[发明专利]单循环自适应内插滤波器

说明书

技术领域

本发明有关于自适应内插滤波器，更特别地，有关于一种仅使用单循环编码以执行滤波处理的自适应内插滤波器。

背景技术

在运动补偿预测处理中，使用具有分像素(fractional pixel)分辨率(例如1/4像素或1/8像素)的位移向量，用以改善预测精确度。为了估测和补偿这些分像素位移，在视频编码与译码中使用内插滤波器。与传统的固定内插滤波器相比，自适应内插滤波器(AdaptiveInterpolation Filter，AIF)通过对一个序列的不同内部图像提供不同的滤波器，进一步地增强编码效率。基于维纳滤波器(Wiener filter)的AIF是非常流行的一种，滤波之后可有效地减少预测误差。这种类型的AIF对视频信号的一些非平稳统计特性(例如，运动和叠频)进行补偿，并最小化原始像素和预测像素之间的预测误差。

请参考图1，图1为具有自适应内插滤波器的编码器100的示意图。如图1所示，编码器100包括帧间预测单元110和帧内预测单元105两者，并包括产生用于运动估测/补偿和模式决定的分像素的AIF 115。滤波器信息(例如，滤波器切换、滤波器类型和滤波器系数)通过熵编码单元150在比特流中进行编码。相应的译码器从该比特流中撷取该滤波器信息，并将其发送至该译码器的一个AIF。

通常，对于自适应内插滤波器，需要双循环(two-pass)编码处理。在第一循环(pass)中，对于参考图像，使用一个预设内插滤波器用以内插分像素值，并产生预测信号。然后，滤波器参数估测器通过计算该预测信号的自相关矩阵和原始信号与该预测信号之间的互相关向量，构建维纳-霍普夫(Wiener-Hopf)方程。之后，对该维纳-霍普夫方程进行求解，用以为每个子像素(sub-pixel)位置产生最优滤波器系数。第二循环中，在该参考图像的内插处理中，使用最优滤波器系数，用以为运动估测/补偿和模式决定产生分像素。需注意的是，可循环执行第二循环，但执行次数的增长增加了系统的延迟和复杂度。

因此，在性能和复杂度之间存在一个折衷。更多循环将产生更精确的运动向量，但也将增加编码延迟和计算能力。此外，AIF的每个循环须串行执行。对于每个循环，也需要从片外存储器(off-chip memory)下载参考帧至片上存储器(on-chip memory)。因此，极大地增加了功耗和存取时间。

发明内容

为改善编码效率，本发明提供一种具有单循环自适应内插滤波器的编码器和译码器。

本发明提供一种执行单循环自适应内插滤波的方法，用以依据本发明的范例实施例编码比特流，该方法包括：接收多个视频帧；对于当前帧的特殊区域，从竞争滤波器集合选择内插滤波器；对于该当前帧的该特殊区域，使用该内插滤波器执行运动预测；将该当前帧编码至该比特流；以及更新该竞争滤波器集合。

本发明另提供一种编码器，以单循环方式对已接收的多个视频帧执行自适应内插滤波，该编码器包括：预测单元，用以依据原始数据和已重构数据，对该已接收的多个视频帧的当前帧执行预测，以产生预测样本；重构单元，耦接该预测单元，用以对该预测样本进行重构以形成该已重构数据；参考帧缓冲器，用以存储该已重构数据；系数缓冲器，用以存储竞争滤波器集合；以及自适应内插滤波器，耦接该参考帧缓冲器与该预测单元之间，对于该当前帧，用以依据选择自该竞争滤波器集合的内插滤波器对该已重构数据进行滤波。

本发明再提供一种译码器，用以将比特流译码至多个视频帧，该译码器包括：用以对该比特流进行解析以产生帧间模式信息、滤波器信息和残差的装置；用以依据预测样本和该残差产生已重构数据的装置；用以存储该已重构数据的装置；用以利用选择自竞争滤波器集合的内插滤波器对该已重构数据进行滤波的装置，其中该内插滤波器系依据该滤波器信息于特殊级选取；以及用以自该熵译码单元接收该帧间模式信息，并自该自适应内插滤波器接收该已滤波的已重构数据，以产生该预测样本的装置。

任何所属技术领域的技术人员在阅读接下来的优选实施例的细节描述之后，可毫无疑问地了解本发明的其他目的，其中以多个附图举例说明这些优选实施例。

附图说明

图1为具有自适应内插滤波器的编码器的示意图；

图2为依据本发明一实施例的具有单循环自适应内插滤波器的编码器的示意图；

图3为依据本发明一实施例的具有单循环自适应内插滤波器的译码器的示意图；

图4为竞争滤波器集合的宏块级滤波器选择的示意图；

图5为依据本发明一实施例的用于单循环2D不可分AIF的子像素内插处理的示意图；