自適應量化控制器及其方法
2023-09-12 05:51:50
專利名稱：自適應量化控制器及其方法
技術領域：
本發明的範例性實施例一般涉及一種自適應量化控制器及其方法，特別是涉及一種執行運動預測的自適應量化控制器及其方法。
背景技術：
在運動圖像專家組(MPEG)-2、MPEG-4和H.264標準中，輸入圖像或幀可以被劃分為多個亮度塊和「宏塊」。所述宏塊和亮度塊當中的每個可以具有相同數量的像素(例如，用於亮度塊的8×8像素和用於宏塊的16×16像素等)。以亮度塊為單位執行包括運動估計和運動補償的運動預測。可以以其中的每個塊都具有相同數量像素(例如，8×8像素)的多個塊的單位執行離散餘弦變換(DCT)和量化，對輸入的圖像或幀進行變長編碼以便於視頻編碼處理。
傳統的使用MPEG-2、MPEG-4和/或H.264標準的運動圖像編碼器可以對輸入的圖像或幀執行解碼處理以產生解碼的宏塊。解碼後的宏塊可以被存儲在存儲器中並用於編碼後續幀。
為了在帶寬限制系統中促進(faciliate)數據流的視頻，可以經過有限的傳輸信道傳輸由編碼格式(例如，MPEG-2、MPEG-4、H.264等)確定的給定量的視頻數據。例如，MPEG-2運動圖像編碼器使用自適應量化控制處理，在該處理中，可以將量化參數或量化級別可以提供給運動圖像編碼器的量化器。可以基於所述運動圖像編碼器輸出緩衝器的狀態控制所提供的量化參數/級別(level)。由於可以在視頻特徵(例如，涉及在視頻幀內時間和空間相關的活動)的基礎上計算所述量化參數，所以，可以降低輸出緩衝器的位使用率。
傳統的MPEG-2運動圖像編碼器可以支持三種輸入幀的編碼模式。這三種編碼模式可以包括幀內編碼(I)幀、預測編碼(P)幀和雙向預測編碼(B)幀。可以基於當前輸入幀中的信息編碼所述I幀，基於時間在前I幀或P幀的運動預測來編碼所述P幀，和基於在前I幀或P幀或後續幀I(例如，下一個幀)或P幀的運動預測來編碼所述B幀。
通常，可以對P幀或B幀執行運動估計並可以使用運動矢量編碼經過運動補償的數據。但是，I幀可以不被運動估計以及I幀內的數據可以被編碼。
因此，在傳統的自適應量化控制方法中，可以基於是當前輸入幀和運動補償數據之間的差值的預測誤差或者基於用於預測誤差的DCT係數來執行用於P幀和B幀的活動性計算(activity computation)。可以對I幀的數據執行用於I幀的活動性計算。
因此，可以使用運動估計基於一個或多個時間和空間相關性執行I幀前或後相鄰的P幀和B幀的活動性計算，但是，用於I幀的活動性計算可以只以空間相關性、而不以時間相關性為基礎。這樣，在所述I幀中的自適應量化控制可能具有比所述I幀的相鄰幀(例如，相鄰幀，例如在前幀或下一幀)更低的自適應量化效率和在用於包括在所述I幀中的多個塊的量化係數之間的時間連續性可能被間斷，從而導致可視質量的降低。由於人的眼睛對於靜態區域(例如，具有很小運動的部分)更加敏感，所以，如果多個輸入幀都包括很小的運動(例如，當比特率減小時)，那麼，上述視頻質量的降低可能會變成非常明顯的問題。此外，由於與所述I幀相鄰的幀使用該I幀作為運動估計的參考幀，所以，該I幀的可視質量也可能降低，從而使視頻質量的降低可能與所述I幀的頻率相互關聯起來。
發明內容
本發明的範例性實施例提供了一種自適應量化控制器，包括預測誤差產生單元，用於在參考幀的基礎上對包括在輸入幀內的至少一個幀執行運動預測並產生預測誤差，所述預測誤差是所述輸入幀和所述參考幀之間的差值；活動性計算單元，用於在所接收的宏塊的基礎上輸出活動性值，所接收的宏塊與輸入幀和所述預測誤差之一相關；和量化參數產生單元，用於通過將參考量化參數乘以所輸出活動性值的歸一化值而產生量化參數。
