发明名称 视讯转换编码之运动向量修正系统与方法
摘要 本发明揭露一种产生运动向量以对视讯信号进行重新编码之方法与系统,该运动向量系利用一基本运动向量与一微调运动向量之加总来决定。在未使用画面跳页(Frame-skipping)之技术下,基本运动向量等于目前输入信号之运动向量,而微调运动向量则视差值重建误差之加总值(Sum of Differential Reconstruction Error, SDRE)之大小而决定。若SDRE之值不大于预定的临界值时,则微调运动向量为零;若SDRE大于预定的临界值时,则微调运动向量系在一个小区域中做搜寻,并利用绝对误差加总之最佳化方法而产生。在使用画面跳页技术时,基本运动向量系经由目前输入信号之运动向量,与所建构出之先前舍弃画面之先前运动向量加总而产生;微调运动向量之产生方法与未使用画面跳页技术时的作法相同。本发明所揭露之方法与系统可用于改善需重新编码之数位视讯信号品质上。
申请公布号 TW421965 申请公布日期 2001.02.11
申请号 TW088104781 申请日期 1999.03.26
申请人 财团法人工业技术研究院;华盛顿大学 美国 发明人 俞杰男;孙明廷;林嘉文
分类号 H04N1/417;H04N7/137 主分类号 H04N1/417
代理机构 代理人
主权项 1.一种利用具有一或多个输入运动向量之先前编 码视讯信号,对数位视讯信号执行重新编码之方法 ,该方法至少包含下列步骤: 由该一或多个输入运动向量决定一基本运动向量( Base motion vector); 产生一微调运动向量; 产生一新运动向量,该新运动向量系该基本运动向 量与该微调运动向量之加总;及 利用该新运动向量对该先前编码视讯信号进行重 新编码。2.如申请专利范围第1项之方法,其中上述 之一或多个输入向量包含目前运动向量(Current motion vector),且其中决定该基本运动向量之步骤,包 含决定将该基本运动向量指定为等于该目前运动 向量之步骤。3.如申请专利范围第1项之方法,其中 上述之一或多个输入向量包含目前运动向量与一 或多个先前运动向量,且其中决定该基本运动向量 之步骤,包含自前次所得到的基本运动向量起之所 有先前运动向量和目前运动向量加总,以得到新的 基本运动向量之步骤。4.如申请专利范围第1项之 方法,其中上述产生该微调运动向量之步骤,包含 产生一微调运动向量(Dx,Dy)等于 之步骤,其中: Dx与Dy系该微调运动向量(Dx,Dy)之分量; Bx与By系该基本运动向量(Bx,By)之分量; Rsp(i,j)系一先前画面之一个像素値; Psc(i,j)系该目前画面之第二个像素之像素値; i与j系该像素在一巨集区块(Macroblock)中的位置; M与N系分别为该i与j之最大値; min为一求取最小値函式(Minimum function); arg为一引数求取函式(Argument function); S'为由该求取最小値函式所搜寻之区域;及 m与n系该求取最小値函式之引数値,且为位移向量( Displacement vector)(m,n)之元素。5.如申请专利范围第1 项之方法,更包含估测一差値重建误差加总(Sum differential reconstruction error, SDRE)为: 之步骤,其中 sp(i,j)=Rsp(i,j)-Psp(i,j); Rsp(i,j)系一先前画面之一个像素値; Psc(i,j)系该目前画面之第二个像素之像素値; q1系先前编码视讯信号中,用以对一目前画面进行 编码之量化步阶长度; q2系先前画面中用以重新编码之量化步阶长度; Bx与By系该基本运动向量(Bx,By)之分量;及 i与j系该像素在一巨集区块(Macroblock)中的位置。6. 如申请专利范围第5项之方法,其中上述产生该微 调运动向量之步骤,包含当该SDRE値较一第一预定 临界値为小,且该基本运动向量不为零时,产生一 零微调运动向量(Zero delta motion vector)之步骤。7.如 申请专利范围第5项之方法,其中上述产生该微调 运动向量之步骤,包含当该SDRE値较一第二预定临 界値为小,且该基本运动向量为零时,产生一零微 调运动向量(Zero delta motion vector)之步骤。8.