TWI498005B - 屬於一序列圖像的圖像段寫碼方法和碼式資料連流之解碼方法及其裝置 - Google Patents

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TWI498005B
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Description

屬於一序列圖像的圖像段寫碼方法和碼式資料連流之解碼方法及其裝置
本發明係關於圖像壓縮和寫碼之一般領域。本發明尤指把一段圖像以碼式資料連流的形式加以寫碼之方法，以及把如此連流解碼之方法，俾此段重構者。本發明又關於實施該方法之寫碼裝置和解碼裝置。
轉碼裝置用來修改一序列圖像之寫碼成本。誠然，有時必須把代表帶寬B1的第一網路一序列圖像之碼式資料連流，轉移到帶寬B2之第二網路，其中B1＞B2。為此目的，轉碼裝置用來修改該序列圖像之寫碼成本，即用來編碼之位元數。如此轉碼裝置亦可使碼式資料連流，適應終端之資源，甚至把如此連流插入多工器內。
第1圖表示先前技術FPDT型之轉碼裝置。尤如G. J. Kessman在Delft科技大學論文〈多程式影像資料壓縮〉(ISBN 90-74445-20-9,1995)內所述。此等轉碼裝置1在其輸入處接到代表一序列圖像之碼式第一資料連流S1。轉碼裝置之輸入連接至熵解碼模組VLD，此本身接至第一逆向量化模組IQ1。解碼模組VLD把第一碼式資料連流一部份解碼，成為現時圖像資料I，再以第一解量化模組IQ1解量化，成為有第一量化步驟之解量化資料ID。此第一量化步驟本身是由連流S1解碼。一般而言，圖像資料I形成係數段。量化模組IQ1連接至第一計算模組C1之第一輸入。第一計算模組C1適於算出剩餘資料R。為此目的，第一計算模組C1計算現時解量化資料ID和送到第一計算模組C1第二輸入的預估資料PT間之差異。第一計算模組C1的輸出，接至量化模組Q2之輸入，適於以第二量化步驟把剩餘資料R量化成量化剩餘資料RQ。第二量化步驟是按照所需位元率B2測定。此量化剩餘資料RQ再傳輸至熵寫碼模組VLC，產生部份第二碼式資料連流S2。亦從量化模組Q2所操作，送到操作逆向量化之第二量化模組IQ2，並產生解量化剩餘資料RD。此解量化剩餘資料RD再傳輸至第二計算模組C2的第一輸入。第二計算模組C2適於計算再量化錯誤資料E。為此目的，第二計算模組C2計算解量化剩餘資料RD和送到第二計算模組C2第二輸入的相對應剩餘資料R間之差異。第二計算模組C2之輸出接至第一IDCT轉換模組之輸入，對再量化錯誤資料E應用第一轉換式，產生空間性界域(亦稱為圖元界域)，稱為轉換式再量化錯誤資料EP。IDCT模組宜操作逆向分立餘弦轉換式。轉換式再量化錯誤資料EP儲存於記憶器MEM內。記憶器MEM亦連接至預估模組PRED，適於從記憶器MEM內所儲存的轉換式再量化錯誤資料EP，產生中間預估資料P。預估模組PRED在現時解量化資料ID為間型模組情況時，使用由碼式資料連流S1解碼之運動向量MV，利用運動補償實施例如時間性預估。如影像寫碼標準H.264所界定，在例如現時解量化資料為內型模態內之資料情況下，亦可實施空間性預估。中間預估資料P再送到第二DCT轉換模組之輸入，對該中間預估資料P應用第二轉換式，產生預估資料PT。DCT模組宜操作分立餘弦轉換式。
此種轉碼裝置1的缺點是，導致時間性和空間性漂移效果。誠然，在做為其他圖像時間性或空間性參照的轉碼圖像資料時所為再量化錯誤之估計，並非完美。在導致該圖像品質逐漸劣化的內型預估情況下，引進偏值，在偶數圖像內沿稱為GOP的一組圖像累積，直到內型圖像轉碼為止。
本發明之目的，在於補償先前技術之至少一缺點。為此目的，本發明係關於一序列圖像所屬一段圖像之寫碼方法。此段包括圖元，各與至少一圖像資料關聯。寫碼方法包括如下步驟：
(a)從至少一先前重構參考段之DC係數，決定一段的DC係數之預估係數；
(b)為該段之各圖元，決定預估值，使預估值之平均值，與接近預估係數的比例性係數成比例；
(c)為該段之各圖元，算出剩餘值，係從圖元之圖像資料減去圖元之預估值；
(d)利用第一轉換式，把剩餘值段轉換成係數之第一段；
(e)在係數之第一段內，把係數DC改為比例性係數和該段圖像資料平均值的乘積，與預估係數之差值；和
(f)把係數之第一段加以量化和寫碼。
比例性係數視第一轉換式而定。
