專利名稱：：減少數(shù)字視頻編碼器中的內(nèi)預(yù)測和模式判決處理中的計(jì)算的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及視頻壓縮領(lǐng)域。更具體而言，本發(fā)明涉及減少數(shù)字視頻編碼器中的內(nèi)預(yù)測和模式判決處理中的計(jì)算。
背景技術(shù)：
：視頻序列由通常被稱為幀的若干個圖片構(gòu)成。后續(xù)的幀是很相似的，從而幀與幀之間包含大量冗余。在被高效地經(jīng)由信道傳輸或者存儲在存儲器中之前，視頻數(shù)據(jù)被壓縮以節(jié)約帶寬和存儲器。目標(biāo)是去除冗余以得到更好的壓縮率。第一種視頻壓縮方法是從給定幀中減去參考幀以生成相對差異。被壓縮的幀包含的信息比參考幀少。相對差異可被以相同的質(zhì)量按較低的比特率來進(jìn)行編碼。解碼器通過將相對差異與參考幀相加來重建原始幀。更高級的方法是近似視頻序列的對象和整個場景的運(yùn)動。運(yùn)動由編碼在比特流中的參數(shù)來描述。預(yù)測的幀的像素是通過適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)化參考幀的像素來近似的。此方法與簡單的減法相比提供了更良好的預(yù)測能力。但是，運(yùn)動模型的參數(shù)所占用的比特率不得變得太大。一般地，視頻壓縮是根據(jù)許多標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行的，所述標(biāo)準(zhǔn)包括來自運(yùn)動圖片專家組(MPEG)的用于音頻和視頻壓縮的一個或多個標(biāo)準(zhǔn)，例如MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4。作為MPEG-4part10標(biāo)準(zhǔn)(也稱為H.264或AVC(高級視頻編碼))的一部分，進(jìn)行了額外的增強(qiáng)。根據(jù)MPEG標(biāo)準(zhǔn)，在視頻系統(tǒng)的編碼器方，視頻數(shù)據(jù)首先被編碼(例如壓縮)，然后被存儲在編碼器緩沖器中。之后，經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)被發(fā)送到視頻系統(tǒng)的解碼器方，在這里它被存儲在解碼器緩沖器中，然后被解碼以便相應(yīng)的圖片能夠被查看。H.264/AVC項(xiàng)目的意圖在于開發(fā)一種這樣的標(biāo)準(zhǔn)，其能夠在比先前標(biāo)準(zhǔn)低得多的比特率下提供良好的視頻質(zhì)量，而不會使得復(fù)雜度增大到設(shè)計(jì)無法實(shí)現(xiàn)。另外一個目標(biāo)是以靈活的方式來進(jìn)行這些改變，這種靈活的方式將允許該標(biāo)準(zhǔn)被應(yīng)用到多種應(yīng)用，使得它可以用于低比特率和高比特率以及低分辨率和高分辨率的視頻。另一個目的在于它在許多種網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)上都將良好地工作。H.264/AVC/MPEG-4PartlO包含很多新的特征，這些特征使得它可以比舊標(biāo)準(zhǔn)更有效地壓縮視頻并且提供更多的靈活性以應(yīng)用到多種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。一些關(guān)鍵特征包括使用先前編碼的圖片作為參數(shù)的多圖片運(yùn)動補(bǔ)償、區(qū)塊大小大至16x16、小至4x4的可變區(qū)塊大小運(yùn)動補(bǔ)償(VBSMC)、用于得出半像素亮度樣本預(yù)測的六抽頭濾波、宏塊對結(jié)構(gòu)、運(yùn)動補(bǔ)償?shù)乃姆种幌袼鼐?、加?quán)預(yù)測、環(huán)內(nèi)解塊濾波器、嚴(yán)格匹配整數(shù)4x4空間區(qū)塊變換、對主空間變換的"DC"系數(shù)執(zhí)行的次Hadamard(哈達(dá)馬)變換(其中Hadamard變換類似于快速傅立葉變換)、為"內(nèi)"編碼而從相鄰區(qū)塊邊緣進(jìn)行的空間預(yù)測、上下文自適應(yīng)性二進(jìn)制算術(shù)編碼(CABAC)、上下文自適應(yīng)性可變長度編碼(CAVLC)、用于許多未通過CABAC或CAVLC編碼的語法元素的簡單且高度結(jié)構(gòu)化的可變長度編碼(VLC)技術(shù)(稱為指數(shù)哥侖布編碼)、網(wǎng)絡(luò)抽象層(NAL)定義、切換切片、靈活宏塊排序、冗余切片(RS)、補(bǔ)充增強(qiáng)信息(SEI)和視頻可用性信息(VUI)、輔助圖片、幀編號和圖片順序計(jì)數(shù)。