编码序列中储存的该先前画面的该重建视频数据进行滤波处理，并且对于该目前画面的该原始视频数据与该编码序列中储存的该先前画面中已经被滤波处理过的该重建视频数据之间进行一移动估测操作；以及利用该编码序列中储存的该先前画面的该复数个估测的滤波器参数来对该编码序列中储存的该先前画面的该重建视频数据进行滤波处理，其中该编码序列中储存的该先前画面的已经被滤波处理过的该重建视频数据系用于该移动估测操作。
10.如权利要求9所述的视频数据编码方法，其中该估测复数个滤波器参数的步骤另包含有利用一信号率失真判定标准来判断是否要利用该适应性回路滤波器来依据一待滤信号的自相关性、一原始信号与该待滤信号之间的互相关性以及该复数个估测的滤波器参数来进行滤波处理。
11.如权利要求10所述的视频数据编码方法，其中该信号率失真判定标准系针对该目前画面的一特定区域来被决定。
12.如权利要求9所述的视频数据编码方法，其中估测该复数个滤波器参数的步骤另包含有储存复数个估测滤波器参数；以及对复数个滤波器参数中的每一组估测滤波器参数执行一信号率失真判定标准，以决定一组滤波器参数来被使用。
13.如权利要求9所述的视频数据编码方法，另包含有将一滤波器索引插入至一位流以指明即将被使用的一组滤波器参数。
14.如权利要求9所述的视频数据编码方法，其中利用该复数个估测的滤波器参数来对该重建视频数据进行滤波处理的步骤系结合一插补操作以共用一乘法器来执行乘法运笪弁。
15.如权利要求9所述的视频数据编码方法，其中估测该复数个滤波器参数的步骤另包含有利用该复数个滤波器参数的总和来进行一滤波器参数预测操作以减少该复数个滤波器参数的位率。
16.一种将该已编码的视频数据解码的视频解码器，包含有 一熵解码单元，用于解析一编码位流；一预测单元，用于依据该熵解码单元来进行复数次预测操作；一重建单元，耦接于该预测单元，用于重建复数个预测取样值来形成一重建视频数据；一参考画面缓冲器，用于储存该重建视频数据与该熵解码单元提供的相对应的已解码的复数个滤波器参数来作为一参考视频数据；以及一适应性回路滤波器，耦接于该参考画面缓冲器与该预测单元之间，用于依据相对应的复数个参考画面的已储存的该复数个滤波器参数来对复数个参考画面进行滤波处理。
17.—种视频数据解码方法，包含有对一位流进行熵解码处理以产生复数个熵解码结果； 依据该复数个熵解码结果来进行复数次预测操作； 重建复数个预测取样值来形成一重建视频数据；从一参考画面缓冲器中读取一先前画面的该重建视频数据，以对一编码序列中储存的该先前画面的该重建视频数据进行滤波处理，并且对于一目前画面的该原始视频数据与该编码序列中储存的该先前画面中已经被滤波处理过的该重建视频数据的间进行一移动估测操作；以及利用该编码序列中储存的该先前画面的该复数个估测的滤波器参数来对该编码序列中储存的该先前画面的该重建视频数据进行滤波处理，其中该编码序列中储存的该先前画面的已经被滤波处理过的该重建视频数据系在不写入一存储器的状态下用于该移动估测操作。
全文摘要
利用适应性回路滤波操作来将视频数据编码的视频编码器，包含有一预测单元，用于依据至少一原始视频数据与至少一重建视频数据来进行预测以产生复数个预测取样值；一重建单元，用于重建该复数个预测取样值来形成该重建视频数据；一参考画面缓冲器，用于储存该重建视频数据；一滤波器参数估测器，用于依据该原始视频数据与该重建视频数据来估测复数个滤波器参数；以及一适应性回路滤波器，用于依据储存的该复数个滤波器参数来对重建视频数据进行滤波处理。
文档编号H04N7/44GK102165780SQ200980137755
公开日2011年8月24日 申请日期2009年6月9日 优先权日2008年9月25日
发明者傅智铭, 郭峋, 雷少民, 黄毓文 申请人:联发科技股份有限公司