用來解碼視頻信號的方法及相關裝置的製作方法

2023-04-29 20:35:21

專利名稱：用來解碼視頻信號的方法及相關裝置的製作方法
技術領域：
本發明指一種用來解碼視頻信號的方法及相關裝置，尤其指一種通過存 儲宏塊信息及畫面信息於緩沖存儲器，以提升去區塊濾波流程效能及節省系 統資源的視頻信號解碼方法及相關裝置。
背景技術：
隨著通信技術及電腦技術的快速演進，圖像應用變得越來越多樣化。大 部分的圖像應用(包括視頻會議、手機或公眾交換電話網絡的視頻電話、網 絡視頻、以及數位電視廣播等)都需要使用有效率的數據壓縮方法，以將大 量的圖像信息轉變成適合傳輸於較窄帶寬的通信通道，並使得重建
(Recons tructed )後的圖像數據中有令人滿意的圖像質量。
為了要對隨時間變化的視頻序列進行壓縮，在時域(Temporal Domain ) 以及在二維空間象卩艮(Two Dimensional Spatial Domain)上的冗餘性
(Redundancy)都必須儘量減低。在MPEG (Moving Picture Experts Group) 標準中，使用離散餘弦變換(Discrete Cosine Transform, DCT )來降低在 二維空間象限上的冗餘性，並卩吏用移動補償(Motion Compensation)的方式 來降低在時間領域上的冗餘性。
在公知視頻壓縮技術中，通常會在輸入數據被取樣成大小為8x8個像素 的單位(或稱為區塊，Block)之後再執行DCT變換，而變換參數(DCT Coefficients)則通過使用一量化表(Quantization Table)中的量化值
(Quantization Values)及對應於視覺特性(Visual Property)的方式量 化得出。接下來，通過運行長度編碼(Run Length Coding, RLC)對數據進 行壓縮。如此一來，通過DCT處理的數據會從空間領域(Spatial Domain) -故變換至頻率領域(Frequency Domain )，並針對人眼所無法察覺的視覺特性 進行量化壓縮。舉例來說，因為人眼對於高頻的變化較不敏銳，因此高頻系 數會通過較大的步階大小(St印Size)進行量化。亦即，量化表可依據外部 參數(External Parameters)來決定出，例如顯示特性(DisplayCharacteristic),觀看距離(Watching Distance ),和噪聲的狀況等，以執 行適當的量化工作。
請參考圖l，圖1表示上述的MPEG壓縮中，多個相鄰的8x8像素區塊100、 102、 104的示意圖。在處理一移動圖像時，這些區塊IOO、 102、 104會被個 別處理，以增大壓縮率(Compression Ratio)以及編碼效率(Coding Ef fi c i ency )。然而，這種「個別的』處理方式，會導致區塊間的區塊邊界(Block Boundary)變的較為明顯，而出現可察覺的「區塊效應J ( Blocking Artifacts )。在水平區塊邊界106以及垂直區塊邊界108皆會產生出方塊式 型樣(Square Patterns,亦即區塊效應)，而容易被人眼所察覺出來。
在傳統以區塊演算為基礎的(block-based )一見頻壓縮標準中，如MPEG-2， 區塊效應是一種最容易被察覺出來的人為圖像缺陷(Artifact )。因此，科技 界陸續發展出幾種可以在解碼系統(對個別區塊分別進行處理)中降低區塊 效應的方法。在公知技術中，解碼流程與去區塊流程一般會分開實現，以從 一視頻信號解碼出一移動畫面。也就是說，由於一畫面的某些部分會被用來 進行畫面內預測，因此該畫面的所有宏塊必須被解碼及重建以形成完整的畫 面後，公知技術才會根據畫面信息及宏塊信息，依次對該畫面的每一宏塊 (Macroblock)進行一包含區塊效應檢測及復原等操作的去區塊濾波流程， 進而輸出並插j丈該畫面。然而，實際上，由於對應於解碼畫面的畫面信息及 宏塊信息已在解碼過程中被解碼及丟棄，因此在執行去區塊濾波流程時通常 需要再另外花費額外的系統資源，以解碼出所需的相關信息。此外，若解碼 畫面的畫質已可被接受，或是說解碼畫面中大部分的宏塊並不存在有區塊缺 陷，此時該解碼畫面應該不須進4亍該去區塊濾波流禾呈。
