專利名稱：面內(nèi)預(yù)測裝置和面內(nèi)預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有關(guān)圖像編碼的面內(nèi)預(yù)測裝置和面內(nèi)預(yù)測方法，特別是涉及一種可以提高有關(guān)使用H.264等面內(nèi)預(yù)測的面內(nèi)預(yù)測編碼效率的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著寬帶等通信基礎(chǔ)設(shè)施的普及和以個人計算機(jī)、HDD和DVD等為首的大容量存儲裝置、存儲卡等價格的走低，普通消費(fèi)者具備了對圖像進(jìn)行編輯、存儲、傳送、攜帶的環(huán)境，所以正在出現(xiàn)更多的使用者。
如此，一方面普通消費(fèi)者處理圖像的場景在增加，但是另一方面，既使現(xiàn)在個人計算機(jī)不斷提高性能，還是不能在圖像處理方面獲得更好的性能。例如，如果圖像信息量非常多，那么即使使用高性能的個人計算機(jī)進(jìn)行動畫壓縮還是需要很多時間。作為解決該問題的策略，可以考慮以更少的計算量來處理相同編碼性能的高效率計算方法。另外，如果執(zhí)行高效率的計算，由于減少了耗電量，所以能夠緩解便攜式攝影器材電池壽命對于攝影時間的制約。以此為背景，從而可以不斷尋求更高效率的動畫壓縮技術(shù)。
其中，新產(chǎn)生的國際標(biāo)準(zhǔn)動畫壓縮規(guī)格H.264以提高圖像質(zhì)量和編碼效率為目的，采用了多種動畫壓縮方法。另外，H.264具有通過逐次比較多種預(yù)測方法，并選擇編碼效率最好的預(yù)測方法進(jìn)行編碼的特征。
例如，在對圖1所示圖片I中包含的16×16像素宏塊進(jìn)行編碼的情況下，對通過16份分割宏塊得到的4×4像素的各個塊從多個方向進(jìn)行內(nèi)部預(yù)測，同時，對宏塊從多個方向上進(jìn)行內(nèi)部預(yù)測。
作為其代表性的例子，4×4內(nèi)部預(yù)測通過比較多種預(yù)測方法，選擇編碼效率最好的預(yù)測方法。
在該預(yù)測方法中，如圖2所示那樣，存在根據(jù)上部MB(宏塊)計算的預(yù)測像素測量垂直方向像素值的預(yù)測模式0(垂直)、根據(jù)相鄰MB計算預(yù)測像素值測量水平方向像素值的預(yù)測模式1(水平)、根據(jù)鄰接MB計算預(yù)測像素值測量在偏離水平方向±22.5-44.5度的方向上進(jìn)行預(yù)測的預(yù)測模式8(水平-上)、預(yù)測模式6(水平-下)、預(yù)測模式4(對角-下-右)、根據(jù)鄰接MB計算預(yù)測像素值來預(yù)測偏離垂直方向±22.5-44.5度的方向上進(jìn)行預(yù)測的預(yù)測模式5(垂直-右)、預(yù)測模式7(垂直-左)、預(yù)測模式3(對角-下-左)的8個方向的預(yù)測處理，加上通過對根據(jù)鄰接MB像素值平均進(jìn)行預(yù)測的預(yù)測模式2(DC，平均)總共9個線向上的預(yù)測模式。
同樣，16×16內(nèi)部預(yù)測也具有多種預(yù)測方法。在這種16×16內(nèi)部預(yù)測中具有相同種類上的4個線向上的預(yù)測方法。
對于16×16內(nèi)部預(yù)測，如圖3所示的那樣，存在預(yù)測模式0(垂直)、預(yù)測模式1(水平)、預(yù)測模式2(DC，平均)、預(yù)測模式3(面)的預(yù)測方法。
因此，在現(xiàn)有的面內(nèi)預(yù)測裝置中，如圖4所示那樣，如果輸入圖片I，那么就對塊0計算有關(guān)9個線向上的預(yù)測誤差(絕對值差分和)。也就是，對于9個線向上的預(yù)測模式，計算出全部參照像素和編碼對象像素的差分值和絕對值差分和。從而，面內(nèi)預(yù)測裝置使用預(yù)測誤差最小的預(yù)測作為內(nèi)部預(yù)測。另外，在此，在計算絕對值差分和之前，經(jīng)過正交變換處理后，即，變換成頻率成分之后，可以求得絕對值差分和。
一旦結(jié)束塊0的內(nèi)部預(yù)測，面內(nèi)預(yù)測裝置就返回到上述相同的處理，并執(zhí)行塊1～塊15的內(nèi)部預(yù)測。
一旦結(jié)束塊15的內(nèi)部預(yù)測，就對該宏塊在4個線向上的預(yù)測模式全部計算出參照像素和編碼對象像素之間的差分值和絕對值差分和。從而，面內(nèi)預(yù)測裝置使用預(yù)測誤差最小，也就是，例如在各個塊的絕對值差分和的總數(shù)和宏塊的絕對值差分和較小的一個作為內(nèi)部預(yù)測。即，在各個塊的絕對值差分和的總數(shù)小的情況下，面內(nèi)預(yù)測裝置輸出有關(guān)各個塊的差分值。與此相反，在宏塊的絕對值差分和小的情況下，面內(nèi)預(yù)測裝置輸出有關(guān)宏塊的差分值。如此來對圖片I進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。