按照本發明特殊要旨，步驟(a),(b),(c),(d),(e)係應用於複數之空間性相鄰段，而此方法在量化和寫碼方法之前，包括利用第二轉換式，把至少係數第一段的一部份係數，轉換成係數之第二段。
特別是在段係內型段之情況下，段的圖元預估值可決定如下：
Xpred=Xn-Avg(Xn)+DCpred/R
其中─R為比例性係數；
─Xn為用來對段預估的相鄰段圖元之先前重構值；
─Avg(.)係平均值函數；而
─DCpred係預估係數(DCpred)。
在段係間型段之特殊情況下，段圖元之該預估值(Kpred)決定如下：
Xpred=MV(Xref)-Avg(MV(Xref))+DCpred/R
其中─Xref係用來對段預估的參考段圖元之先前重構值；
─MV(.)係運動補償函數；而
─Avg(.)係平均值函數。
本發明亦關於代表屬於一序列圖像中一段圖像的碼式資料連流之解碼方法，以期段之重構。此方法包括如下步驟：
─從至少一先前重構參考段的DC係數，決定一段DC係數之預估係數；
─把代表段的碼式資料解碼成重構係數；
─把段的係數逆向量化，成為解量化係數；
─利用逆向轉換式，把解量化係數逆向轉換，成為剩餘值；
─為段之各圖元決定預估值，使段的預估值之平均值，與預估係數成比例，接近比例性係數，比例性係數視轉換式而定；以及
─把圖元的預估值和相當於圖元的剩餘值合計，為段之各圖元重構圖像資料。
本發明又關係到一序列圖像之寫碼裝置，序列之各圖像分成圖元諸段，各與至少一圖像資料關聯。寫碼裝置包括：
─預估模組，從先前重構的至少一參考段DC係數和預估值，決定序列圖像段的DC係數之預估係數，使預估值之平均值與預估值成比例，至接近比例性係數；
─計算模組，為段之各圖元計算剩餘值，係從圖元之圖像資料減去圖元之預估值；
─轉換模組，利用第一轉換式，把剩餘值之段轉換成係數之第一段，以便在係數之第一段內，把DC係數改成比例性係數和該段圖像資料平均值的乘積，與預估係數間之差值，並將係數之第一段量化；以及
─寫碼模組，供係數之第一段寫碼，比例性係數視第一轉換式而定。
此外，本發明也關係到代表一序列圖像的碼式資料連流之解碼裝置，各圖像分成諸段，各與至少一圖像資料關聯。解碼裝置包括：
─解碼模組，把代表序列圖像一段的碼式資料解碼至重構係數；
─應用模組，對該係數應用逆向量化和逆向轉換式，以產生剩餘值；
─預估模組，從先前重構的至少一參考段之DC係數，和預估值，決定一段的DC係數之預估係數，使預估值的平均值與預估係數成比例，至接近比例性係數，比例性係數視轉換式而定；以及
─重構模組，為段之各圖元重構圖像資料，係將圖元的預計值和相當於圖元的剩餘值合計。
本發明由參照附圖之非限制性具體例和有益實施方式，即可更為明白。
無論是N圖元之段Xsrc或圖像點，都屬於圖像。段Xsrc之各圖元i與至少一圖像資料Xsrc(i)關聯，例如亮度值和/或色度值。假設圖像資料是利用轉換式T轉換，則：
T(Xsrc)=Coef(i)i=0,... N-1 ={DC,AC(i)i=1,...N-1 }
其中DC為連續組份，而AC(i)係替代組份或非連續組份。
由於T的明顯性能，驗證下列關係式：
R為比例性係數，視轉換式T而定。例如，若T為DCT(分立餘弦轉換式)4×4，則R=16。
第2圖表示按照發明之第一實施方式，把一序列圖像所屬圖像的N圖元之一段Xsrc或圖像點寫碼方法。
在步驟100，為段Xsrc決定預估係數DCpred。此預估係數DCpred能夠預估DC係數，或段Xsrc之連續組份。尤其是DCpred係由先前寫碼和重構的參數段DC係數(稱為DCrec)所決定。事實上，段Xsrc是從先前寫碼和重構的參考段，由空間性(若是內型模態)或時間性(若是間型模態)預估。以內型模態而言，參考段是空間性鄰接於段Xsrc之段。和段Xsrc屬於同一圖像，以間型模態而言，參考段係位於和段Xsrc所屬序列上不同圖像之段。
在步驟110，為段Xsrc之各圖元i決定預估值Xpred(i)，其中i在0至N-1不等。此值Xpred(i)之決定使其就段Xsrc之平均值，與步驟100中決定的預估係數DCpred成比例，至接近比例性係數R，即DCpred=R*Avg(Xpred)。比例性係數R視步驟130中寫碼方法所用第一轉換式T而定。
在步驟120，為段Xsrc之各圖元i計算剩餘值Xres(i)如下：Xres(i)=Xsrc(i)-Xpred(i)。由與段Xsrc之各圖元i關聯的剩餘值Xres(i)組成之段，稱為剩餘段，標示Xres。