綜上所述，由於在公知視頻解碼系統中解碼流程與去區塊流程分開實現， 因此如宏塊信息及畫面信息等信息需要重複地被解碼，除了導致系統運算資 源的額外消耗外，更使得去區塊流程的效率無法達到最佳化。然而，由於MPEG 的應用越來越廣泛(例如DVD與數位電視等)，對於MPEG編碼視頻媒體所能 使用的去區塊化濾波技術的需求也變得格外地重要。

發明內容
因此，本發明的主要目的即在於提供一種用來解碼視頻信號的方法及相 關裝置。本發明7>開 一種用來解碼一一見頻信號的 一畫面的方法，該方法包含有對 該視頻信號進行解碼，以產生形成該畫面的多個宏塊、對應於該多個宏塊的
多個宏塊信息及對應於該畫面的 一 畫面信息；存儲該多個宏塊信息及該畫面 信息；以及根據所存儲的該多個宏塊信息及該畫面信息，判斷該畫面是否需 進行一去區塊流程。
.本發明另公開一種用來解碼一視頻信號的一畫面的視頻解碼裝置，包含 有一視頻解碼器及一緩沖存儲器。該視頻解碼器包含有一解碼單元，用來對 該視頻信號進行解碼，以產生形成該畫面的多個宏塊、對應於該多個宏塊的 多個宏塊信息及對應於該畫面的一畫面信息；以及一判斷單元，用來根據該 多個宏塊信息及該畫面信息，判斷該畫面是否需進行一去區塊流程。該緩衝 存儲器用來存儲該多個宏塊信息及該畫面信息。


圖1表示MPEG壓縮下多個相鄰的8x8像素區塊的示意圖。 圖2為本發明用來解碼一視頻信號的一畫面的一流程的示意圖。 圖3為本發明用來解碼一視頻信號的一畫面的一視頻解碼裝置的功能方 塊圖。
圖4為本發明第一實施例用來判斷畫面是否需進行去區塊濾波流程的一 流程的示意圖。
圖5為本發明第二實施例用來判斷畫面是否需進行去區塊濾波流程的一 流程的示意圖。
主要元件符號說明 100、 102、 104 像素區塊 106、 108 區塊邊界 20、 40、 50 流程
200、 210、 220、 230、 240、 400、 410、 420、 430、 500、 510、 520、 530、 540步驟
30 視頻解碼裝置 310 視頻解碼器 340 緩衝存儲器 320 解碼單元330 判斷單元 350 去區塊單元
具體實施例方式
請參考圖2，圖2為本發明用來解碼一視頻信號的一畫面的一流程20的 示意圖。流程20用於一MPEG (Moving Picture Experts Group) 2浮見頻解碼 系統，其包含有下列步驟
步驟200:開始。
步驟210:對該視頻信號進行解碼，以產生形成該畫面的多個宏塊、對 應於該多個宏塊的多個宏塊信息及對應於該畫面的 一 畫面^f言息。 步驟220:存儲該多個宏塊信息及該畫面信息。
步驟230:根據所存儲的該多個宏塊信息及該畫面信息，判斷該畫面是 否需進行一去區塊流程。
步驟240:於該畫面需進行該去區塊流程時，對該畫面進行該去區塊流程。
步驟250:結束。
根據流程20,本發明首先通過一視頻解碼器解碼該視頻信號，以產生用 來形成該畫面的多個宏塊、對應於該多個宏塊的多個宏塊信息及對應於該畫 面的一畫面信息。其中，該畫面可通過一畫面重建流程，由該多個宏塊所形 成。接著，本發明存儲該多個宏塊信息及該畫面信息於一緩沖存儲器，如此 一來，視頻解碼器可根據所存儲的該多個宏塊信息及該畫面信息，判斷該畫 面是否需進行一去區塊流程。此外，當解碼畫面被判斷需進行一去區塊濾波 流程時，本發明可通過視頻解碼系統中一去區塊濾波器對該畫面進行去區塊 流程，以輸出可供顯示的濾波結果。請注意，該視頻信號可以是由一數字音 像光碟(DVD )讀出的一數據流，而視頻解碼器可以是一 MPEG2解碼器
較佳地，該多個宏塊信息的每一宏塊信息包含有相對應宏塊的量化參數 (Quantization Parameter),宏塊4昔{吳4立(MB Error Bit)及離散餘弦變4灸 (Discrete Cosine Transform, DCT)形式等信息。其中，離散餘弦變換形 式及量化參數可直接由視頻信號解碼得出，而宏塊錯誤位則可通過視頻解碼 器對該多個宏塊執行一錯誤檢測流程得出。另一方面，該畫面信息包含該畫 面的畫面結構、水平畫面大小、垂直畫面大小及幀類型(Frame Type)等信息，其皆可直接由該視頻信號解碼得出。
