[发明专利]视频编解码器及运动估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频编解码器(video codec)，特别是涉及视频编解码器的运动估计(motion estimation)。

背景技术

视频编解码器(video codec)用来对视频信号进行编码及解码。无论是视频编码过程或视频解码过程，都必须对视频信号进行运动估计(motion estimation)。运动估计在视频编解码过程中占有相当大的计算量。一般来说，运动估计过程所需的计算量约占视频编解码过程的总体计算量的40％～70％，因此若能提升运动估计过程的速度，则可大大地提升视频编解码器的整体效能。

视频信号是由多个帧(frame)所组成，而每一帧又由多个宏块(macro block)所组成。一个宏块包含了16×16个像素(pixel)。当视频编解码器进行运动估计时，一般是以一个宏块为单位以进行估计。图1A为视频编解码器对一个当前帧进行运动估计的示意图。当前帧150包含多个行160～190，每一行包括多个宏块，每一宏块包括16×16个像素。举例来说，当前帧150的行160包括宏块161～16N，而当前帧150的行170包括宏块171～17N。当视频编解码器对当前帧150进行运动估计时，首先将行160的第一个宏块161设为当前宏块，并对当前宏块161进行运动估计。

当产生当前宏块161的运动估计数据后，视频编解码器接着对将行160的第二个宏块162设为当前宏块，并对当前宏块162进行运动估计。接着，视频编解码器依序分别将行160的第三个宏块163、第四个宏块164、第五个宏块165、...、第N个宏块16N设为当前宏块，并对当前宏块163、164、165、...、16N进行运动估计。当视频编解码器对当前帧150的行160进行运动估计完毕后，视频编解码器继续对当前帧150的第二行170的宏块171～17N进行运动估计。如此反复上述步骤，直到当前帧150的最后一行190的宏块191～19N进行运动估计完毕为止。

图1B为视频编解码器对一当前宏块进行运动估计的示意图。假设当前宏块位于当前帧，而视频编解码器以一参考帧的数据为依据对当前帧进行运动估计，且参考帧包括一同位宏块(collocated macroblock)105具有与当前宏块于当前帧中相同的位置。当视频编解码器对当前宏块进行运动估计时，需要参考帧中以同位宏块105为中心的多个宏块的数据作为依据。于一实施例中，对当前宏块进行运动估计所需要的数据包括参考帧中的同位宏块105、位于该同位宏块上方的一上方宏块102、位于该同位宏块下方的一下方宏块108、位于该同位宏块左方的一左方宏块104、位于该同位宏块右方的一右方宏块106、位于该同位宏块左上方的一左上方宏块101、位于该同位宏块右上方的一右上方宏块103、位于该同位宏块左下方的一左下方宏块107、以及位于该同位宏块右下方的一右下方宏块109。

由于视频编解码器需要参考帧中的多个宏块的数据以对当前宏块进行运动估计，因此视频编解码器会以一搜索窗100自参考帧撷取所需的宏块的数据。一般而言，参考帧数据具有较高的数据量，因此皆储存于视频编解码器以外的存储器中。每当视频编解码器对一当前区块进行运动估计时，视频编解码器便由存储器中取得当前宏块所对应的搜索窗100内的宏块数据，并将该搜索窗数据储存入一片内存储器，以供进行当前区块的运动估计。

然而，上述运动估计过程存在许多缺点。首先，每次视频编解码器更换当前宏块，搜索窗数据必须进行对应的更换，而视频编解码器便需要重新存取一次存储器中的参考帧数据以取得搜索窗数据。由于存取外部存储器中的参考帧数据会导致运动估计过程的延迟，因此以高频率存取存储器中的参考帧数据会使系统的效能降低。