但是，如上所述，在現(xiàn)有的面內(nèi)預(yù)測裝置中，在作為現(xiàn)在所公開的國際標(biāo)準(zhǔn)動畫壓縮方式H.264的內(nèi)部預(yù)測中，通過用于提高畫面質(zhì)量的多種預(yù)測方法(4×4內(nèi)部預(yù)測中為9種，16×16內(nèi)部預(yù)測中為4種)來制作預(yù)測圖像，由于從各種預(yù)測方法中選擇最適合的預(yù)測方法來依次執(zhí)行處理，也就是由于按順序執(zhí)行選擇相應(yīng)于編碼情況下的結(jié)果編碼效率高的模式的處理，所以需要完成4×4內(nèi)部預(yù)測和16×16內(nèi)部預(yù)測的時間。
總之，在H.264標(biāo)準(zhǔn)的面內(nèi)預(yù)測方式中，在4×4塊面內(nèi)預(yù)測中，執(zhí)行如下的處理，即，按照圖1所示的順序從多個方向?qū)K以多個方向的預(yù)測模式求編碼結(jié)束的像素值(以下，稱為預(yù)測像素值)和編碼對象的像素值之間的差分，從有關(guān)各預(yù)測模式的絕對值差分和的最小值中確定要采用的預(yù)測模式，對于所確定的預(yù)測模式，通過正交變換和量化預(yù)測像素值和編碼對象的像素值之間的差分計算出量化系數(shù)，并通過逆量化和逆正交變換該量化系數(shù)相加解碼的差分值和預(yù)測像素值進(jìn)行逆內(nèi)部預(yù)測來計算出重現(xiàn)圖像的像素值。例如，有關(guān)塊3的面內(nèi)預(yù)測，在標(biāo)準(zhǔn)上，為了使用塊2的解碼像素，如圖5所示那樣，由于不能高效地進(jìn)行成為依次處理的內(nèi)部預(yù)測、正交變換、量化等處理，所以存在需要時間的問題。
因此，現(xiàn)在，為了實(shí)現(xiàn)高畫質(zhì)高效率的動畫壓縮技術(shù)，正在尋求縮短有關(guān)優(yōu)化畫面質(zhì)量的H.264的面內(nèi)預(yù)測時間。
為了解決該問題，在現(xiàn)有的面內(nèi)預(yù)測裝置中，如圖6所示那樣，通過以不同于標(biāo)準(zhǔn)的塊序號順序執(zhí)行面內(nèi)預(yù)測處理，如圖7所示那樣，在處理塊4之前，能夠執(zhí)行塊3，并能夠更有效地執(zhí)行內(nèi)部預(yù)測、正交變換、量化等處理。作為結(jié)果，從而可以進(jìn)行流水線處理。
但是，在現(xiàn)有面內(nèi)預(yù)測裝置中，雖然可以對4×4塊執(zhí)行內(nèi)部預(yù)測、正交變換、量化等高效處理操作和這些處理的流水線操作，但是例如，圖6所示的塊2和塊3由于需要等待在此之前的塊解碼處理，所以在此只能依次處理。也就是，產(chǎn)生了由于流水線冒險(pipeline hazard)而處理能力降低的問題。這種冒險對于圖6中的初始塊0、1、2和結(jié)束塊13、14、15也會發(fā)生。
另外，對于16×16宏塊，也是依次處理，所以縮短時間的效果也很低。
另外，為了以不同于標(biāo)準(zhǔn)編碼順序的順序執(zhí)行面內(nèi)預(yù)測處理，還產(chǎn)生了新的問題，即，還需要用來暫時存儲處理結(jié)果的附加處理和電路。

發(fā)明內(nèi)容
由此，本發(fā)明的第一目的在于提供一種能夠避開冒險問題并提高縮短時間的效果的面內(nèi)預(yù)測裝置。
另外，本發(fā)明的第二目的在于提供一種能夠不需要用于暫時存儲處理結(jié)果的附加處理和電路的面內(nèi)預(yù)測裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述第一目的，有關(guān)本發(fā)明的面內(nèi)預(yù)測裝置是對于圖像執(zhí)行面內(nèi)預(yù)測的面內(nèi)預(yù)測裝置，其特征在于包括用來在以將構(gòu)成圖像的第一塊分割成的多個第二塊為單位進(jìn)行面內(nèi)預(yù)測的同時，在該第一塊整體內(nèi)進(jìn)行面內(nèi)預(yù)測的面內(nèi)預(yù)測器件；和用來控制所述面內(nèi)預(yù)測器件并行執(zhí)行所述各第二塊的面內(nèi)預(yù)測和所述第一塊全體的面內(nèi)預(yù)測的控制器件。