本發明的另一個範例性實施例提供了一種自適應量化控制的方法，包括在參考幀的基礎上對包括在輸入幀中的至少一個幀執行運動預測，產生預測誤差，該預測誤差是所述輸入幀和所述參考幀之間的差值；基於所接收的宏塊計算活動性值，所接收的宏塊與輸入幀和所述預測誤差之一相關；和通過將參考量化參數乘以所計算的活動性值的歸一化值而產生量化參數。
本發明的再一範例性實施例提供了一種自適應量化控制的方法，包括接收包括I幀的輸入幀並基於從一個或多個在前輸入幀提取的至少部分信息來執行用於I幀的運動預測。
包括附圖以提供對本發明的進一步理解，附圖被插入並作為說明書的一部分。所述附圖示出了本發明的範例性實施例，並與說明書一起來解釋本發明的原理。
圖1的框圖示出了根據本發明範例性實施例的用於運動圖像編碼器的自適應量化控制器；圖2示出了根據本發明另一範例性實施例的活動性計算單元；圖3的框圖示出了根據本發明另一範例性實施例的運動圖像編碼器的另一個自適應量化控制器；圖4的流程示出了根據本發明另一範例性實施例的用於運動圖像編碼器的自適應量化控制處理；圖5示出了根據本發明另一範例性實施例的活動性值計算的流程圖；圖6的曲線示出了傳統的峰值信噪比(PSNR)曲線和根據本發明範例性
具體實施例方式
下面將詳細地說明本發明的範例性實施例。但是，為簡便描述本發明的範例性實施例，這裡所披露的特定結構和功能僅僅是代表性的。本發明的範例性實施例可以多種不同形式實施，並不受這些實施例的限制。
因此，在本發明的範例性實施例可以被作出各種修改和具有其它形式的同時，藉助於在附圖中舉例的方式示出了本發明的特定實施例並在這裡予以詳細的說明。但是應當理解，這裡並不試圖將所述範例性實施例限制到所描述的特定形式，相反，本發明的範例性實施例將覆蓋落入本發明精神和範圍內的所有修改、等同和變化。在整個說明中，相同的數字可以指代相同的元件。
應當理解，儘管在這裡可以使用術語第一、第二等描述各種元件，但這些元件不受這些術語的限制。這些術語只被用於元件之間的彼此區分。例如，第一元件也可以被稱之為第二元件，類似的，第二元件也可以被稱之為第一元件，不會脫離本發明的範圍。如這裡所使用的，術語「和/或」包括相關列表項的一個或多個的任一和全部組合。
應當理解，當一個元件被稱作「連接到」或「耦合到」另一元件時，它可以是被直接連接到或耦合到另一個元件或者是存在介入元件。相反，當一個元件被稱作「直接連接到」或「直接耦合到」另一元件時，則不存在所述介入元件。應當用相同的方式來解釋用於描述元件之間關係的其它用語(即，「在...之間」和「直接在...之間」，「相鄰」和「直接相鄰」等)。
這裡所使用的術語學僅僅是為了說明本發明的特定實施例而不是試圖限制本發明的範例性實施例。如這裡所使用的，單數形式「一」、「一個」和「該」試圖包括複數形式，除非上下文清楚地指出相反的情況。還應當理解，這裡所使用的術語「包含」、「包含有」、「包括」和/或「包括有」規定狀態特徵、總體、步驟、操作、元件和/或構件的存在，但並不排除附加的一個或多個其它特徵、總體、步驟、操作、元件、構件和/或它們組合的存在。
除非有相反的規定，這裡所使用的所有術語(包括技術的和科學的術語)都具有本領域普通技術人員所公共理解的相同含義。應當理解，諸如在公共詞典中定義的術語應當被解釋為具有與相關技術上下文中所具有含義相同的含義，而不被理想化或過度形式化地加以解釋，除非這裡有明白的規定。
圖1的框圖示出了根據本發明範例性實施例的用於運動圖像編碼器的自適應量化控制器100。參看圖1，自適應量化控制器100可以包括預測誤差產生單元105、宏塊類型判定單元110、開關115、活動性計算單元120和量化參數產生單元130。
在圖1的範例性實施例中，預測誤差產生單元105可以在參考幀REF_F的基礎上對輸入幀IN_F執行運動預測(例如，運動估計和運動補償)。預測誤差產生單元105可以產生預測誤差RE。所述預測誤差PE可以表示輸入幀IN_F和經過運動補償的幀(例如，參考幀REF_F)之間的差。