如申请 专利范围第5项之方法,其中上述产生该微调运动 向量之步骤,包含当该SDRE値较一第一预定临界値 为小时,产生一零微调运动向量(Zero delta motion vector)之步骤。9.如申请专利范围第1项之方法,其 中上述产生该微调运动向量之步骤,包含当一巨集 区块未被编码时,产生一零微调运动向量(Zero delta motion vector)之步骤。10.如申请专利范围第1项之方 法,其中上述产生该微调运动向量之步骤,包含当 该基本运动向量为零时,产生一零微调运动向量之 步骤。11.一种利用具有一或多个输入运动向量之 先前编码视讯信号,对数位视讯信号执行重新编码 之装置,该重新编码信号产生装置至少包含: 决定装置,用以由一个或多个输入运动向量决定一 基本运动向量(Base motion vector); 微调运动向量产生装置; 新运动向量产生装置,利用该基本运动向量与该微 调运动向量之加总,用以产生一新运动向量信号; 及 重新编码装置,利用该新运动向量信号对该先前编 码视讯信号进行重新编码。12.如申请专利范围第 11项之重新编码信号产生装置,其中上述之一或多 个输入向量包含目前运动向量与一或多个先前运 动向量,且其中该决定装置包含决定将该基本运动 向量指定为等于该目前运动向量之装置。13.如申 请专利范围第11项之重新编码信号产生装置,其中 上述之一或多个输入向量包含目前运动向量与一 或多个先前运动向量,且其中该决定装置包含自前 次所得到的基本运动向量起之所有先前运动向量 和目前输入运动向量加总,以得到新的基本运动向 量之装置。14.如申请专利范围第11项之重新编码 信号产生装置,其中上述之微调运动向量产生装置 ,包含产生一微调运动向量(Dx,Dy)等于 之装置,其中 Dx与Dy系该微调运动向量(Dx,Dy)之分量; Bx与By系该基本运动向量(Bx,By)之分量; Rsp(i,j)系一先前画面之一个像素値; Psc(i,j)系该目前画面之第二个像素之像素値; i与j系该像素在一巨集区块(Macroblock)中的位置; M与N系分别为该i与j之最大値; min为一求取最小値函式(Minimum function); arg为一引数求取函式(Argument function); S'为由该求取最小値函式所搜寻之区域;及 m与n系该求取最小値函式之引数値,且为位移向量( Displacement vector)(m,n)之元素。15.如申请专利范围第 11项之重新编码信号产生装置,更包含估测一差値 量化误差加总(Sum differential reconstruction error, SDRE) 为: 之装置,其中 sp(i,j)=Rsp(i,j)-Psp(i,j); Rsp(i,j)系一先前画面之一个像素値; Psc(i,j)系该目前画面之第二个像素之像素値; q1系先前编码视讯信号中,用以对一目前画面进行 编码之量化步阶大小; q2系先前画面中用以重新编码之量化步阶大小; Bx与By系该基本运动向量(Bx,By)之分量;及 i与j系该像素在一巨集区块(Macroblock)中的位置。16 .如申请专利范围第15项之重新编码信号产生装置, 其中上述之微调运动向量产生装置,包含当该SDRE 値较一第一预定临界値为小,且该基本运动向量不 为零时,产生一零微调运动向量(Zero delta motion vector)之装置。17.如申请专利范围第15项之重新编 码信号产生装置,其中上述之微调运动向量产生装 置,包含当该SDRE値较一第二预定临界値为小,且该 基本运动向量为零时,产生一零微调运动向量(Zero delta motion vector)之装置。18.如申请专利范围第15项 之重新编码信号产生装置,其中上述之微调运动向 量产生装置,包含当该SDRE値较一第一预定临界値 为小时,产生一零微调运动向量(Zero delta motion vector)之装置。19.如申请专利范围第11项之重新编 码信号产生装置,其中上述之微调运动向量产生装 置,包含当一巨集区块未被编码时,产生一零微调 运动向量(Zero delta motion vector)之装置。20.如申请 专利范围第11项之重新编码信号产生装置,其中上 述之微调运动向量产生装置,包含当该基本运动向 量为零时,产生一零微调运动向量之装置。