對于第一塊的面內(nèi)預(yù)測，由于沒有使用第二塊的面內(nèi)預(yù)測結(jié)果，從第一塊的面內(nèi)預(yù)測開始，能夠并行執(zhí)行第一塊的面內(nèi)預(yù)測和第二塊的面內(nèi)預(yù)測。也就是，能夠流水線處理第一塊的面內(nèi)預(yù)測和第二塊的面內(nèi)預(yù)測。從而，能夠回避冒險問題，并提高時間縮短的效果。
另外，有關(guān)本發(fā)明的面內(nèi)預(yù)測裝置，其特征在于，所述控制器件在停止有關(guān)各第二塊的面內(nèi)預(yù)測處理的至少一部分處理時，控制所述面內(nèi)預(yù)測器件執(zhí)行所述第一塊全體的面內(nèi)預(yù)測處理。
由此，能夠有效使用面內(nèi)預(yù)測器件的一部分。
另外，有關(guān)本發(fā)明的面內(nèi)預(yù)測裝置，其特征在于，所述面內(nèi)預(yù)測器件包括執(zhí)行預(yù)測處理的預(yù)測器件，所述預(yù)測處理用來對所述第二塊和第一塊以從多個方向的預(yù)測模式求預(yù)測像素值和編碼對象的像素值之間的差分，并從有關(guān)各種預(yù)測模式的絕對值差分和的最小值中確定采用的預(yù)測模式；和用于對所述預(yù)測器件確定的預(yù)測模式執(zhí)行編碼處理和解碼處理的編碼解碼器件，所述編碼處理用于通過正交變換和量化預(yù)測像素值和編碼對象像素值之間的差分來計算出量化系數(shù)，所述解碼處理通過執(zhí)行逆內(nèi)部預(yù)測計算出重現(xiàn)圖像的像素值，該逆內(nèi)部預(yù)測用于對通過逆量化和逆正交變換所述量化系數(shù)解碼的差分值和在所述預(yù)測器件中求的預(yù)測像素值進(jìn)行相加運(yùn)算；所述控制器件在停止執(zhí)行有關(guān)所述各第二塊的預(yù)測處理時，可以在所述預(yù)測器件中執(zhí)行有關(guān)第一塊的預(yù)測處理。
由此，能夠有效使用預(yù)測裝置。
另外，有關(guān)本發(fā)明的面內(nèi)預(yù)測裝置，其特征在于所述控制器件在所述預(yù)測器件執(zhí)行有關(guān)所述第一塊的預(yù)測處理時，能夠在所述編碼解碼裝置中執(zhí)行有關(guān)第二塊的編碼處理和解碼處理。
由此，不僅能夠有效使用編碼解碼裝置，而且還可以短時間結(jié)束有關(guān)第二塊的編碼處理和解碼處理進(jìn)而短時間結(jié)束對于第一和第二塊的面內(nèi)預(yù)測處理。
另外，為了實(shí)現(xiàn)上述第二目的，有關(guān)本發(fā)明的面內(nèi)預(yù)測裝置，其特征在于，所述控制器件控制在所述面內(nèi)預(yù)測器件中按照規(guī)定的順序處理第二塊的面內(nèi)預(yù)測處理。
由此，可以不需要用于暫時存儲處理結(jié)果的附加處理和電路。
另外，有關(guān)本發(fā)明的面內(nèi)預(yù)測裝置，其特征在于，所述第一塊是16×16像素塊和8×8像素塊的至少其中一個，所述第二塊是4×4像素塊和8×8像素塊的至少其中一個。
由此，能夠通過大大合并作為編碼對象的圖像的像素值的變化率執(zhí)行編碼效率高的面內(nèi)預(yù)測。
另外，有關(guān)本發(fā)明的面內(nèi)預(yù)測裝置，其特征還在于，所述控制器件在有關(guān)第二塊的面內(nèi)預(yù)測處理順序的第1和第2間隔期間、第2和第3間隔期間、第13和第14間隔期間、以及第14和第15間隔期間至少一個期間，能夠在所述預(yù)測器件中執(zhí)行第一塊全體的面內(nèi)預(yù)測處理。
由此，能夠確?；乇苊半U問題。
另外，本發(fā)明不僅僅能夠作為這樣的面內(nèi)預(yù)測裝置來實(shí)現(xiàn)，而且可以將這種面內(nèi)預(yù)測裝置所具備的特征裝置以步驟作為面內(nèi)預(yù)測方式實(shí)現(xiàn)，或作為在計算機(jī)中可以執(zhí)行這些步驟的程序來實(shí)現(xiàn)。而且，不言而喻，這種程序也可以通過CD-ROM等記錄介質(zhì)和因特網(wǎng)等傳輸介質(zhì)進(jìn)行傳送。
從上面的說明中可以看出，根據(jù)本發(fā)明的面內(nèi)預(yù)測裝置，既使對于在現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)行流水化有困難的塊，也可以通過適當(dāng)?shù)呐渲脤?6×16面內(nèi)預(yù)測處理進(jìn)行流水化處理。而且，能夠回避冒險問題，并能夠提高時間縮短效果。另外，由于編碼順序和面內(nèi)預(yù)測順序是相同的，所以不需要用于將處理結(jié)果暫時存儲的附加處理和電路，在電路規(guī)模和功耗方面也是有利的。特別是，本發(fā)明可以獨(dú)立使用，另外，也適用于現(xiàn)有例子中，而且可以實(shí)現(xiàn)流水化，該效果很高。
