[发明专利]用于视频编码的功率高效的运动估计技术

说明书

背景技术

H.264（也称作高级视频编解码（AVC））和MPEG-4第10部分为业界期望广泛推行的ITU-T/ISO视频压缩标准。H.264标准已经由联合视频组（JVT）制订并且包括ITU-T SG16 Q.6，其被称作VCEG（视频编码专家组），还包括ISO/IEC JTC1/SC29/WG11，其被称作MPEG（运动图像专家组）。H.264被设计用于数字电视广播（DTV）、直播卫星（DBS）视频、数字用户线路（DSL）视频、交互式存储媒体（ISM）、多媒体消息（MMM）、数字电视地面广播（DTTB）以及远程视频监控（RVS）的领域中的应用。

视频编码中的运动估计（ME）可以被用于通过去除或减少视频帧之间的时间冗余来提高视频压缩性能。为了对输入块进行编码，可以在编码器处在参考帧中的指定搜索窗口内执行传统的运动估计。这可以允许确定最小化在参考帧中的参考块与输入块之间的绝对差之和（SAD）的运动向量。然后，运动向量（MV）信息可以被发送到解码器用于运动补偿。

当在解码器处无法得到原始输入帧时，可以使用重构的参考帧执行解码器处的ME。当对预测帧（P帧）进行编码时，在前向参考缓冲器中可以有多个参考帧。当对双向预测帧（B帧）进行编码时，在前向参考缓冲器中可以有多个参考帧，并且在后向参考缓冲器中有至少一个参考帧。对于B帧编码，可以执行镜像ME或投影ME来确定MV。对于P帧编码，可以执行投影ME来确定MV。

附图说明

图1绘示了示例性的分层运动估计（HME）。

图2示出视频编码系统的框图。

图3示出用于确定是使用HME还是使用MRME来确定P图像或B图像的输入片的块的运动向量的方式的流程图。

图4绘示了确定是使用HME还是使用MRME来确定块的运动向量的方式的流程图。

图5绘示了确定宏块的运动向量的方式。

图6绘示了根据实施例的系统。

具体实施方式

已知方案可以仅使用一个参考帧而不是多参考运动估计（MRME）来降低编码复杂度，或当搜索窗口非常有限时使用分层运动估计（HME）来处理高运动。已知仅使用一个参考帧可能不足以获得高编码增益，并且对于图像的某些块使用HME可能不是有效的。

ME从参考帧获取对当前编码块的预测。ME包括在参考帧中以搜索中心为中心的搜索窗口内的运动搜索。一般而言，当使用较大搜索窗口时可以获得较高的编码增益。另一方面，使用较大搜索窗口大幅度增加了编码复杂度，这可能在功率利用上效率不高。另外，对于硬件实现，由于芯片上存储器大小非常有限，从而搜索窗口可能非常小。在各实施例中，分层运动估计（HME）可以用来通过按比例缩小参考帧并使用小搜索窗口来扩展该小窗口的搜索范围。但是，对于有小的帧内运动的块，小搜索窗口可能是足够的，因此，对于小的帧内运动的块，HME可能会浪费功率。为了获得较高的编码增益，可以对具有小的帧内运动的块应用多参考运动估计（MRME），从而在多个可用的参考帧上执行运动搜索以确定对当前编码块的预测。将参考索引发送到解码器侧用于运动补偿。对于某些高运动的块，在最接近参考帧上的运动搜索已经足够了，并可以节约与搜索多个帧相关联的功率。

各实施例自适应地控制是否使用HME和/或MRME来对当前块进行编码，这可以大幅度地节约编码功率同时还获得高编码增益。控制可以基于片（slice）级控制和/或宏块（MB）级控制。片为一个或多个连续的宏块。片内的宏块的次序可以是从左到右和从上到下的。基于使用HME所确定的运动向量，可以将MB分成三类，高运动MB、低运动MB以及其它MB。如果在当前片中有过多的高运动MB，则实验结果表明MRME不利于整个片的编码增益。在片级控制中，在当前片中有过多高运动MB时，决定仅使用一个参考帧来对当前片的块进行编码。然而，可以使用其它数量的参考帧，例如两个或三个。将参考帧的数量设定为一允许编码器在单个参考帧中寻找运动向量。选定的参考帧可以是时间上最接近的帧（前向或后向）或与当前帧类似但在时间上不是最接近的帧（例如谐运动）。对于在此片中的所有块，没有将参考索引编码到比特流中，这是因为当不提供参考索引时解码器知道要使用的参考帧。另外，在单个参考帧上的运动搜索可以是足够的，因此，对于这些块使用多个参考帧进行运动估计可能会浪费功率。不对参考索引进行编码可以节约比特并可以提高编码增益。

对于非高运动的片，可以将此片的参考帧数量设定为任意数量，例如最多允许的参考帧。例如，H.264允许高达16个参考帧。