在圖1所示的範例性實施例中，輸入幀IN_F可以是當前的「原始」幀(例如，未經運動補償的幀)。該輸入幀IN_F可以包括基於運動圖像編碼器的編碼模式的I幀、P幀和B幀。參考幀REF_F可以被存儲在運動圖像編碼器的幀存儲器中。
在圖1所示的範例性實施例中，由於I幀可以表示編碼數據，所以，對於I幀的參考幀是先前(例如，在前)P幀或I幀的原始幀(例如，未經運動補償的幀)。或者，所述參考幀可以是先前(例如，在前)P幀或I幀的一個未經運動補償的幀(例如，或者被稱為「重構」幀)。用於P幀的參考幀可以是先前(例如，在前)P幀或I幀的經運動補償的幀，而用於B幀的參考幀可以是先前P幀或I幀和/或隨後的(例如，下一個)P幀或I幀的經過運動補償的幀。
在圖1所示的範例性實施例中，預測誤差產生單元105可以包括運動估計處理器(未示出)、運動補償處理器(未示出)和減法器(未示出)。所述運動估計處理器可以基於存儲在所述幀存儲器中的參考幀REF_F和輸入幀IN_F執行運動估計並輸出運動矢量。在一個例子中，在I幀、P幀和B幀的運動估計中所使用的參考塊是給定像素格柵大小(例如，16×16、4×4、4×8、8×4、8×8、8×16、16×8等)的宏塊。所述運動補償處理器可以在所述運動矢量的基礎上從存儲在幀存儲器中的參考幀中讀出經過運動補償的幀。所述減法器可以從輸入幀IN_F中減去經過運動補償的幀REF_F並可以產生所述預測誤差PE。
在圖1所示的範例性實施例中，宏塊類型判定單元110可以響應輸入幀IN_F和預測誤差PE而輸出用於表示宏塊類型是幀間宏塊(例如，或者非幀內宏塊)還是幀內宏塊的宏塊類型信息MT。
在圖1所示的範例性實施例中，開關115可以響應所述宏塊類型信息MT向活動性計算單元120輸出所述預測誤差PE或輸入幀IN_F之一。例如，如果宏塊類型信息MT表示幀間宏塊類型，則開關115可以輸出預測誤差PE，以及如果所述宏塊類型信息MT表示幀內宏塊類型，則開關115可以以宏塊為單位輸出所述輸入幀IN_F。在另一個實施例中，可以將所述預測誤差PE和輸入幀IN_F作為幀輸出。
在圖1所示的範例性實施例中，活動性計算單元120可以從開關115接收宏塊(例如，預測誤差PE的幀間宏塊、輸入幀IN_F的幀內宏塊)，可以執行活動性計算並可以輸出宏塊j的時間和空間活動性值actj。
圖2示出了根據本發明另一範例性實施例的圖1所示的活動性計算單元120。在圖2所示的範例性實施例中，活動性計算單元120可以包括預測誤差/偏差加法單元122、比較單元124和加法單元126。
在圖2所示的範例性實施例中，如果開關115輸出預測誤差PE的幀間宏塊，那麼，預測誤差/偏差加法單元122可以對預測誤差PE的幀間宏塊執行操作，其中，包括在預測誤差PE的幀間宏塊內的預測誤差值Ekn的絕對值可以被相加到一起。該加法的結果可以被輸出以作為等式1所示的亮度子塊值(例如，具有8×8像素大小)sblknsblkn=k=164|Ekn|]]>等式1其中，Ekn可以表示在第n個8×8預測視頻塊中的預測誤差值，而n可以是正整數(例如，1，2，3，4等)。在等式1中，假設所述亮度子塊值sblkn可以對應於8×8像素格柵(grid)(例如，由於64可以被表示為8乘以8)。但是，應當理解，另外的範例性實施例也可以利用其它的像素格柵，因此，等式1中所示的值是按照比例設定(scale)的。
在圖2所示的範例性實施例中，如果開關115輸出輸入幀IN_F的幀內宏塊，那麼，預測誤差/偏差加法單元122對輸入幀IN_F的的幀內宏塊執行操作，其中，通過從包括在所述輸入幀IN_F的幀內宏塊內的取樣值(例如，像素值)Pkn中減去平均取樣值P_meann獲得的偏差值的絕對值可以被相加到一起。相加的結果可以被作為等式2所示的亮度子塊值(例如，具有8×8像素大小)sblkn輸出sblkn=k=164|Pkn-P_meann|]]>等式2其中，p_meann=164K=164Pkn]]>等式3