在步驟130，剩餘段Xres利用第一轉換式T，轉換成係數AC(i)i=0,... N-1 之第一段。係數AC(0)係連續組份，相當於DC係數。
在步驟140，係數AC(0)改換如下DCres差值：(DCsrc-DCpred)，其中DCsrc等於R*Avg(Xsrc)。而Avg(Xsrc)等於段Xsrc的圖像資料平均值，即。
在步驟150，改換步驟140後之係數AC(i)i=0,... N-1 段，量化成係數q(AC(i))，再寫碼。按照第一具體例，段之各係數，利用預定的量化步驟劃分，例如利用位元率調整模組，甚至事先設定。量化係數再利用熵寫碼，例如使用VLC(可變長度寫碼)表寫碼。
按照變化具體例，此步驟實施文件ISO/IEC 14496-10題目為〈高級影像寫碼〉，尤其是8.5節(關於量化)和9節(關於熵寫碼)所述量化和寫碼方法。凡精於此道之士亦可參照Iain E Richardson題目為《H.264和MPEG-4影像壓縮》(John Wiley ＆ Sons於2003年9月出版)之書。惟本發明無關在舉例中所引用之此標準。
須知為對其他段寫碼，就現時段Xsrc計算DCrec=DCpred＋dq(q(DCres))值，其中dq(.)是步驟150所應用量化函數q(.)之逆向量化函數。
參見第3圖說明本發明寫碼方法之第二具體例。在此圖中，方法步驟與第一具體例方法一致者，以同樣參考數字識別，不再贅述。第二具體例之寫碼方法包括參照第2圖所述方法之全部步驟。步驟100至140重複若干空間性相鄰Xsrc段。在第4圖中，呈現16個相鄰段。各黑方塊代表更換步驟140後的段之連續組份。即DCsrc-DCpred。
此方法亦包括步驟145，把相鄰段的係數DCres=(DCsrc-DCpred)轉換。為此，參見第4圖，由相鄰段內之相對應係數，形成係數(DCsrc-DCpred)之一段。此段係數(DCsrc-DCpred)利用第二轉換式轉換為係數之第二段。
在步驟150，把係數第二段之諸係數，以及與係數(DCsrc-DCpred)不同的相鄰段之係數，即AC(i)i=1,... N-1 ，加以量化和寫碼。
參見第2至4圖所述寫碼方法，可應用於任何型寫碼方法。在文件ISO/IEC 14496-10以及Iain E Richardson著書《H.264和MPEG-4影像壓縮》(John Wiley ＆ Sons在2003年9月出版)內所述H.264影像寫碼標準之特殊情況下，說明多種寫碼模態，可預估圖元Xsrc之段。此等不同的寫碼模態對段Xsrc界定決定相對應預估段Xpred之方式。按照本發明，此等模態之修飾，考量步驟110內之拘限集合，即決定Xpred(i)值，使其對段Xsrc之平均值，與步驟100內決定之預估係數DCpred成比例，至接近比例性係數。
H.264標準界定空間性預估模態，用來預估內型模態中之段Xsrc。按照本發明，空間性預估模態經修飾，使Xpred=Xn-DCn/R+DCpred/R，其中DCn=R*Avg(Xn)，而Xn係重構之圖元，與段Xsrc相鄰，後者於H.264標準之脈絡中，用來預估段Xsrc之圖元。在此情況下，步驟110內之拘限集合必須經驗證。
在此等模態當中，特點在第5圖所示水平預估模態。圖中，段Xsrc係4×4圖元段，以灰色表示。在此模態中，段Xsrc第一行的圖元模態，係由圖元I預估，第二行之圖元由圖元J預估，第三行之圖元由圖元K預估，第四行之圖元由圖元L預估，係屬於位在段Xsrc左方之段。按照本發明，水平預估模態修飾如下：
─段Xsrc的第一行圖元由如下值I-(I+J+K+L+2)/4+DCleft /R預估；
─第二行的圖元由圖元J-(I+J+K+L+2)/4+DCleft /R預估；
─第三行的圖元由圖元K-(I+J+K+L+2)/4+DCleft /R預估；
─第四行的圖元由圖元L-(I+J+K+L+2)/4+DCleft /R預估。
在此情況下，DCpred=DCleft 。圖元I,J,K,L之平均值等於(I+J+K+L+2)/4。在除以4之前加2，可找到最接近的整數，操作/係整數除法，因而回到商數之整數部份。按照變化例，水平預估模態修飾如下：
─段Xsrc的第一行圖元由如下值I-(I+J+K+L)/4+DCleft /R預估；
─第二行的圖元由圖元J-(I+J+K+L)/4+DCleft /R預估；
─第三行的圖元由圖元K-(I+J+K+L)/4+DCleft /R預估；
─第四行的圖元由圖元L-(I+J+K+L)/4+DCleft /R預估。
在此變化例中，除以4之前不加2。