因此，通過本發(fā)明，在回避冒險問題，提高時間縮短效果的同時，能夠執(zhí)行提高編碼效率的面內(nèi)預(yù)測，在面內(nèi)預(yù)測裝置普及的今天，實(shí)用價值極高。


從下面結(jié)合說明本發(fā)明具體實(shí)施例的附圖的描述中，本發(fā)明的這些和其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將變得明顯。在附圖中圖1是表示根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)在16×16像素的宏塊和4×4像素的各個塊之間的關(guān)系的圖。
圖2是表示有關(guān)4×4塊的預(yù)測模式的圖。
圖3是表示有關(guān)16×16宏塊的預(yù)測模式的圖。
圖4是表示根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)有的面內(nèi)預(yù)測處理的順序圖。
圖5是詳細(xì)表示根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)測處理的圖。
圖6是表示在公報中公開的現(xiàn)有16×16像素宏塊和4×4像素的各個塊之間的關(guān)系的圖。
圖7是表示在公報中公開的現(xiàn)有面內(nèi)預(yù)測處理的順序圖。
圖8是表示可以適用于有關(guān)本發(fā)明實(shí)施例的面內(nèi)預(yù)測裝置的編碼裝置1的整體結(jié)構(gòu)的功能方框圖。
圖9是表示圖8所示面內(nèi)預(yù)測裝置11的詳細(xì)功能結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖10是表示圖9所示存儲器111和存儲器112的概括圖。
圖11是表示由圖9所示預(yù)測單元113執(zhí)行的預(yù)測處理操作的流程圖。
圖12是表示作為控制單元119的輸入的塊位置信息和地址信息、控制信號S和預(yù)測處理之間的時間序列關(guān)系的順序圖。
圖13是表示4×4塊、16×16宏塊和8×8塊之間的關(guān)系的圖。
圖14是表示預(yù)測單元113執(zhí)行的另一預(yù)測處理操作的流程圖。
圖15是表示預(yù)測單元113執(zhí)行的另一預(yù)測處理操作的流程圖。
圖16是表示預(yù)測單元113執(zhí)行的另一預(yù)測處理操作的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖的同時對有關(guān)本發(fā)明實(shí)施例的面內(nèi)預(yù)測裝置進(jìn)行描述。
圖8是表示可以適用于有關(guān)本發(fā)明實(shí)施例的面內(nèi)預(yù)測裝置的編碼裝置1的整體結(jié)構(gòu)的功能方框圖。
編碼裝置1用來對圖片I進(jìn)行面內(nèi)(內(nèi)部)預(yù)測編碼或者對圖片P和圖片B進(jìn)行面間(外部)編碼的裝置，如圖8所示那樣，其包括內(nèi)部預(yù)測裝置11、減法器12、模式切換開關(guān)13、變換單元14、量化單元15、熵編碼單元16、外部預(yù)測單元17和編碼控制單元18等。另外，外部預(yù)測單元17可以由模式切換開關(guān)170、逆量化單元171、逆變換單元172、加法器173、環(huán)形濾波器174、幀存儲器175、動態(tài)預(yù)測單元176和動態(tài)補(bǔ)充單元177等構(gòu)成。
就要被編碼的圖片來說，成為該編碼對象的圖片被分割成稱作宏塊的例如水平16×垂直16像素的塊(宏塊)，并被以塊為單位執(zhí)行以下的處理。
減法器12通過取得編碼對象圖片和作為動態(tài)補(bǔ)償單元177的預(yù)測圖像信號之間的差分，獲得差分圖像。該差分圖像被通過模式切換開關(guān)13輸出到變換單元14。
通過對差分圖像分別在變換單元14中進(jìn)行頻率變換，在量化單元15中進(jìn)行量化，生成由變換系數(shù)構(gòu)成的殘差信號。
對于該殘差信號，通過分別在逆量化單元171中進(jìn)行逆量化，在逆變換單元172中進(jìn)行逆頻率變換等圖像解碼處理，可以生成解碼殘差信號。加法器173通過執(zhí)行解碼殘差信號和預(yù)測圖像信號之間的相加運(yùn)算來生成重構(gòu)圖像信號。所得到的重構(gòu)圖像信號在通過環(huán)形濾波器174除去失真之后，存儲在幀存儲器175中。