這些技術(shù)以及若干個其他技術(shù)使得H.264可以有比現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)好得多的性能，并且能夠用于更多的情況下和更多的環(huán)境中。H.264通常通過以一半或更少的比特率獲得相同的質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)比MPEG-2視頻更好的性能。MPEG用于運(yùn)動圖片及相關(guān)聯(lián)的音頻的一般編碼，并且創(chuàng)建由一系列三類編碼數(shù)據(jù)幀構(gòu)成的壓縮視頻比特流。這三類數(shù)據(jù)幀是內(nèi)幀(稱為I幀或I圖片)、雙向預(yù)測幀(稱為B幀或B圖片)和前向預(yù)測幀(稱為P幀或P圖片)。這三類幀可以按指定的順序來排列，該順序被稱為GOP(圖片組)結(jié)構(gòu)。I幀包含重建圖片所需的所有信息。I幀被作為正常圖像編碼，而沒有運(yùn)動補(bǔ)償。另一方面，P幀使用來自先前的幀和B圖片的信息。具體而言，P幀是從在前的I幀或者緊鄰的在前P幀預(yù)測的。也可以從緊鄰的后續(xù)幀來預(yù)測一個幀。為了使后續(xù)幀以這種方式被利用，后續(xù)幀必須在預(yù)測的幀之前被編碼。從而，編碼順序不一定與真實(shí)幀順序相匹配。這種幀通常是從兩個方向來預(yù)測的，例如從緊挨在預(yù)測的幀之前的I或P幀或者從緊接在預(yù)測的幀之后的P幀來預(yù)測。這些雙向預(yù)測的幀被稱為B幀。存在許多可能的GOP結(jié)構(gòu)。常見的GOP結(jié)構(gòu)為15幀長，并且具有序列I一BB一P—BB—P_BB—P—BB—P—BB—。類似的12幀序列也是常見的。I幀為空間冗余編碼，P和B幀為時間冗余編碼。因?yàn)橐曨l流中的相鄰幀經(jīng)常是很相關(guān)的，所以P幀和B幀的大小只是I幀的一小部分。但是，在幀可以被壓縮到的大小與對這種壓縮的幀進(jìn)行編碼所需的處理時間和資源之間存在折衷。GOP結(jié)構(gòu)中I、P和B幀的比率是由視頻流的性質(zhì)和對輸出流的帶寬約束來確定的，但編碼時間也可能是一個問題。在實(shí)況傳輸和具有有限計(jì)算資源的實(shí)時環(huán)境中尤其會如此，因?yàn)榘S多B幀的流比起僅含I幀的文件來說要花長得多的時間來編碼。B幀和P幀要求更少的比特來存儲圖片數(shù)據(jù)，一般包含用于當(dāng)前幀與先前幀、當(dāng)前幀與后續(xù)幀或者當(dāng)前幀與先前幀和后續(xù)幀之間的差異的差異比特。B幀和P幀從而被用于減少幀之間包含的冗余信息。在操作中，解碼器接收經(jīng)編碼的B幀或經(jīng)編碼的P幀，并且使用先前幀或后續(xù)幀來重建原始幀。這個處理容易得多，并且在連續(xù)的幀基本上類似時產(chǎn)生更平滑的場景轉(zhuǎn)變，因?yàn)閹械牟町愝^小。每個視頻圖像被分成一個亮度(Y)和兩個色度通道(也稱為色差信號Cb和Cr)。亮度和色度陣列的區(qū)塊被組織成"宏塊"，這是幀內(nèi)的基本編碼單位。在I幀的情況下，實(shí)際圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼處理。但是，P幀和B幀首先經(jīng)歷"運(yùn)動補(bǔ)償"處理。運(yùn)動補(bǔ)償是根據(jù)前面的幀的每個宏塊移動到何處來描述接連的幀之間的差異的方式。這種技術(shù)經(jīng)常是P幀或B幀中的宏塊與先前或下一圖像中的很相關(guān)的區(qū)域相關(guān)聯(lián)，該區(qū)域是由編碼器利用"運(yùn)動向量"來選擇的。將宏塊映射到其相關(guān)區(qū)域的運(yùn)動向量被編碼，然后兩個區(qū)域之間的差異經(jīng)過編碼處理。傳統(tǒng)的視頻編解碼器使用運(yùn)動補(bǔ)償?shù)念A(yù)測來對原始輸入視頻流高效地編碼。當(dāng)前幀中的宏塊是從先前幀中的經(jīng)過位移的宏塊預(yù)測出的。原始宏塊與其預(yù)測之間的差異被壓縮并與位移(運(yùn)動)向量一起被傳輸。