同理，參見第6圖，H.264垂直預估模態修飾如下：
─段Xsrc的第一欄圖元由如下值A-(A+B+C+D+2)/4+DCup /R預估；
─第二欄的圖元由圖元B-(A+B+C+D+2)/4+DCup /R預估；
─第三欄的圖元由圖元C-(A+B+C+D+2)/4+DCup /R預估；
─第四欄的圖元由圖元D-(A+B+C+D+2)/4+DCup /R預估。
在此情況下，DCpred=DCup 。圖元A,B,C,D之平均值等於(A+B+C+D+2)/4。除以4之前加2，使其可找到最近的整數，操作/係整數除法，因而回到商數之整數部份。按照變化例，水平預估模態修飾如下：
─段Xsrc的第一欄圖元由如下值A-(A+B+C+D/4+DCup /R預估；
─第二欄的圖元由圖元B-(A+B+C+D)/4+DCup /R預估；
─第三欄的圖元由圖元C-(A+B+C+D)/4+DCup /R預估；
─第四欄的圖元由圖元D-(A+B+C+D)/4+DCup /R預估。
在此變化例中，除以4之前不加2。
在此等模態當中，特點為第7圖所示DC預估模態。在此圖中，段Xsrc為4×4圖元之段，以灰色表示。於此模態，段Xsrc之全部圖元，係由圖元A,B,C,D,I,J,K,L預估。按照本發明，DC預估模態經修飾，故段Xsrc之圖元可由如下值預估：
在此情況下，DCpred=(DCleft +DCup )/2
或，DCpred=2*(DCleft +DCup +2)/4
在此等模態當中，特點為對角預估模態，如第8圖所示預估模態，稱為「向下朝右對角」模態。在此圖中，段Xsrc之全部圖元係由圖元A,B,C,D,I,J,K,L，M預估。按照本發明，朝右定向的對角預估模態經修飾，故段Xsrc之圖元係由如下值預估：
Xpred(i)=Xn-(C+2B+3A+4M+3I+2J+K+8)/16+2*(DCleft +DCup +DCup-left +3)/(6*R)；
其中Xn係利用H.264標準界定之預估值。
例如就Xsrc的對角D0之4個圖元而言：
Xpred(i)=M-(C+2B+3A+4M+3I+2J+K+8)/16+2*(DCleft +DCup +DCup-left +3)/(6*R)；
就對角D1的3個圖元而言：
Xpred(i)=A-(C+2B+3A+4M+3I+2J+K+8)/16+2*(DCleft +DCup +DCup-left +3)/(6*R)；
就對角D2之2個圖元而言：
Xpred(i)=B-(C+2B+3A+4M+3I+2J+K+8)/16+2*(DCleft +DCup +DCup-left +3)/(6*R)；
就對角D3之圖元而言：
Xpred(i)=C-(C+2B+3A+4M+3I+2J+K+8)/16+2*(DCleft +DCup +DCup-left +3)/(6*R)；
就對角D4之3個圖元而言：
Xpred(i)=I-(C+2B+3A+4M+3I+2J+K+8)/16+2*(DCleft +DCup +DCup-left +3)/(6*R)；
就對角D5之3個圖元而言：
Xpred(i)=J-(C+2B+3A+4M+3I+2J+K+8)/16+2*(DCleft +DCup +DCup-left +3)/(6*R)；
就對角D6之圖元而言：
Xpred(i)=K-(C+2B+3A+4M+3I+2J+K+8)/16+2*(DCleft +DCup +DCup-left +3)/(6*R)。
在此情況下，DCpred=2*(DCleft +DCup +DCup-left +3)/6。然而，對DCpred，可用DCleft ,DCup ,DCup-left 之任何線型組合。
H.264標準之其他對角模態可按第8圖所示模態同樣方式修飾至Xpred=Xn-DCn/R+DCpred/R。圖元A,B,C,I,J,K,M之平均值，等於。除以16之前加8，使其可容易找到最接近之整數，操作/係整數除法，因而回到商數之整數部份。按照變化例，水平預估模態經修飾如下：
例如就Xsrc的對角D0之4個圖元而言：
Xpred(i)=M-(C+2B+3A+4M+3I+2J+K)/16+(DCleft +DCup +DCup-left )/(3*R)；
就對角D1的3個圖元：
Xpred(i)=A-(C+2B+3A+4M+3I+2J+K)/16+(DCleft +DCup +DCup-left )/(3*R)；
就對角D2的2個圖元：
