[发明专利]用于基于行的垂直运动估计和补偿的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于基于行的垂直运动估计和垂直运动补偿的视 频信号处理的方法和装置。

背景技术

下文中，将关于对视频处理装置(如具有行存储设备的微处理器 或微控制器)内的用于基于行的运动估计和运动补偿的视频信号进行 的处理来描述本发明及其潜在问题，而应当注意，本发明不限于该应 用，而还可以用于其他视频处理装置。

本发明涉及一种运动估计和补偿设备，更具体地，涉及一种对运 动矢量进行估计并对色度子采样的视频帧的隔行扫描序列执行运动补 偿预测的运动估计和运动补偿设备。

现今，在例如DVD视频和数字电视广播等这些领域中，广泛使用 运动图像专家组(MPEG)的数字压缩编码标准来记录或发送大量高 质量的运动图像数据。该MPEG族的这种视频压缩标准(如MPEG-1、 MPEG-2、MPEG-4、H.261、H.263、H.264标准)将输入图像划分成 若干宏块。以可用的帧间预测和帧内预测编码模式中的每一个对这些 宏块中的每一个进行编码，并且将各个编码模式的对宏块进行编码所 需的比特率以及速率失真(RD)成本进行比较。然后，根据比较结果 来选择适当的编码模式，并且使用所选编码模式对宏块进行编码。

使用帧间预测，通过参照整个运动画面(包括若干连续帧)的当 前帧的相邻帧的宏块来预测当前帧的宏块的运动，以利用视频帧之间 的相似性来降低时间冗余分量。在帧间预测中，以宏块为单位执行运 动估计和运动补偿。

运动估计涉及：对从与当前宏块相对应的位置扩展的参考帧的预 定区域或区(所谓的搜索区)进行搜索以选择与当前宏块具有最短距 离的区作为最相似区，并输出最相似区和当前宏块之间的特殊差值作 为运动矢量。运动补偿涉及：使用通过运动估计获得的运动矢量从参 考帧中读取最相似区，并产生帧间预测块。在运动估计中，必须从内 部存储器设备(如SRAM)中读取当前宏块数据和参考帧的搜索区数 据。由于在当前宏块的运动估计中重复使用当前宏块的数据和搜索区 数据，运动估计设备包括内部存储器设备(如同步随机存取存储器 (SRAM))来从外部存储器设备中读取所需的数据，并将读取数据存 储在内部存储器设备中以在运动估计中使用。

在运动估计中，事实上，在邻近宏块的搜索区数据之间存在较大 重叠。因此，运动估计设备仅读取运动估计所需的下个宏块的搜索区 数据，而不是重叠的搜索区数据。将从外部存储器设备读取的搜索区 数据存储在内部存储器设备中。由于数据传输受到内部存储器设备的 限制并且由于重叠的搜索区数据，将内部存储器设备划分成若干内部 存储器。例如，当宏块的大小为16×16时，搜索区的大小为144×80， 内部存储器设备的数据传输带宽例如是128比特，每个像素的比特数为 8比特，则将搜索区的144×80个像素存储在9个16×80内部存储器中。 当将搜索区数据存储在划分后的内部存储器中时，由于开销增加，内 部存储器设备的门的总数增加，内部存储器设备所占用的区域也增加。 此外，随着划分后的内部行存储器数目的增加，数据端口的数目增加， 并且针对从每个内部存储器读取的复用数据的组合逻辑单元的数目也 增加。

因此，需要包括在运动估计设备中的高效内部存储器来存储来自 参考帧的数据。

在当前系统中，通常将该搜索区或窗的图像数据存储在本地缓冲 器中或需要相当大的带宽的芯片存储器(所谓的行存储器)上。

运动估计和运动补偿(或简称MEMC)是公知的技术，用于实现 要在屏幕上以较高显示频率显示的输入视频信号的时间转换。利用该 技术，会出现所谓的影片抖动。特别地，为了补偿这些影片抖动， MEMC通常用于执行从用于影片信号的标准化24Hz到例如50Hz或 60Hz的显示频率的上转换。

图1示出了运动画面中影片序列或帧的示意性运动描绘，所述影 片序列或帧具有标准化的24Hz帧率。

具体地，在图1中，对运动画面的原始帧n-1、n、n+1和n+2中的 运动目标的运动轨迹进行可视化，其中，原始帧具有标准化的24Hz帧 率，并且，在图1中关于相应帧将运动目标呈现为圆形目标111、112、 113、114。假设帧n-1、n、n+1、n+2中的运动目标111、112、113、114 的运动轨迹是直线。