另一方面，從幀存儲器175中讀出的宏塊單位的輸入圖像信號被也被輸入到動態(tài)預(yù)測單元176。在此，將存儲在幀存儲器175中的1個或多個編碼完畢的圖像為研究對象，通過檢測最接近輸入圖像信號的圖像區(qū)域確定指示該位置的動態(tài)向量和指示此時所選圖片的參照圖片索引。動態(tài)向量的檢測是將宏塊進(jìn)一步分割成塊為單元進(jìn)行的。動態(tài)預(yù)測單元176使用所獲得的動態(tài)向量和參照圖片索引，從存儲在幀存儲器175的編碼完畢的照片中取出最合適的圖像區(qū)域，生成預(yù)測圖像。
對于通過上述一連串處理輸出的動態(tài)向量、參照圖片索引、殘差編碼信號等編碼信息，通過在熵編碼單元16中實(shí)施可變長編碼，通過該編碼處理，可以輸出數(shù)據(jù)量較少的比特流。
以上處理流雖然是在執(zhí)行畫面間預(yù)測編碼的情況下的操作，但是也可以通過開關(guān)13和開關(guān)170切換畫面內(nèi)預(yù)測編碼。
在執(zhí)行內(nèi)部編碼的情況下，不通過動態(tài)補(bǔ)償生成預(yù)測圖像，在面內(nèi)預(yù)測裝置11中，通過從同一畫面內(nèi)的編碼完畢的領(lǐng)域中生成編碼對象區(qū)域的預(yù)測圖像并取得差分來生成差分圖像信號。另外，其詳細(xì)描述將在后面給出。該差分圖像信號與在外部編碼的情況相同，在變換單元14和量化單元15中被變換成殘差編碼信號，并在熵編碼單元16中實(shí)施可變長編碼，從而可以輸出數(shù)據(jù)量較少的比特流。
下面，對于面內(nèi)預(yù)測裝置11的詳細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。
圖9是表示圖8所示面內(nèi)預(yù)測裝置11的詳細(xì)功能結(jié)構(gòu)的方框圖。
如圖9所示，面內(nèi)預(yù)測裝置11由存儲器111、存儲器112、預(yù)測單元113、減法器114、正交變換量化單元115、逆量化逆正交變換單元116、加法器117、塊序號輸出單元118和控制單元119構(gòu)成。
存儲器111用來記錄作為輸入信號的照片I中的1個宏塊(縱16像素×橫16像素)部分的像素值的存儲器。存儲器112是用來存儲縱17像素×橫17像素，即編碼完畢的鄰接像素的像素值和容納了重新圖像等的縱16像素×橫16像素部分的像素值的存儲器。即，在宏塊處理開始時，首先，清除存儲器112之后，在第1行中，寫入所輸入的宏塊正上方的編碼完畢的宏塊的最下行的像素值。而且，在第1列中，寫入正左邊的編碼完畢的宏塊的最右行像素值。圖10表示了存儲器111和存儲器112的概括圖。其中，圖10(a)表示存儲器111的概括結(jié)構(gòu)，圖10(b)表示了存儲器112的概括結(jié)構(gòu)。
塊序號輸入單元118以圖1所示塊序號0～15的序號為順序，即，按照標(biāo)準(zhǔn)線向輸出各塊的位置信息。
控制單元119基于來自塊序號輸出單元118的位置信息，輸出用于從存儲器111中讀出塊序號指定的塊內(nèi)的像素值的地址信息。另外，輸出用于從存儲器112中讀出塊序號指定的塊附近的左像素和上像素的地址信息。另外，控制單元119輸出控制信號S(后面敘述)。
由此，控制單元119能夠以圖1所示的塊序號為順序，在預(yù)測單元113中并行執(zhí)行4×4像素的塊面內(nèi)預(yù)測和16×16像素的宏塊面內(nèi)預(yù)測。在此，所謂并行執(zhí)行是除了同時執(zhí)行的情況之外，還包含以時分方式執(zhí)行的概念。
圖11是表示預(yù)測單元113執(zhí)行的預(yù)測處理的操作的流程圖。
預(yù)測單元113對于構(gòu)成圖像的某個宏塊(S11)，就16分割成的全部塊(S12)，對4×4塊執(zhí)行面內(nèi)預(yù)測(S13)，同時，與此并行，對16×16宏塊也執(zhí)行面內(nèi)預(yù)測(S15)。
就所有的塊而言，結(jié)束對4×4塊的面內(nèi)預(yù)測和對16×16宏塊的面內(nèi)預(yù)測(S16)，并結(jié)束對宏塊的面內(nèi)預(yù)測。此后，在作為圖4所示最后處理用于確定使用的預(yù)測模式的處理中，預(yù)測單元13通過比較例如各塊的絕對值差分和的總數(shù)和宏塊絕對值差分和，確定較小的一個作為內(nèi)部預(yù)測。即，在各塊的絕對值差分和的總數(shù)較小的情況下，面內(nèi)預(yù)測裝置輸出有關(guān)各塊的絕對值差分和總數(shù)。與此相反，在宏塊的絕對值差分和較小的情況下，面內(nèi)預(yù)測裝置輸出有關(guān)宏塊的絕對值差分和。如此，對圖片I進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。另外，在此，在計算絕對值差分和之前，可以在正交變換處理之后，即，變換成頻率成分之后，求絕對值差分和。