Xpred(i)=B-(C+2B+3A+4M+3I+2J+K)/16+(DCleft +DCup +DCup-left )/(3*R)；
就對角D3的圖元：
Xpred(i)=C-(C+2B+3A+4M+3I+2J+K)/16+(DCleft +DCup +DCup-left )/(3*R)；
就對角D4的3個圖元：
Xpred(i)=I-(C+2B+3A+4M+3I+2J+K)/16+(DCleft +DCup +DCup-left )/(3*R)；
就對角D5的3個圖元：
Xpred(i)=J-(C+2B+3A+4M+3I+2J+K)/16+(DCleft +DCup +DCup-left )/(3*R)；
就對角D6的圖元：
Xpred(i)=K-(C+2B+3A+4M+3I+2J+K)/16+(DCleft +DCup +DCup-left )/(3*R)。
H.264標準又界定時間性預估模態，以間型模態預估Xsrc段。按照本發明，參見第9圖，時間性預估模態經修飾，使Xpred=MV(Xref)-DCmv/R+DCpred/R，其中DCmv=R*Avg(MV(Xref))，而MV(Xref)係由H.264標準之脈絡內所用參考段重構之圖元，以預估Xsrc段之圖元。在此情況下，步驟110內之拘限集合必須加以驗證。
其中
─DC1,DC2,DC3,DC4係先前寫碼和重構的參考段之DC係數；
─(xa.ya)是DC係數等於DC1的參考段所預估Xsrc之表面；
─(xb.ya)是DC係數等於DC2的參考段所預估Xsrc之表面；
─(xa.yb)是DC係數等於DC3的參考段所預估Xsrc之表面；
─(xb.yb)是DC係數等於DC4的參考段所預估Xsrc之表面。
在此特殊情況下，所述參考段屬於Xsrc段所屬以外的參考圖像。
按照特殊具體例，只有修飾之內型模態，才可用於未修飾間型模態。
按照特殊具體例，只有修飾之間型模態，才可用於未修飾內型模態。
按照另一變化例，使用修飾之間型和內型模態。
本發明具體例之寫碼方法，在所產生碼式資料連流使用FPDT轉碼方法轉碼時，有避免漂移現象之優點。Xsrc段預估就DC係數稍加修飾，惟就原有H.264標準界定之預估，保留與AC係數一致。因此，壓縮率之績效只稍衝擊，而在利用FPDT轉碼之情況下，所轉碼連流之品質，則因漂移效果的壓抑獲得改進。
此外，該方法預估DC係數，與AC係數獨立分開，即只由先前寫碼和重構的參考段之DC係數，該參考段在間型情況下屬於參考圖像，而在內型情況下，屬於現時圖像。此另一優點是，可重構低解像度圖像之序列，而不需僅重構DC係數，應用到任何逆向(DCT)轉換式。在標準情況下，若一同預估AC和DC係數，由僅僅DC係數重構低解像度圖像，只能在AC係數亦解碼的條件為之。
參見第10圖，本發明係關於代表一序列圖像所屬圖像段Xsrc的碼式資料連流之解碼方法，旨在此段Xsrc之重構。
在步驟200，為段Xsrc決定預估係數DCpred。此預估係數DCpred能夠預估DC係數，或連續組份段Xsrc。尤其是DCpred是由先前寫碼和重構的參考段之DC係數，稱為DCrec決定。事實上，段Xsrc若是內型模態，即由先前寫碼和重構的參考段以空間性預估，若是間型模態，則以時間性決定。以內型模態而言，參考段係段Xsrc之空間性相鄰段，故屬於和段Xsrc同樣的圖像。以間型模態而言，參考段係位於與段Xsrc所屬不同序列之其他圖像。
在步驟210，代表段Xsrc的碼式資料{bk}經解碼，重構係數q(AC(i))。步驟210是熵解碼步驟。相當於寫碼方法之熵寫碼步驟150。
在步驟220，係數利用逆向量化，解量化成解量化係數dq(q(AC(i)))。相當於寫碼方法之量化步驟150。具體而言，實施寫碼方法步驟150中應用的量化步驟之逆轉。
在步驟230，解量化係數(dq(q(AC(i))))係利用寫碼方法步驟130內應用之逆向轉換，轉換成剩餘值Xresid’。舉例而言，若寫碼方法的步驟130實施DCT轉換式，則步驟230實施IDCT(逆向分立餘弦轉換式)。
自然，本發明並不限於所用轉換式類型。其他轉換式亦可用，例如Hadamard轉換式。
在步驟240，為段Xsrc之各圖元i決定預估值Xpred(i)，其中i在0至N-1不等。決定Xpred(i)值，使其就段Xsrc之平均值，與比例性係數R成比例，接近步驟200內決定的預計係數DCpred。比例性係數R視步驟230內解碼方法所用轉換式T-1 而定，因而視步驟130內寫碼方法所用轉換式T而定。