其中，Pkn可以表示在第n個8×8原始視頻塊中的取樣值，P_meann可以表示第n個取樣值的平均值，而n可以是正整數(例如，1，2，3，4等)。在等式2中，假設所述亮度子塊值sblkn對應於8×8像素格柵(例如，由於64可以被表示為8乘以8)。但是，應當理解，另外的範例性實施例可以應用到其它的像素大小，因此，在等式2中示出的值是按照比例設定的。
在圖2所示的範例性實施例中，比較單元124可以比較子塊值sblk1、sblk2、sblk3和sblk4並可以輸出具有最低值的子塊值。加法單元126可以增加(例如加1)比較後子塊值的所述最低值並可以輸出活動性值actj。因此，由計算單元124和加法單元126執行的上述操作可以由下述等式4來表示actj＝1+min(sblk1，sblk2，sblk3，and sblk4) 等式4回到圖1所示的範例性實施例，量化參數產生單元130可以將參考量化參數Qj乘以活動性值actj的歸一化值N_actj，由此以產生自適應量化值或量化參數MQj。可以基於運動圖象編碼器的輸出緩衝器被填充的程度(例如，空，填充其容量填滿的40％等)確定參考量化參數Qj。例如，如果從輸出緩衝器產生的位的數量大於閾值，則所述參考量化參數Qj可以增加，以及如果從所述輸出緩衝器產生的位的數量不大於閾值，則所述參考量化參數Qj可以減小。量化參數MQj可以是用於I幀、P幀和B幀的最佳量化參數並可以被提供給運動圖像編碼器的量化器。這樣，可以減少所述輸出緩衝器的位使用(例如，與I幀有關的位使用)。所述量化器可以響應量化參數MQj來量化從運動圖像編碼器的離散餘弦變換器中輸出的DCT係數，並可以輸出量化係數。
在圖1所示的範例性實施例中，量化參數產生單元130可以如下輸出量化參數MQjN_actj=2*actj+mean_actjactj+2*meanj-actj]]>等式5其中，N_actj可以表示歸一化的活動性，mean_actj可以表示活動性的平均值。然後，參數N_actj可以被乘以Qj以獲得等式6表示的MQjMQj=Qj*N_actj]]>等式6圖3的框圖示出了根據本發明另一範例性實施例的運動圖像編碼器的自適應量化控制器300。在圖3的範例性實施例中，自適應量化控制器300可以包括預測誤差產生單元305、宏快類型判定單元310、開關315、活動性計算單元320、量化參數產生單元330、DCT類型判定單元340和DCT單元350。
此外，在圖3的範例性實施例中，預測誤差產生單元305、宏塊類型判定單元310、開關315和量化參數產生單元330的結構配置和操作可以分別和圖1所示的預測誤差產生單元105、宏塊類型判定單元110、開關115和量化參數才產生單元130的結構配置和操作相同，因此，為簡便起見而不再描述。
在圖3的範例性實施例中，DCT類型判定單元340可以輸出DCT類型信息DT，該信息表示是對從開關315接收的預測誤差PE的幀間宏塊還是對從開關315接收的輸入幀IN_F的幀內宏塊執行DCT，使其成為幀結構或場結構。
在圖3的範例性實施例中，所述DCT單元350以具有給定像素格柵大小(例如，8×8像素)的塊為單位對預測誤差PE的幀間宏塊或輸入幀IN_F的幀內宏塊執行與所述DCT類型信息DT相對應的DCT，並可以輸出所產生的DCT係數。
在圖3的範例性實施例中，DCT係數可以被傳送給活動性計算單元320。如上所述，活動性計算單元320可以包括與圖1所示範例性實施例的活動性計算單元120類似的結構組件(例如，預測誤差/偏差加法單元122、比較單元124和加法單元126)。活動性計算單元320可以計算和輸出與DTC係數對應的活動性值actj(例如，利用等式1和/或2，其中sblkj可以表示具有DCT類型的幀結構子塊或場結構子塊)。