21.一种 电脑可读取媒介,包含控制电脑系统以执行操作处 理之指令,该媒介至少包含下列步骤: 由该一或多个输入运动向量决定一基本运动向量( Base motion vector); 产生一微调运动向量; 产生一新运动向量,该新运动向量系该基本运动向 量与该微调运动向量之加总;及 利用该新运动向量对先前编码视讯信号进行重新 编码。22.如申请专利范围第21项之电脑可读取媒 介,其中上述之一或多个输入向量包含目前运动向 量(Current motion vector),且其中决定该基本运动向量 之步骤,包含将该基本运动向量指定为等于该目前 运动向量之步骤。23.如申请专利范围第21项之电 脑可读取媒介,其中上述之一或多个输入向量包含 目前运动向量与一或多个先前运动向量,且其中决 定该基本运动向量之步骤,包含自前次所得到的基 本运动向量起之所有先前运动向量和目前输入运 动向量加总,以得到新的基本运动向量之步骤。24. 如申请专利范围第21项之电脑可读取媒介,其中上 述产生该微调运动向量之步骤,包含产生一微调运 动向量(Dx,Dy)等于 之步骤,其中 Dx与Dy系该微调运动向量(Dx,Dy)之元分量; Bx与By系该基本运动向量(Bx,By)之分量; Rsp(i,j)系一先前画面之一个像素値; Psc(i,j)系该目前画面之第二个像素之像素値; i与j系该像素在一巨集区块(Macroblock)中的位置; M与N系分别为该i与j之最大値; min为一求取最小値函式(Minimum function); arg为一引数求取函式(Argument function); S'为由该求取最小値函式所搜寻之区域;及 m与n系该求取最小値函式之引数値,且为位移向量( Displacement vector)(m,n)之分量。25.如申请专利范围第 21项之电脑可读取媒介,更包含估测一差値量化重 建加总(Sum differential reconstruction error, SDRE)为: 之步骤,其中 sp(i,j)=Rsp(i,j)-Psp(i,j); Rsp(i,j)系一先前画面之一个像素値; Psc(i,j)系该目前画面之第二个像素之像素値; q1系先前编码视讯信号中,用以对一目前画面进行 编码之量化步阶大小; q2系先前画面中用以重新编码之量化步阶大小; Bx与By系该基本运动向量(Bx,By)之分量;及 i与j系该像素在一巨集区块(Macroblock)中的位置。26 .如申请专利范围第25项之电脑可读取媒介,其中上 述产生该微调运动向量之步骤,包含当该SDRE値较 一第一预定临界値为小,且该基本运动向量不为零 时,产生一零微调运动向量(Zero delta motion vector)之 步骤。27.如申请专利范围第25项之电脑可读取媒 介,其中上述产生该微调运动向量之步骤,包含当 该SDRE値较一第二预定临界値为小,且该基本运动 向量为零时,产生一零微调运动向量(Zero deltamotion vector)之步骤。28.如申请专利范围第25项之电脑可 读取媒介,其中上述产生该微调运动向量之步骤, 包含当该SDRE値较一第一预定临界値为小时,产生 一零微调运动向量(Zero delta motion vector)之步骤。29 .如申请专利范围第21项之电脑可读取媒介,其中上 述产生该微调运动向量之步骤,包含当一巨集区块 未被编码时,产生一零微调运动向量(Zero deltamotion vector)之步骤。30.如申请专利范围第21项之电脑可 读取媒介,其中上述产生该微调运动向量之步骤, 包含当该基本运动向量为零时,产生一零微调运动 向量之步骤。31.一种利用具有一或多个输入运动 向量之先前编码视讯信号,对数位视讯信号执行重 新编码之装置,该重新编码信号产生装置至少包含 : 基本运动向量电路,用以利用该一或多个输入运动 向量以输出一基本运动向量; 微调运动向量电路,用以输出一微调运动向量; 新运动向量电路,用以产生一新运动向量,该新运 动向量系该基本运动向量与该微调运动向量之加 总;及 编码器,利用该新运动向量对该先前编码视讯信号 进行重新编码。32.