[发明专利]执行运动估计的低功率高性能视频编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用以执行运动估计的方法，特别是涉及一种可减少存储器容量和带宽的运动估计执行方法。 

背景技术

随着多媒体技术的应用越来越受欢迎，视频压缩技术的要求也越来越重要。许多视频压缩技术标准纷纷被提出，目前主流规格有MPEG-4和H.264/AVC。这些标准的基本原理主要为去除图像数据中冗余(redundancy)的数据，以降低图像的储存空间或图像的传输量。运动估计(Motion Estimation)为视频编码中相当重要的一部分，其利用连续帧间的相似性来去除数据在时间上的冗余性(temporal redundancy)，而达到数据压缩的目的。 

图1为运动估计中经常采取的块比较演算法的示意图。首先把帧大小为W×H的当前帧(current frame)100分割成块大小为N×N的多个块。接着，在参考帧(reference frame)110(例如前一帧或下一帧)中设定大小为(N+SR_H-1)×(N+SR_V-1)的搜索窗口(search window)112，并在搜索窗口112中找到与当前帧100中一个当前块(current block)104最相似的块114。接着，计算出两个块104及114间的差值及运动向量120，通过只传递差值及运动向量120来去除冗余的数据，这个步骤就是运动估计。换言之，运动估计的目的为找出当前帧中每一块的运动向量及误差来代表当前帧。然而，因为运动估计需要比较许多候选块，此高运算量将会导致存储器带宽大幅增加。 

图2示出一视频编码系统200的硬件架构，其中参考帧及当前帧储存于外部存储器220，而运动估计所需的数据则通过外部总线230载入内部存储器212供计算引擎(如嵌入式处理器)214使用。因此，当执行运动估计时，为了进行数据比较运算，在参考帧的搜索窗口中所需的候选块数据将通过外部总线230在外部存储器220及内部存储器212间转移，而大幅增加存储器带宽。一般而言，搜索窗口112的大小根据帧分辨率及/或压缩规格等标准而定。搜索窗112越大，需载入内部存储器的数据量也越多，所需存储器带宽也越大。因此，需要提供一种可解决存储器带宽需求过高的运动估计执行方法。 

发明内容

鉴于现有技术所存在的问题，本发明提供了一种适用于MPEG-4和H.264/AVC的低功率及高性能的视频编码方法，可大幅度减少存储器容量和带宽。 

根据本发明的一方面，提供了一种用以执行运动估计的方法，其包含：在一当前帧中选定一当前块；比较当前块与在一参考帧中的一初始参考块而得到一初始比较参数，其中初始参考块在参考帧中的位置对应当前块在当前帧中的位置；根据比较结果以及该当前块的多个邻近块所各自对应的多个预测搜索窗口，决定对应当前块的一预测搜索窗口；以及在搜索窗口中进行块比较并计算搜索窗口中的参考块与当前块的比较参数，以寻找与当前块相匹配的一对应参考块。 

本发明的其他方面，部分将在后续说明中陈述，而部分可由说明中轻易得知，或可由本发明的实施例而得知。本发明的各方面将可利用权利要求书所特别指出的元件及组合而理解并达成。需了解，前述的发明内容及下列详细说明均仅作举例之用，并非用以限制本发明。 

附图说明

附图与本说明书结合并构成其一部分，用以说明本发明的实施例，且连同说明书用以解释本发明的原理。在此所述的实施例是本发明的优选实施例，然而，必须了解本发明并不限于所示的配置及元件，其中： 

图1为使用块比较演算法进行运动估计的示意图； 

图2示出一视频编码系统的硬件架构； 

图3为本发明一实施例的以螺旋搜索演算法执行运动估计的示意图； 

图4示出使用光栅扫描的一范例； 

图5示出针对参考帧的等级A到D四种数据重复利用架构； 

图6为等级D架构的一示意图；以及 

图7示出本发明一实施例的执行运动估计的方法流程图。 

【主要元件符号说明】 

100                            当前帧 

104         当前块 

110         参考帧 

112         搜索窗口 

114         块 

212         内部存储器 

214         计算引擎