在圖3的範例性實施例中，自適應量化控制器300可以利用DCT類型的DCT係數執行活動性計算，由此以降低活動性計算期間的複雜性。
圖4的流程示出了根據本發明另一範例性實施例的用於運動圖像編碼器的自適應量化控制處理。在該例子中，可以利用圖1的自適應量化控制器100和/或圖3的自適應量化控制器300執行自適應量化控制處理400。
在圖4所示的範例性實施例中，可以在參考幀的基礎上對輸入幀執行運動預測(例如，包括運動估計和運動補償)。可以產生作為所述輸入幀和所述參考幀之間的差的預測誤差(在405處)。
在圖4所示的範例性實施例中，所述輸入幀可以是當前的原始幀並可以包括基於運動圖像編碼器的編碼模式的I幀、P幀和B幀。在例子中，用於I幀的參考幀可以是先前(例如，在前)P幀或I幀的原始幀。在另一個例子中，用於所述I幀的參考幀可以是先前P幀或I幀的經過運動補償的幀。在再一個例子中，用於所述P幀的參考幀可以是先前P幀或I幀的經過運動補償的幀，而用於所述B幀的參考幀可以是先前P幀或I幀和隨後P幀或I幀的經過運動補償的幀。運動預測(在405處)可以基於在I幀、P幀和B幀的運動估計中所使用的參考塊。在例子中，參考塊可以是16×16宏塊、4×4宏塊、4×8宏塊、8×4宏塊、8×8宏塊、8×16宏塊、16×8宏塊和/或任何其它大小的宏塊。
在圖4所示的範例性實施例中，可以確定用於預測誤差和/或輸入幀的宏塊類型(在410處)。在例子中，幀間宏塊可以被確定為用於所述預測誤差的宏塊類型，而幀內宏塊可以被確定為用於所述輸入幀的宏塊類型。在再一個例子中，所述預測誤差和輸入幀可以被作為幀輸出。
在圖4的範例性實施例中，評估與預測誤差的內部宏塊和/或輸入幀的幀內宏塊相關的DCT的結果(例如，DCT係數)，以便確定DCT係數是否可以被用於活動性計算(在415處)。如果確定DCT係數可以被用於活動性計算，那麼，處理前進到420(後述)。或者，如果確定所述DCT係數不能被用於活動性計算，那麼，圖4的處理前進到430。
在圖4的範例性實施例中，可以在預測誤差的幀間宏塊和/或輸入幀的幀內宏塊的基礎上計算宏塊j的時間和空間活動性值actj，這將在下面相對於圖5所示的範例性實施例詳細說明。
圖5示出了根據本發明另一範例性實施例的圖4的430的活動性值計算。
在圖5的範例性實施例中，在4301處，活動性計算430可以包括對包括在預測誤差PE的幀間宏塊內的預測誤差值Ekn的絕對值求和(例如，利用等式1)並輸出該求和的結果(例如，作為8×8亮度子塊值sblkn(n＝1、2、3或4))。如以上對等式1所述，Ekn可以表示在第n個8×8預測視頻塊中的預測誤差值。或者，在圖5的4301處，通過從包括在輸入幀IN_F的幀內宏塊中的取樣值(像素值)Pkn減去平均取樣值P_meann獲得的偏差值的絕對值被求和並被輸出(例如，根據等式2)(例如，作為8×8亮度子塊值sblkn(n＝1、2、3或4))。
在圖5的範例性實施例中，在4302處，比較4個子塊值sblk1、sblk2、sblk3和sblk4，並輸出這4個子塊值sblk1、sblk2、sblk3和sblk4中的最小值。可以增加所輸出的最小值(例如，加1)並輸出活動性值actj。在例子中，可以根據等式3執行圖5的4302和4303。
回到圖4所示的範例性實施例，可以對被確定的宏塊(根據410)(例如，預測誤差的幀間宏塊或所述輸入幀的幀內宏塊)進行評估，以確定是否執行DCT以便將所確定的宏塊轉換成幀或場結構(在420處)。然後，可以以給定的塊大小(例如，8×8塊)為單位對所確定的宏塊執行與所述DCT類型(在420處確定的)相對應的DCT，並輸出DCT係數。