如申请专利范围第31项之重新 编码信号产生装置,其中上述之一或多个输入向量 包含目前运动向量与一或多个先前运动向量,且其 中该基本运动向量电路所输出之该基本运动向量 等于该目前运动向量。33.如申请专利范围第31项 之重新编码信号产生装置,其中上述之一或多个输 入向量包含目前运动向量与一或多个先前运动向 量,且其中该基本运动向量电路所输出之基本运动 向量,系自前次所得到的基本运动向量起之所有先 前运动向量和目前输入运动向量加总,以得到新的 基本运动向量。34.如申请专利范围第31项之重新 编码信号产生装置,其中上述之微调运动向量电路 输出一微调运动向量(Dx,Dy)等于 其中 Dx与Dy系该微调运动向量(Dx,Dy)之分量; Bx与By系该基本运动向量(Bx,By)之分量; Rsp(i,j)系一先前画面之一个像素値; Psc(i,j)系该目前画面之第二个像素之像素値; i与j系该像素在一巨集区块(Macroblock)中的位置; M与N系分别为该i与j之最大値; min为一求取最小値函式(Minimum function); arg为一引数求取函式(Argument function); S'为由该求取最小値函式所搜寻之区域;及 m与n系该求取最小値函式之引数値,且为位移向量( Displacement vector)(m,n)之分量。35.如申请专利范围第 31项之重新编码信号产生装置,更包含估测一差値 量化误差加总(Sum differential reconstruction error, SDRE) 为: 之装置,其中 sp(i,j)=Rsp(i,j)-Psp(i,j); Rsp(i,j)系一先前画面之一个像素値; Psc(i,j)系该目前画面之第二个像素之像素値; q1系先前编码视讯信号中,用以对一目前画面进行 编码之量化步阶大小; q2系先前画面中用以重新编码之量化步阶大小; Bx与By系该基本运动向量(Bx,By)之分量; i与j系该像素在一巨集区块(Macroblock)中的位置。36 .如申请专利范围第35项之重新编码信号产生装置, 其中上述之微调运动向量电路,输出一零微调运动 向量(Zero delta motion vector),于该SDRE値较一第一预定 临界値为小,且该基本运动向量不为零时。37.如申 请专利范围第35项之重新编码信号产生装置,其中 上述之微调运动向量电路输出一零微调运动向量( Zero delta motion vector),于该SDRE値较一第二预定临界 値为小,且该基本运动向量为零时。38.如申请专利 范围第35项之重新编码信号产生装置,其中上述之 微调运动向量电路输出一零微调运动向量(Zero delta motion vector),于该SDRE値较一第一预定临界値为 小时。39.如申请专利范围第31项之重新编码信号 产生装置,其中上述之微调运动向量电路输出一零 微调运动向量(Zero delta motion vector),于一巨集区块 未被编码时。40.如申请专利范围第31项之重新编 码信号产生装置,其中上述之微调运动向量电路输 出一零微调运动向量(Zero delta motion vector),于该基 本运动向量为零时。图式简单说明: 第一图A与第一图B为习知技术中描述运动向量之 架构方块图; 第二图描绘习知技术中,运用前端编码器与终端解 码器之架构方块图; 第三图描绘在第二图之前端编码器中,使用运动估 测之方块示意图; 第四图描绘在第二图之终端解码器中,使用运动估 测之方块示意图; 第五图描绘使用转码器之架构构方块图; 第六图描绘在习知技术中,运用开回路转码器之结 构方块图; 第七图描绘在习知技术中,运用零偏差转码器之结 构方块图; 第八图描绘运用零偏差转码器以克服计算问题之 结构方块图; 第九图描绘本发明所揭露之零偏差转码器的结构 方块图; 第十图描绘运用本发明所揭露之方法于画面跳页 技术之方块示意图; 第十一图描绘在本发明所揭露之方法中,未应用画 面跳页技术时,用以产生运动向量修正量之流程图 ; 第十二图描绘在本发明所揭露之方法中,未应用或 已应用画面跳页技术时,用以产生运动向量修正量 之装置结构方块图;及 第十三图描绘在本发明所揭露之方法中,应用运动 向量修正量技术之总观流程图。
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