在步驟250，為段Xsrc之各圖元重構圖像資料Xrec(i)，即把預計值Xpred(i)和相當於圖元i之剩餘值Xresid(i)合計。
須知為重構其他段，對現時段Xsrc計算DCrec值=DCpred+dq(q(AC(0)))。
解碼方法之優點是，只要重構DC係數，即可在低解像度重構一序列圖像。在標準情況下，當AC和DC係數一起預估時，只由DC係數重構低解像度圖像，只能在AC係數亦解碼的條件為之。事實上，在此情況下，DC係數是與AC係數分開獨立預估，即只有由先前重構的參考段之DC係數為之。
本發明亦關係參照第11圖所述寫碼裝置12。寫碼裝置12在輸入處接受屬於一序列圖像之圖像I。各圖像分成圖像諸段，各與至少一圖像資料關聯。寫碼裝置12尤其包括計算模組1200，能夠按照寫碼方法的步驟120，從現時段Xsrc逐一圖元，減去預估段Xpred，產生剩餘圖像資料段或剩餘段Xres。又包括一模組1202，能夠把剩餘段Xres轉換，再量化成量化資料。轉換式T係例如分立餘弦轉換式(DCT)。模組1202特別實施寫碼方法130。亦實施更換步驟140和量化步驟150。寫碼模組12亦包括熵寫碼模組1204，能夠把量化資料寫碼入碼式資料連流F內。熵寫碼模組1204實施寫碼方法之寫碼步驟150。亦包括一模組1206，進行模組1202之逆向操作。模組1206進行逆向量化IQ，接著是逆向轉換式IT。模組1206連接至計算模組1208，能夠逐一圖元添加來自模組1206的資料段，和預估段Xpred產生重構圖像資料段，儲存於記憶器1210內。
寫碼裝置12又包括運動估計模組1212，能夠估計段Xsrc和記憶器1210內所儲存參考圖像間之至少一向量，此圖像經事先寫碼，再重構。按照變化例，運動估計可在現時段Xsrc和原先參考圖像間進行。按照技術專家已知方法，運動估計模組1212在參考圖像內搜尋運動向量，使現時段Xsrc和使用該運動向量識別的參考圖像內參考段Xref間計算之錯誤，減到最小。
運動資料利用運動估計模組1212傳輸到決定模組1214，能夠在預定集合之寫碼模態中，為段Xsrc選擇寫碼模態。「運動資料」廣義上即運動向量，和可能有參考圖像指數，可在一序列圖像內識別圖像。預定集合的寫碼模態界定為，寫碼方法步驟110中限定的拘限項經驗證者。
選定的寫碼模態係例如把位元率畸變型標竿減到最小者。惟本發明不限於此選擇方法，而選用的模態是按照另一標竿，例如已知型標竿選擇。由決定模組1214以及運動資料選擇的寫碼模態，例如運動資料項，以時間性預估模態或間型模態而言，即傳輸至預估模組1216。寫碼模態和可能是選擇的運動資料項，則傳輸到熵寫碼模組1204，在連流F內寫碼。按照寫碼方法的步驟100和110，預估模組1216顯然從先前重構的參考圖像決定預估段Xpred，並在記憶器1210內儲存寫碼模態和決定模組1214選擇的可能運動資料項。須知段Xsrc之係數DCrec經重構和儲存於記憶器1210內，以便其他段重構。模組1200,1202,1204,1206,1210,1214形成一群模組，稱為寫碼模組。
本發明又關係到參見第12圖所述之解碼裝置13。解碼裝置13在輸入接受代表一序列圖像之碼式資料連流F。連流F係例如利用寫碼裝置12產生和傳輸。解碼裝置13包括熵解碼模組1300，能夠產生解碼資料，例如與圖像內容有關之寫碼模態和解碼資料。為此，熵解碼裝置1300實施解碼方法之步驟210。
解碼裝置13又包括運動資料重構模組。按照第一具體例，運動資料重構模組是熵解碼模組1300，把代表該運動向量的連流F一部份解碼。
按照第13圖未示之變化例，運動資料重構模組係運動估計模組，此項利用解碼裝置13重構運動資料之解決方案，稱為「型板匹配」。
與圖像內容相關的解碼資料，即相當來自於寫碼裝置12的模組1202之量化資料，再傳輸至模組1302，能夠進行逆向量化，接著逆向轉換。模組1302顯然實施解碼方法之逆向量化步驟220和逆向轉換步驟230。模組1302與寫碼模組12的模組1206一致，產生碼式連流F。模組1302連接至計算模組1304，能夠按照解碼方法之步驟250，逐一圖元添加來自模組1302之段和預估段Xpred，產生一段重構圖像資料，儲存於記憶器1306內。解碼裝置13亦包括寫碼裝置12之預估模組1216。預估模組1308按照解碼方法之步驟200和240，由先前重構並儲存於記憶器1306內之明顯參考圖像Ir，由參考段重構亦儲存於記億器1306內之DC係數，利用熵解碼模組1300解碼的現時段Xsrc之寫碼模態和可能之運動資料，決定預估段Xpred。須知段Xsrc之係數DCrec亦經重構，而儲存於記憶器1306內，以便重構其他段。模組1302,1304,1306形成一群模組，稱為重構模組。