下面詳細(xì)說明并行執(zhí)行的處理。
圖12中示出了作為控制單元119的輸入的塊位置信息與地址信息、控制信號S和預(yù)測處理之間的時間序列關(guān)系。即，對于作為輸入的位置信息，可以生成2次作為輸出的地址信息。另外，控制信號S順序輸出每個位置信息“0”和“1”。在此，控制信號S為“1”時，輸出到存儲器112的地址信息，不管位置信息，輸出用于讀出宏塊左邊附近像素和上部附近像素(圖10的右邊，斜線部分)的地址信息。
基于控制單元119輸出的地址信息，分別從存儲器111中讀出作為面內(nèi)預(yù)測處理對象的編碼4×4塊像素值，從存儲器112中讀出用于計算面內(nèi)預(yù)測像素的附近像素，并輸出到預(yù)測單元113。
預(yù)測單元113在控制信號S為“0”時，從4×4塊的9種預(yù)測方法中確定編碼效率最佳的預(yù)測方法，并計算出此時的預(yù)測像素值。
在此，在最佳預(yù)測方法的確定中，例如，最好針對每種預(yù)測方法求取通過各種預(yù)測方法生成的預(yù)測像素值和作為編碼對象的像素值之間的差分絕對值，并將這些值最小情況下的預(yù)測方法確定作為最佳預(yù)測方法。
另外，在控制信號為“1”的情況下，對于16×16塊的面內(nèi)預(yù)測的4種預(yù)測方法，計算編碼對象像素和預(yù)測像素之間的差分絕對值，并預(yù)先保持該值。從而，在4×4塊的16個部分的處理結(jié)束時，最好針對每種預(yù)測方法求取各塊的絕對值差分，并將其中值為最小的情況的預(yù)測方法輸出作為16×16塊的面內(nèi)預(yù)測的最佳預(yù)測方法。
減法器114求得在預(yù)測單元113輸出的預(yù)測像素值和存儲器111輸出作為編碼對象像素值之間每個像素的差分，正交變換量化單元115對差分進(jìn)行正交變換，并進(jìn)行量化處理。通過對該結(jié)果在逆量化逆正交變換單元116中進(jìn)行處理，生成本地解碼差分像素值，在加法器117中求得其與預(yù)測單元113輸出的預(yù)測像素值之間每個像素的和，并寫入存儲器112中。
以上操作可以針對圖12所示塊序號輸出單元118的輸出來執(zhí)行，并能夠并行執(zhí)行4×4面內(nèi)預(yù)測和16×16面內(nèi)預(yù)測的處理。
根據(jù)本結(jié)構(gòu)，預(yù)先交互處理4×4面內(nèi)預(yù)測和16×16面內(nèi)預(yù)測，如圖12所示那樣，在塊2中的4×4面內(nèi)預(yù)測處理開始時，由于結(jié)束在塊1的逆量化逆正交變換，并完成存儲在本地解碼結(jié)果存儲器112中，所以能夠在直接開始在塊2中的4×4面內(nèi)預(yù)測處理。如此，在以標(biāo)準(zhǔn)線向的編碼順序處理4×4決的同時，還可以流水化執(zhí)行16×16塊的預(yù)測處理和4×4塊的正交變換、量化處理、逆量化處理、逆正交變換和逆面內(nèi)預(yù)測處理。而且，由于以標(biāo)準(zhǔn)線向的編碼順序進(jìn)行處理，所以能夠預(yù)先將前面塊的計算結(jié)果記錄在存儲器112中，并能夠如此使用下一個塊的預(yù)測處理，從而不需要用于暫時保存中間結(jié)果的附加處理和電路。
另外，在上述實(shí)施例中，雖然對于在并行處理有關(guān)4×4塊的面內(nèi)預(yù)測處理和有關(guān)16×16宏塊的面內(nèi)預(yù)測處理的情況進(jìn)行了描述，但是也可以并行執(zhí)行這些處理中的至少其中一個和有關(guān)圖13所示的8×8塊的面內(nèi)預(yù)測處理。
也就是，如圖14所示那樣，可以并行執(zhí)行有關(guān)4×4塊的面內(nèi)預(yù)測處理(S13)，有關(guān)8×8塊的面內(nèi)預(yù)測處理(S14)和有關(guān)16×16宏塊的面內(nèi)預(yù)測處理(S15)。
另外，如圖15所示那樣，可以只并行執(zhí)行有關(guān)4×4塊的面內(nèi)預(yù)測處理(S13)，有關(guān)8×8決的面內(nèi)預(yù)測處理(S14)。
而且，如圖16所示那樣，也可以只并行執(zhí)行有關(guān)8×8的面內(nèi)預(yù)測處理(S14)和有關(guān)16×16宏塊的面內(nèi)預(yù)測處理(S15)。
通過適當(dāng)?shù)貓?zhí)行這些處理，能夠大大合并作為編碼對象像素的像素值的變化率，執(zhí)行編碼效率高的面內(nèi)預(yù)測。