在圖4所示的範例性實施例中，可以計算與DCT係數對應的活動性值actj(例如，基於等式1或2)(在430處)。在圖4的430處，(例如，等式1或等式2)sblkn可以根據DCT的類型來表示幀結構子塊或場結構子塊。
在圖4的範例性實施例中，可以將參考量化參數Qj乘以活動性值actj的歸一化值N_actj，從而產生自適應量化值(在435處)(例如，量化參數MQj)。可以基於運動圖像編碼器的輸出緩衝器的填充程度來確定參考量化參數Qj。在例子中，如果在輸出緩衝器處產生的位數大於參考值，那麼，所述參考量化參數Qj可以較高，而如果從輸出緩衝器產生的位數不大於所述參考值，那麼，參考量化參數Qj可以較低。可以將量化參數MQj提供給運動圖像編碼器的量化器(未示出)。量化器可以響應量化參數MQj來量化從所述運動圖像編碼器(未示出)的離散餘弦變換器輸出的DCT係數並輸出量化係數。在例子中，圖4中435的量化參數產生可以執行等式4和/或5。
圖6的曲線示出了傳統的峰值信/噪比(PSNR)曲線610和根據本發明範例性實施例的PSNR曲線620。在另一示例中，PSNR曲線620可以表示施加到Paris視頻序列的亮度塊(Y)的自適應量化控制處理。在例子中，Paris視頻序列的比特率(bit-rate)可以是每秒800千比特(Kbps)，且Paris視頻序列可以包括公共媒介格式的幀。但是，應當理解，本發明的其它範例性實施例也可以包括其它的比特率和/或格式。
在圖6的範例性實施例中，PSNR曲線620通常高於PSNR曲線610，這表明，通過最佳地安排I幀的量化值，該範例性自適應控制器和該範例性自適應量化控制處理可以影響I幀的相鄰P/B幀，從而提供主關視頻質量的整個增加。
圖7的曲線示出了另一傳統的PSNR曲線710和根據本發明範例性實施例的另一個PSNR曲線。在例子中，PSNR曲線720可以表示施加到Flag視頻序列的亮度塊(Y)的自適應量化處理。在例子中，Flag視頻序列的比特率可以是每秒800千比特(Kbps)，且所述Flag視頻序列可以包括公共媒介格式的多個幀。但是，應當理解，本發明的其它範例性實施例可以包括其它的比特率和/或格式。
在圖7的範例性實施例中，PSNR720通常可以高於PSNR曲線710，這可以表示出，通過最佳地安排I幀的量化值，該示例的自適應量化控制器和該示例的自適應量化控制處理可以影響I幀的相鄰P/B幀，由此，提供主觀視頻質量的整個增加。
圖8的表格示出了一組傳統自適應量化控制處理的模擬結果和一組根據本發明範例性實施例的自適應量化控制處理的模擬結果。在圖8所示的範例性實施例中，包括在圖像組中的幀數可以是15，而每個視頻序列可以包括300個幀。
在圖8的範例性實施例中，在每個視頻序列中根據本發明範例性實施例的PSNR與傳統的PSNR之間的差ΔY_PSNR可以大於0dB。例如，在較低的比特率(例如，諸如600Kbps)處，該ΔY_PSNR可以達到0.52dB的較高(例如，最大)值。Δ_PSNR的正值可以反映響應根據本發明範例性實施例的自適應量化控制器和自適應量化控制處理的圖象質量的改善。
圖9的表格示出了根據本分明的一組使用I幀運動預測的運動預測模擬結果和一組不使用I幀運動預測的運動模擬結果。在圖9的模擬示例中，包括在圖像組中的幀數可以是15，而每個視頻序列可以包括300幀。
在圖9的模擬示例中，在每個視頻序列中，使用I幀運動預測時(IMP_On)的PSNR和不使用I幀預測時(IMP_Off)時的PSNR之間的差ΔY_PSNR可以大於0dB。所述ΔY_PSNR的正值反映響應本發明該範例性實施例中使用的I幀運動預測的圖像質量的改善。
圖10的表格示出了根據本發明範例性實施例的一組用於其中I幀的參考幀是原始幀的運動預測的模擬結果和一組其中所述I幀的參考幀是經過運動補償的幀的模擬結果。在圖10所示的模擬示例中，包括在圖像組中的幀數可以是15，而每個視頻序列可以包括300幀。