第11和12圖中所示模組，係功能性單位，是否相當於實體上可分辨之單位均可。例如，此等模組或其中部份可一起群組於單一組件內，或構成同一軟體之函數。反之，有些模組可由分開的實體組成。例如模組1202可由分開組件實施，一執行轉換，另一執行量化。
本發明顯然不限於上述具體實施例。尤其是精通之士可對所述具體例應用任何變化例，加以合併兼具諸優點。尤其是本發明並不限於特殊圖像寫碼標準。唯一條件是預估模態要驗證以下拘限項：
內型情況：Xpred=Xn-DCn/R+DCpred/R
間型情況：Xpred=MV(Xref)-DCmv/R+DCpred/R
其中Dcpred是由先前重構的參考段之DC係數決定。
100．．．決定預估係數DCpred之步驟
110．．．決定預估值{Xpred}之步驟
120．．．決定剩餘值{Xres}之步驟
130．．．把{Xres}轉換成{AC(i)}之步驟
140．．．AC(0;0)改換(DCsrc-DCpred)之步驟
145．．．把{DCsrc-DCpred}轉換成{{H(DCsrc-DCpred)}之步驟
150．．．把{DCsrc-DCpred,{AC(i),i≠0}}量化和寫碼之步驟
200．．．決定預估係數DCpred之步驟
210．．．把{bk}解碼以重構{q(AC(i))}之步驟
220．．．{q(AC(i))}之逆向量化之步驟
230．．．把dq{q(AC(i))}逆向轉換成{Xresid’}之步驟
240．．．決定預估值{Xpred}之步驟
250．．．重構之步驟
12．．．寫碼裝置
I．．．圖像
Xsrc．．．現時段
Xres．．．剩餘段
Xpred．．．預估段
F．．．資料連流
1200．．．計算模組
1202．．．進行逆向量化接著逆向轉換模組
1204．．．熵寫碼模組
1208．．．計算模組
1206．．．進行模組1202逆向操作模組
1210．．．記憶器模組
1212．．．運動估計模組
1214．．．決定模組
1216．．．預估模組
13．．．解碼模組
1300．．．熵解碼模組
1302．．．進行逆向量化接著逆向轉換模組
1304．．．計算模組
1306．．．記憶器模組
1308．．．預估模組
第1圖為先前技術之轉碼裝置；
第2圖為本發明第一具體例寫碼方法之流程圖；
第3圖為本發明第二具體例寫碼方法之流程圖；
第4圖為本發明第二具體例方法之轉換步驟；
第5圖為第一內型寫碼模態之空間性預估方法；
第6圖為第二內型寫碼模態之空間性預估方法；
第7圖為第三內型寫碼模態之空間性預估方法；
第8圖為第四內型寫碼模態之空間性預估方法；
第9圖為間型寫碼模態之時間性預估方法；
第10圖為本發明解碼方法之流程圖；
第11圖為本發明寫碼裝置；
第12圖為本發明解碼裝置。
100．．．決定預估係數DCpred之步驟
110．．．決定預估值{Xpred}之步驟
120．．．決定剩餘值{Xres}之步驟
130．．．把{Xres}轉換成{AC(i)}之步驟
140．．．AC(0;0)改換(DCsrc-DCpred)之步驟
150．．．把{DCsrc-DCpred,{AC(i),i≠0}}量化和寫碼之步驟

Claims (5)

  1. 一種屬於一序列圖像的圖像段(Xsrc)寫碼方法，該圖像段包括圖元，各與至少一圖像資料關聯，該方法之特徵為，包括如下步驟：(a)從至少一先前重構參考段(Bref)之DC係數(DC)，決定(100)該圖像段的DC係數之預估係數DCpred；(b)為該圖像段(Xsrc)之各圖元，決定(110)預估值(Xpred)，當該圖像段(Xsrc)為內型段時，等於Xn-Avg(Xn)+DCpred/R，而當該圖像段(Xsrc)為間型段時，等於MV(Xref)-Avg(MV(Xref))+DCpred/R，其中：-R為比例性係數；-Xn為預估該圖像段所用相鄰段圖元之先前重構值；-Avg(.)係平均值函數；-Xref為預估該圖像段所用參考段圖元之先前重構值；而-MV(.)