根據(jù)本發(fā)明，由于可以實(shí)現(xiàn)流水化，并作為結(jié)果提高了使用面內(nèi)預(yù)測進(jìn)行預(yù)測處理和正交變換量化處理等的使用效率，所以能夠更低抑制操作時鐘。這在高視頻圖像等一秒左右的像素數(shù)增加的情況下，效果特別顯著。今后，隨著存儲介質(zhì)(DVD和記憶卡)容量的增加，在家庭影院中，高視頻圖像的攝影功能變得重要。在家庭影院中，雖然低功耗很重要，但是在此情況下，通過使用本發(fā)明，能夠抑制工作時鐘的增加，從而抑制功耗的增加，并能夠?qū)崿F(xiàn)可以長時間使用的影院，這是很大的效果。
另外，本發(fā)明也可以在CPU和DSP等中實(shí)現(xiàn)。
而且，也可以用作在這些CPU和DSP等中執(zhí)行的程序的形態(tài)，這些程序可以通過因特網(wǎng)和廣播線路等進(jìn)行傳輸，并可以下載到機(jī)器上。因此，除了適用于個人計算機(jī)、HDD錄像機(jī)、DVD錄像機(jī)等之外，還可以適用于攝像機(jī)、帶有照相機(jī)的便攜式電話機(jī)。另外，具備該內(nèi)部預(yù)測裝置的編碼裝置中也是適用的。
權(quán)利要求
1.一種面內(nèi)預(yù)測裝置，用于對圖像進(jìn)行面內(nèi)預(yù)測，其特征在于包括面內(nèi)預(yù)測器件，用于在將構(gòu)成圖像的第一塊分割成多個的第二塊單位中執(zhí)行面內(nèi)預(yù)測的同時，在該第一塊整體內(nèi)進(jìn)行面內(nèi)預(yù)測；和控制器件，通過進(jìn)行控制所述面內(nèi)預(yù)測器件，以便于并行執(zhí)行所述各第二塊的面內(nèi)預(yù)測和所述第一塊整體的面內(nèi)預(yù)測。
2.如權(quán)利要求1記載的面內(nèi)預(yù)測裝置，其特征在于所述控制器件在停止有關(guān)所述各第二塊的面內(nèi)預(yù)測處理的至少其中一部分處理時，控制所述面內(nèi)預(yù)測器件，以便于執(zhí)行所述第一塊整體的面內(nèi)預(yù)測處理。
3.如權(quán)利要求2記載的面內(nèi)預(yù)測裝置，其特征在于，所述面內(nèi)預(yù)測器件包括預(yù)測器件，用于對所述第二塊和第一塊執(zhí)行從多個方向的每個預(yù)測模式中求得預(yù)測像素值和編碼對象的像素值之間的差分，并從有關(guān)各預(yù)測模式的絕對值差分和的最小值中確定采用的預(yù)測模式的預(yù)測處理；編碼解碼器件，用于對所述預(yù)測器件確定的預(yù)測模式執(zhí)行編碼處理和解碼處理，所述編碼處理用于通過正交變換和量化預(yù)測像素值和編碼對象像素值之間的差分來計算出量化系數(shù)，所述解碼處理通過執(zhí)行逆內(nèi)部預(yù)測計算出重現(xiàn)圖像的像素值，該逆內(nèi)部預(yù)測用于對通過逆量化和逆正交變換所述量化系數(shù)解碼的差分值和在所述預(yù)測器件中求的預(yù)測像素值進(jìn)行相加運(yùn)算；所述控制器件可以在停止執(zhí)行有關(guān)所述各第二塊的預(yù)測處理時使所述預(yù)測器件執(zhí)行有關(guān)所述第一塊的預(yù)測處理。
4.如權(quán)利要求3記載的面內(nèi)預(yù)測裝置，其特征在于，在所述預(yù)測器件執(zhí)行有關(guān)第一塊的預(yù)測處理時，所述控制器件可以在所述編碼解碼裝置中執(zhí)行有關(guān)所述第二塊的編碼處理和解碼處理。
5.如權(quán)利要求1記載的面內(nèi)預(yù)測裝置，其特征在于所述控制器件控制按照規(guī)定的順序處理有關(guān)所述面內(nèi)預(yù)測器件的所述第二塊的面內(nèi)預(yù)測處理。
6.如權(quán)利要求1記載的面內(nèi)預(yù)測裝置，其特征在于所述第一塊是16×16像素的塊和8×8像素的塊中的至少一個，所述第二塊是4×4像素的塊和8×8像素的塊中的至少一個。
7.如權(quán)利要求1記載的面內(nèi)預(yù)測裝置，其特征在于在有關(guān)所述第二塊的面內(nèi)預(yù)測處理順序的第1和第2間隔期間、第2和第3間隔期間、第13和第14間隔期間和第14和第15間隔期間的至少一個期間里，所述控制器件可以使得所述預(yù)測器件執(zhí)行第一塊整體的面內(nèi)預(yù)測處理。
8.一種面內(nèi)預(yù)測方法，用于對圖像進(jìn)行面內(nèi)預(yù)測，其特征在于包括用于在將構(gòu)成圖像的第一塊分割成多個的第二塊單位中執(zhí)行面內(nèi)預(yù)測，同時在該第一塊整體內(nèi)進(jìn)行面內(nèi)預(yù)測的面內(nèi)預(yù)測步驟；和用于控制在所述面內(nèi)預(yù)測步驟中并行執(zhí)行所述各第二塊的面內(nèi)預(yù)測和所述第一塊整體的面內(nèi)預(yù)測控制步驟。