因此，通過存儲視頻解碼器所解碼產生的宏塊信息及畫面信息，當解碼 畫面須進行去區塊流程時，本發明可直接通過讀取緩衝存儲器，以獲得進行 區塊效應檢測及復原等操作時所需的相關信息。如此一來，本發明不須要對 該視頻信號進行重複地解碼，以提升去區塊流程的效率。此外，本發明另可 根據存儲於緩衝存儲器的宏塊信息及畫面信息，預先判斷解碼畫面是否須進 行去區塊流程，在此情形下，具有高畫質的畫面將不須進行無謂的去區塊檢 測及復原操作，以有效地節省系統資源如存儲器帶寬等等。
請參考圖3,圖3為本發明用來解碼一視頻信號的一畫面的一視頻解碼 裝置30的功能方塊圖。視頻解碼裝置包含有一視頻解碼器310及一緩沖存儲 器340，其中視頻解碼器由一解碼單元320及一判斷單元330所組成。解碼 單元320較佳地為一MPEG2解碼器，用來對視頻信號進行解碼，以產生形成 畫面的多個宏塊及產生分別對應於該多個宏塊與該畫面的多個宏塊信息及畫 面信息。判斷單元330用來根據該多個宏塊信息及該畫面信息，判斷該畫面 是否需進行一去區塊流程。緩衝存儲器340耦接於解碼單元32Q及判斷單元 330，用來存儲該多個宏塊信息及該畫面信息。此外， 一去區塊單元350耦接 於視頻解碼裝置30,用來於一解碼畫面經由判斷單元330判斷需進行去區塊 流程時，對該畫面進行去區塊流程。請注意，視頻解碼裝置30用來實現流程 20,因此其相關操作於此不再贅述，而本領域具通常知識者可進一步根據實 際需求，以任何硬體或軟體實現，或作適當地^修改，皆屬本發明的範圍。
因此，通過視頻解碼裝置30，本發明除了可大幅提升去區塊流程的效率 外，亦可有效地節省如存儲器帶寬等系統資源。較佳地，視頻解碼器310可 根據存儲於緩衝存儲器340的宏塊信息中的量化參數(Quantization Parameter),判斷該畫面是否需進行該去區塊流程。由於對具有高畫質的畫 面(亦即形成該畫面的宏塊的量化參數為小時)進行去區塊濾波流程，將導 致該畫面的質量不但不會因此變好，反而會喪失其原有的高畫質例如產生 模糊現象等，因此為了避免對高畫質畫面進行不必要的去區塊檢測及復原操 作，請參考本發明於下列所提供的兩實施例。
請參考圖4,圖4為本發明第一實施例用來判斷畫面是否需進行去區塊 濾波流程的一流程40的示意圖。流程40包含有下列步驟
步驟400:開始。步驟410:判斷對應於多個宏塊的每一宏塊的量化參數是否大於一預設 值。若是，執行步驟420;若否，執行步驟430。 步驟420:啟動去區塊濾波流程。 步驟430:結束。
因此，根據流程40,本發明依序判斷對應於多個宏塊的每一宏塊的量化 參數是否大於一預設值。當多個宏塊中一宏塊的量化參數大於一預設值時， 本發明啟動去區塊濾波器，以對該畫面進4亍去區塊濾波流程。換句話i兌，若 畫面中所有宏塊的量化參數皆小於該預設值時，亦即該畫面具有足夠良好的 圖像質量，去區塊濾波器將不會處理該畫面，以節省相關存儲器帶寬。請注 意，在本實施例中該預設值並不限於一特定值，本領域具通常知識者當可根 據實際需求對該預設值進行設定及調整。
請參考圖5，圖5為本發明第二實施例用來判斷畫面是否需進行去區塊 濾波流程的一流程50的示意圖。流程50包含有下列步驟
步驟500:開始。
步驟510:計算對應於多個宏塊的每一宏塊的量化參數大於一平均值的數量。
步驟520:判斷該數量是否大於一預設值。若是，執行步驟530;若否， 執行步驟540。
步驟530:啟動去區塊濾波流程。 步驟540:結束。
根據流程50，本發明首先計算對應於多個宏塊的每一宏塊的量化參數大 於所有宏塊的量化參數的平均值的數量。當所計算出來的數量大於 一預設值 時，本發明啟動去區塊濾波器，以對該畫面進4於去區塊濾波流程。相反;也， 若該數量小於該預設值，代表解碼畫面具有足夠良好的畫面質量，去區塊濾 波器將不會處理該畫面，以節省相關存儲器帶寬。同樣地，在本實施例中， 該預設值亦可根據實際需求進行設定及調整。