在圖10所示的模擬示例中，在每個視頻序列中，I幀的參考幀是原始幀(IMP_org)時的PSNR和I幀的參考幀是經過運動補償的幀(IMP_recon)時的PSNR之間的差ΔY_PSNR可以大於0dB。ΔY_PSNR的正值可以反映響應在本發明範例性實施例中使用原始幀作為所述I幀的參考幀的圖像質量的改善。
到此，已經描述了本發明的範例性實施例，很明顯，可以利用多種形式做相同的改變。例如，儘管已經利用某種格式和大小(例如，16×16像素的宏塊)的結構討論了本發明，但應當理解，在本發明的其它範例性實施例中，上述給出的幾個例子可以按比例決定以便與公知的視頻協議相符。
這種變化並不脫離本發明範例性實施例的精神和範圍，對於本領域的普通技術人員來講很明顯的這種修改構均被包括在本發明權利要求書的範圍內。
權利要求
1.一種自適應量化控制器，包括預測誤差產生單元，用於在參考幀的基礎上對包括在輸入幀內的至少一個幀執行運動預測並產生預測誤差，該預測誤差是所述輸入幀和所述參考幀之間的差；活動性計算單元，用於基於所接收的宏塊輸出活動性值，所接收的宏塊與所述輸入幀和所述預測誤差之一相關；和量化參數產生單元，用於通過將參考量化參數與輸出的活動性值的歸一化值相乘而產生量化參數。
2.如權利要求1所述的自適應控制器，其中，至少一個幀包括一個或多個I幀、P幀和B幀。
3.如權利要求1所述的自適應控制器，其中，所接收的宏塊是幀內宏塊或幀間宏塊中的一個。
4.如權利要求1所述的自適應控制器，其中，所述量化參數產生單元基於所包括的輸出緩衝器被填充的程度來產生所述參考量化參數。
5.如權利要求2所述的自適應控制器，其中，所述I幀的參考幀是先前P幀或I幀的原始幀。
6.如權利要求2所述的自適應控制器，其中，所述I幀的參考幀是先前P幀或I幀的經過運動補償的幀。
7.如權利要求1所述的自適應控制器，其中，所述預測誤差產生單元執行包括運動估計和運動補償的運動預測。
8.如權利要求7所述的自適應控制器，其中，在至少一個幀的運動預測期間所使用的參考塊是給定大小的宏塊。
9.如權利要求8所述的自適應控制器，其中，就像素而言，所述給定大小是16×16、4×4、4×8、8×4、8×8、8×16或16×8。
10.如權利要求1所述的自適應控制器，還包括宏塊類型判定單元，用於響應所述預測誤差和輸入幀而輸出表示所接收的宏塊是否是幀間宏塊還是幀內宏塊的宏塊類型信息；和開關，用於響應所述宏塊類型信息而輸出所述預測誤差和所述輸入幀中的一個給所述活動性計算單元。
11.如權利要求1所述的自適應控制器，其中，所述活動性計算單元包括預測誤差/偏差加法單元，用於如果所接收的宏塊是所述預測誤差的幀間宏塊，則求和包括在所接收宏塊中的預測誤差值的絕對值，和如果所接收的宏塊是所述輸入幀的幀內宏塊，則求和通過從包括在所接收宏塊中的取樣值中減去平均取樣值而獲得的偏差值的絕對值，和輸出求和的結果作為多個子塊值中的一個；比較單元，用於將所述多個子塊值進行比較並輸出所述多個子塊值的最小值；和加法單元，用於增加所輸出的最小值並輸出所接收宏塊的活動性值。
12.如權利要求1所述的自適應控制器，還包括離散餘弦變換單元，用於執行與所接收宏塊的離散餘弦變換類型信息相對應的離散餘弦變換，並輸出離散餘弦變換係數，其中，所述活動性計算單元接收所述離散餘弦變換係數並基於該離散餘弦變換係數確定所接收宏塊的輸出活動性值。
13.如權利要求12所述的自適應控制器，其中，所述量化參數產生單元基於所包括的輸出緩衝器被填充的程度以及表示是否對所接收的宏塊執行離散餘弦變換的離散餘弦變換類型信息而產生所述參考量化參數。
14.如權利要求12所述的自適應控制器，還包括宏塊類型判定單元，用於響應所述預測誤差和所述輸入幀而輸出表示所接收的宏塊是否是幀間宏塊還是幀內宏塊的宏塊類型信息；開關，用於響應所述宏塊類型信息將所接收的宏塊輸出到所述活動性計算單元；和離散餘弦變換類型判定單元，用於響應所接收的從所述開關輸出的宏塊輸出所述離散餘弦變換類型信息給所述離散餘弦變換單元。