為運動補償函數；(c)為該圖像段(Xsrc)之各圖元，從該圖元之圖像資料(Xsrc)減該圖元之預估值(Xpred)計算(120)剩餘值(Xres)；(d)利用第一轉換式，把該圖像段剩餘值(Xres)，轉換(130)為第一段係數；(e)在該第一段係數中，係數DC改換(140)為該比例性係數(R)和該圖像段(Xsrc)的該圖像資料平均值(Avg(Xsrc))乘積，與該預估係數(DCpred)之差值；和(f)將該第一段係數加以量化和寫碼(150)者。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該步驟(a),(b),(c),(d),(e)係應用於複數空間性相鄰段，該方法在量化和寫碼步驟(150)之前，包括轉換步驟(145)，利用第二轉換式，把該第一段係數之至少一部份係數，轉換成第二段係數者。
  3. 一種代表屬於一序列圖像的圖像段(Xsrc)碼式資料連流之解碼方法，以便該圖像段(Xsrc)之重構，該圖像段包括圖元，各與至少一圖像資料關聯，該方法之特徵為，包括如下步驟：-從至少一先前重構參考段(Bref)之DC係數(DC)，決定(200)該圖像段DC係數之預估係數DCpred；-從該串流把代表該圖像段之碼式資料，解碼(210)為重構係數；-把該圖像段係數逆向量化(220)成解量化係數(dq(q(AC(i))))；-利用轉換式把解量化係數逆向轉換(230)為剩餘值(Xresid’)；-為該圖像段之各圖元決定(240)預估值(Xpred)，當該圖像段(Xsrc)為內型段，等於Xn-Avg(Xn)+DCpred/R，而當該圖像段(Xsrc)為間型段時，等於MV(Xref)-Avg(MV(Xref))+DCpred/R，其中：-R為比例性係數；-Xn為預估該圖像段所用相鄰段圖元之先前重構值；-Avg(.)為平均值函數；-Xref為預估該圖像段所用參考段圖元之先前重構值；而-MV(.)為運動補償函數；以及-為該圖像段之各圖元重構(250)圖像資料，係為該圖元、把該預估值(Xpred)和相當於該圖元之該剩餘值(Xresid)合計者。
  4. 一種一序列圖像之寫碼裝置(12)，該序列之各圖像係分成圖元之諸圖像段(Xsrc)，各與至少一圖像資料關聯，其特徵為，包括：-預估模組(1216)，從先前重構的至少一參考段 (Bref)之DC係數(DC)，決定該序列圖像一段的DC係數之預估係數Dcpred，以及預估值(Xpred)，當該圖像段(Xsrc)為內型段時，等於Xn-Avg(Xn)+DCpred/R，當該圖像段(Xsrc)為間型段時，等於MV(Xref)-Avg(MV(Xref))+DCpred/R，其中：-R為比例性係數；-Xn為預估該圖像段所用相鄰段的圖元之先前重構值；-Avg(.)為平均值函數；-Xref為預估該圖像段所用參考段圖元之先前重構值；而-MV(.)為運動補償函數；以及-計算模組(1200)，為該圖像段(Xsrc)之各圖元，從該圖元的圖像資料(Xsrc)減該圖元之預估值(Xpred)，計算剩餘值(Xres)；-轉換模組(1202)，利用第一轉換式，把該圖像段剩餘值(Xres)轉換成第一段係數，以供在該第一段係數中，把DC係數改換為該比例性係數(R)和該圖像段(Xsrc)圖像資料平均值的乘積，與該預估係數(DCpred)之差值，並將該第一段係數量化；以及-寫碼模組(1204)，對該第一段係數寫碼者。
  5. 一種代表一序列圖像的碼式資料連流之解碼裝置(13)，各圖像分成圖元諸段，各與至少一圖像資料關聯，其特徵為，包括：-解碼模組(1300)，從該串流把代表該序列圖像之一段解碼成重構係數；-應用模組(1302)，對該係數應用逆向量化和逆向轉換，以產生剩餘值(Xresid’)；-預估模組(1308)，從先前重構之至少一參考段(Bref)的DC係數(DC)，決定該圖像段的DC係數之預估 係數Dcpred，以及預估值(Xpred)，當該圖像段(Xsrc)為內型段時，等於Xn-Avg(Xn)+DCpred/R，當該圖像段(Xsrc)為間型段時，等於MV(Xref)-Avg(MV(Xref))+DCpred/R，其中：-R為比例性係數；-Xn為預估該圖像段所用相鄰段的圖元之先前重構值；-Avg(.)為平均值函數；-Xref為預估該圖像段所用參考段的圖元之先前重構值；而-MV(.)為運動補償函數；-重構模組(1304)，為該圖元、把該預估值(Xpred)和相當於該圖元之該剩餘值(Xresid’)合計，以重構該圖像資料段之各圖元者。
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