綜上所述，本發明可根據存儲於緩衝存儲器的宏塊信息中的量化參數， 預先判斷解碼出來的畫面是否需進行去區塊流程。此外，本發明可直接通過 讀取緩沖存儲器中的宏塊信息及畫面信息，對畫面進行去區塊流程，而不需 對視頻信號進行重複地解碼，來獲得所需的信息。如此一來，本發明不但可 提升去區塊流程的效率，另可節省如存儲器帶寬等系統資源。以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明權利要求所進行的等效 變化與修改，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1. 一種用來解碼一視頻信號的一畫面的方法，其包含有對該視頻信號進行解碼，以產生形成該畫面的多個宏塊、對應於該多個宏塊的多個宏塊信息及對應於該畫面的一畫面信息；存儲該多個宏塊信息及該畫面信息；以及根據所存儲的該多個宏塊信息及該畫面信息，判斷該畫面是否需進行一去區塊流程。
2. 如權利要求1所述的方法，其還包含於該畫面需進行該去區塊流程時，對該畫面進行該去區塊流程。
3. 如權利要求2所述的方法，其中對該畫面進行該去區塊流程，根據所 存儲的該多個宏塊信息及該畫面信息，對該畫面進行該去區塊流程。
4. 如權利要求1所述的方法，其中根據所存儲的該多個宏塊信息及該畫 面信息，判斷該畫面是否需進行該去區塊流程，根據該多個宏塊信息的每一 宏塊信息的量化參數，判斷該畫面是否需進行該去區塊流程。
5. 如權利要求4所述的方法，其中根據該多個宏塊信息的每一宏塊信息 的量化參數，判斷該畫面是否需進行該去區塊流程，於該多個宏塊信息的一 宏塊信息的量化參數大於一預設值時，判斷該畫面需進行該去區塊流程。
6. 如權利要求4所述的方法，其中根據該多個宏塊信息的每一宏塊信息 的該量化參數，判斷該畫面是否需進行該去區塊流程，於該多個宏塊信息的 每一宏塊信息的量化參數大於一平均值的數目大於一預設值時，判斷該畫面 需進行該去區塊流程。
7. 如權利要求1所述的方法，其中該視頻信號根據MPEG2標準形成。
8. 如權利要求1所述的方法，其中該多個宏塊信息的每一宏塊信息包含 有相對應宏塊的量化參數、宏塊錯誤位及離散餘弦變換形式。
9. 如權利要求1所述的方法，其中該畫面信息包含有該畫面的畫面結構、 水平畫面大小、垂直畫面大小及幀類型。
10. —種用來解碼一視頻信號的一畫面的視頻解碼裝置，包含有 一視頻解碼器，包含有一解碼單元，用來對該視頻信號進行解碼，以產生形成該畫面的多個宏 塊、對應於該多個宏塊的多個宏塊信息及對應於該畫面的一畫面信息；以及一判斷單元，用來根據該多個宏塊信息及該畫面信息，判斷該畫面是否需進行一去區塊流程；以及一緩衝存儲器，用來存儲該多個宏塊信息及該畫面信息。
11. 如權利要求10所述的視頻解碼裝置，其還包含一去區塊濾波器， 用來於該畫面需進行該去區塊流程時，對該畫面進行該去區塊流程。
12. 如權利要求11所述的視頻解碼裝置，其中該去區塊濾波器根據存 儲於該緩衝存儲器的該多個宏塊信息及該畫面信息，對該畫面進行該去區塊 流程。
13. 如權利要求10所述的視頻解碼裝置，其中該判斷單元根據該多個 宏塊信息的每一宏塊信息的量化參數，判斷該畫面是否需進行該去區塊流程。
14. 如權利要求13所述的視頻解碼裝置，其中該判斷單元於該多個宏 塊信息的 一宏塊信息的量化參數大於 一預設值時，判斷該畫面需進行該去區 塊流程。
15. 如權利要求13所述的視頻解碼裝置，其中該判斷單元於該多個宏 塊信息的每一宏塊信息的量化參數大於一平均值的數目大於一預設值時，判 斷該畫面需進^亍該去區塊流牙呈。
16. 如權利要求10所述的視頻解碼裝置，其中該視頻信號根據MPEG2 標準形成。
17. 如權利要求10所述的視頻解碼裝置，其中該多個宏塊信息的每一 宏塊信息包含有相對應宏塊的量化參數、宏塊錯誤位及離散餘弦變換形式。
18. 如權利要求10所述的視頻解碼裝置，其中該畫面信息包含有該畫 面的畫面結構、水平畫面大小、垂直畫面大小及幀類型。
全文摘要
一種用來解碼一視頻信號的一畫面的方法，包含有對該視頻信號進行解碼，以產生形成該畫面的多個宏塊、對應於該多個宏塊的多個宏塊信息及對應於該畫面的一畫面信息；存儲該多個宏塊信息及該畫面信息；以及根據所存儲的該多個宏塊信息及該畫面信息，判斷該畫面是否需進行一去區塊流程。
文檔編號H04N7/26GK101437160SQ200710186059
公開日2009年5月20日 申請日期2007年11月13日 優先權日2007年11月13日
發明者柯友玲, 陳建志 申請人:矽統科技股份有限公司