15.一種自適應量化控制方法，包括基於參考幀對包括在輸入幀中的至少一個幀執行運動預測；產生預測誤差，該預測誤差是所述輸入幀和所述參考幀之間的差值；基於所接收的宏塊計算活動性值，所接收的宏塊與所述輸入幀和所述預測誤差中的一個相關；和通過將參考量化參數乘以所計算的活動性值的歸一化值而產生量化參數。
16.如權利要求15所述的方法，其中，所述活動性值的計算至少部分地基於與所接收宏塊的離散餘弦變換類型對應的離散餘弦變換係數。
17.如權利要求15所述的方法，其中，所述量化參數產生單元基於所包括的輸出緩衝器的填充程度而產生所述參考量化參數，和所述離散餘弦變換類型信息表示是否對所接收的宏塊執行離散餘弦變換。
18.如權利要求15所述的方法，其中，至少一個幀包括一個或多個I幀、P幀和B幀。
19.如權利要求18所述的方法，其中，對於所述I幀的參考幀是先前P幀或I幀的原始幀。
20.如權利要求18所述的方法，其中，對於所述I幀的參考幀是先前P幀或I幀的經過運動補償的幀。
21.如權利要求15所述的方法，其中，所述運動預測包括運動估計和運動補償。
22.如權利要求21所述的方法，其中，在至少一幀的運動估計中使用的參考塊是給定大小的宏塊。
23.如權利要求22所述的方法，其中，就像素而言，所述給定大小是16×16、4×4、4×8、8×4、8×8、8×16或16×8。
24.如權利要求16所述的方法，還包括第一，確定所接收的宏塊是否是所述預測誤差的幀間宏塊還是所述輸入幀的幀內宏塊；第二，確定是否基於所述離散餘弦變換係數來計算所接收宏塊的活動性值；和第三，確定是否對所接收的宏塊執行離散餘弦變換；至少部分地基於所接收的宏塊是否是幀間宏塊還是幀內宏塊對所接收的宏塊執行離散餘弦變換，並輸出所述離散餘弦變換係數，其中，如果所述第二確定步驟基於所述離散餘弦變換係數確定不計算所述活動性值，則產生所述量化參數，以及如果所述第二確定步驟基於所述離散餘弦變換係數確定計算所述活動性值，那麼，只有在第三確定和執行步驟之後才產生所述量化參數。
25.如權利要求15所述的方法，其中，產生所述量化參數包括如果所接收的宏塊是所述預測誤差的幀間宏塊，則求和包括在所接收宏塊中的預測誤差值的絕對值，以及如果所接收的宏塊是所述輸入幀的幀內宏塊，則求和通過從包括在所接收宏塊中的取樣值中減去平均取樣值所獲得的偏差值的絕對值，並輸出求和的結果作為多個子塊值中的一個；比較所述多個子塊值並輸出所述多個子塊值的最小值；和增加輸出的最小值並輸出所接收的宏塊的活動性值。
26.一種自適應量化控制的方法，包括接收包括I幀的輸入幀；和至少部分地基於從一個或多個先前輸入幀中提取的信息來執行所述I幀的運動預測。
27.一種執行權利要求15所述方法的自適應量化控制器。
28.一種執行權利要求26所述方法的自適應量化控制器。
全文摘要
提供了一種自適應量化控制器及其方法。在範例性的方法中，基於參考幀對包括在輸入幀中的至少一個幀執行運動預測。可能產生預測誤差作為輸入幀和參考幀之間的差值。可以基於所接收的宏塊計算活動性值，所接收的宏塊與輸入幀和預測誤差之一相關。通過將參考量化參數乘以所計算的活動性值的歸一化值可以產生量化參數。在另一範例性方法中，可以接收包括I幀的輸入幀並至少部分地基於從一個或多個先前輸入幀中提取的信息執行對該I幀的運動預測。在另一個例子中，所述自適應量化控制器可以執行上述範例性的方法。
文檔編號H04N7/32GK1949877SQ20061014168
公開日2007年4月18日 申請日期2006年10月9日 優先權日2005年10月12日
發明者金鐘善, 範宰榮, 任慶默, 樸宰弘, 錢升弘 申請人:三星電子株式會社