9.如權(quán)利要求8記載的面內(nèi)預(yù)測方法，其特征在于所述控制步驟中，在停止有關(guān)所述各第二塊的面內(nèi)預(yù)測處理的至少其中一部分處理時，控制所述面內(nèi)預(yù)測步驟執(zhí)行所述第一塊整體的面內(nèi)預(yù)測處理。
10.如權(quán)利要求9記載的面內(nèi)預(yù)測方法，其特征在于所述面內(nèi)預(yù)測步驟包括預(yù)測步驟，用于對所述第二塊和第一塊執(zhí)行從多個方向的每個預(yù)測模式中求得預(yù)測像素值和編碼對象的像素值之間的差分，并從有關(guān)各預(yù)測模式的絕對值差分和的最小值中確定采用的預(yù)測模式的預(yù)測處理；編碼解碼步驟，用于對通過所述預(yù)測步驟確定的預(yù)測模式執(zhí)行編碼處理和解碼處理，所述編碼處理用于通過正交變換和量化預(yù)測像素值和編碼對象像素值之間的差分來計算出量化系數(shù)，所述解碼處理通過執(zhí)行逆內(nèi)部預(yù)測計算出重現(xiàn)圖像的像素值，該逆內(nèi)部預(yù)測用于對通過逆量化和逆正交變換所述量化系數(shù)解碼的差分值和在所述預(yù)測步驟中求的預(yù)測像素值進(jìn)行相加運(yùn)算；在所述控制步驟中，可以在停止執(zhí)行有關(guān)所述各第二塊的預(yù)測處理時，在所述預(yù)測步驟中執(zhí)行有關(guān)所述第一塊的預(yù)測處理。
11.如權(quán)利要求10記載的面內(nèi)預(yù)測方法，其特征在于，在所述預(yù)測步驟執(zhí)行有關(guān)第一塊的預(yù)測處理時，在所述控制步驟中可以在所述編碼解碼步驟中執(zhí)行有關(guān)所述第二塊的編碼處理和解碼處理。
12.如權(quán)利要求8記載的面內(nèi)預(yù)測方法，其特征在于在所述控制步驟中控制按照規(guī)定的順序處理有關(guān)所述面內(nèi)預(yù)測步驟的所述第二塊的面內(nèi)預(yù)測處理。
13.如權(quán)利要求8記載的面內(nèi)預(yù)測方法，其特征在于所述第一塊是16×16像素的塊和8×8像素的塊中的至少一個，所述第二塊是4×4像素的塊和8×8像素的塊中的至少一個。
14.如權(quán)利要求8記載的面內(nèi)預(yù)測方法，其特征在于在有關(guān)所述第二塊的面內(nèi)處理順序的第1和第2間隔期間、第2和第3間隔期間、第13和第14間隔期間和第14和第15間隔期間的至少其中一個期間，在所述控制步驟可以使得在所述預(yù)測步驟中執(zhí)行第一塊整體的面內(nèi)預(yù)測處理。
15.一種記錄在用于執(zhí)行一個圖像的面內(nèi)預(yù)測的面內(nèi)預(yù)測方法的記錄介質(zhì)上的計算機(jī)可讀程序，其可以使計算機(jī)執(zhí)行用于在將構(gòu)成圖像的第一塊分割成多個的第二塊單位中執(zhí)行面內(nèi)預(yù)測的同時，在該第一塊整體內(nèi)進(jìn)行面內(nèi)預(yù)測的面內(nèi)預(yù)測步驟；和用于控制在所述面內(nèi)預(yù)測步驟中并行執(zhí)行所述各第二塊的面內(nèi)預(yù)測和所述第一塊整體的面內(nèi)預(yù)測的控制步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種能夠回避冒險問題，并能夠提高時間縮短的效果的面內(nèi)預(yù)測裝置。面內(nèi)預(yù)測裝置(11)包括用于在將構(gòu)成圖像的第一塊(宏塊)分割成多個的第二塊(塊)單位中執(zhí)行面內(nèi)預(yù)測的同時，對該第一塊整體進(jìn)行面內(nèi)預(yù)測的包括預(yù)測單元(113)、正交變換·量化單元(115)、逆正交變換·逆量化單元(116)、加法器(117)的面內(nèi)預(yù)測器件和用來控制并行執(zhí)行有關(guān)預(yù)測單元(113)、正交變換·量化單元(115)、逆正交變換·逆量化單元(116)、加法器(117)的塊的面內(nèi)預(yù)測和宏塊整體的面內(nèi)預(yù)測的控制單元(119)。
文檔編號H04N7/32GK1791226SQ20051013165
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月13日
發(fā)明者荒川博, 有村耕治, 重里達(dá)郎, 增野貴司, 田坂啟 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社