這種技術(shù)被稱為互編碼，它是在MPEG標(biāo)準(zhǔn)中使用的方法。MPEG編碼器的輸出比特率可以是恒定的或可變的，其中最大比特率由重放介質(zhì)來確定。為了實(shí)現(xiàn)恒定的比特率，量化度被迭代地更改以達(dá)到輸出比特率要求。增大量化會導(dǎo)致在流被解碼時發(fā)生可見的假象。宏塊邊緣處的不連續(xù)隨著比特率降低而變得更加可見。當(dāng)比特率固定時，有效的比特分配可以獲得視頻編碼中的更好的視覺質(zhì)量。傳統(tǒng)上，每個幀被劃分為前景和背景?；谟^看者比起背景來會更注意前景這一推理，通常更多的比特被分配給前景對象，而更少的比特被分配給背景區(qū)域。這種推理是基于如果觀看者不注意背景就不會看到背景中的差異這一假設(shè)的。但是，這一點(diǎn)并不總是成立。另外，由于H.264標(biāo)準(zhǔn)的特性，背景中的比特較少經(jīng)常會導(dǎo)致模糊，并且當(dāng)背景質(zhì)量低時內(nèi)刷新現(xiàn)象非常明顯。靜態(tài)區(qū)域(通常是背景)中的刷新會嚴(yán)重干擾人眼，從而影響視覺質(zhì)量。為了提高背景的質(zhì)量，一種簡單的方法向背景分配更多的比特。這種策略會減少分配給背景區(qū)域的比特，而這不是一個可接受的折衷。另外，為了使得精微的細(xì)節(jié)可被觀察到，量化位階需要被大大減小，這意味著會超出比特率預(yù)算。另一個缺點(diǎn)在于，對于大多數(shù)序列來說，圖像序列內(nèi)容重復(fù)這一假設(shè)是不正確的。在大多數(shù)情況下，運(yùn)動通常是在幾秒內(nèi)沿著一個方向進(jìn)行。對于當(dāng)前幀中的無保護(hù)的對象，在先前幀中存在有限的匹配。不幸的是，目前的長期運(yùn)動預(yù)測方法專注于以更早的幀作為參考。遠(yuǎn)低于先前的標(biāo)準(zhǔn)所需要的。另一個目的在于以允許該標(biāo)準(zhǔn)被應(yīng)用到許多種應(yīng)用并且在多種網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)上良好工作的靈活方式提供此功能。不幸的是，采用MPEG標(biāo)準(zhǔn)的傳統(tǒng)編碼器往往即使在相對高的比特率下也會模糊精微的紋理細(xì)節(jié)。另外，當(dāng)?shù)捅忍芈时皇褂脮r，I幀刷新非常明顯。這樣，每當(dāng)I幀被顯示時，質(zhì)量就遠(yuǎn)高于先前的非I幀，這樣每當(dāng)I幀被顯示時就會產(chǎn)生不連續(xù)。用戶是能夠注意到這種不連續(xù)的。雖然MPEG視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用于創(chuàng)建合法MPEG比特流的一般編碼方法和語法，但是仍留有許多提高M(jìn)PEG比特流的質(zhì)量的機(jī)會。在H.264/AVC內(nèi)編碼中，支持兩種內(nèi)宏塊模式。它們包括4x4內(nèi)預(yù)測模式和16x16內(nèi)預(yù)測模式。如果在內(nèi)模式中對子塊或宏塊編碼，則基于先前編碼和重建的區(qū)塊來形成預(yù)測區(qū)塊。在編碼之前，從當(dāng)前區(qū)塊中減去預(yù)測區(qū)塊。對于4x4亮度區(qū)塊總共有9個預(yù)測模式，對于16x16亮度區(qū)塊總共有4個預(yù)測模式。具有最小失真的預(yù)測模式被選擇為該區(qū)塊的最佳模式。存在許多找出失真的方法，但是絕對差之和(sumofabsolutedifferences,SAD)或者絕對變換距離之和(sumofabsolutetransformeddistances,SATD)常被用于低復(fù)雜度模式判決中。通常，通過選擇SATD獲得的編碼性能要好0.2-0.5dB，但是計(jì)算SATD比找出SAD更耗時。raxfDesc一"'owo/Joz';^Mode/i^^rewce￡"coJ/wgMe//ocis:awdZ)ecot/z'wgCowcea/歸wfMeAocfe，<http:〃ftp3.itu.ch/av-arch/jvt-site/2005—01—HongKong/JVT-N046rl.doc>(2005年2月)公開了一種在用于符合H.264標(biāo)準(zhǔn)的視頻數(shù)據(jù)的解碼器中隱藏誤差和損失的方法。該文章公開了計(jì)算SATD的方法，以及Hadamard變換在計(jì)算SATD方面的應(yīng)用。Lee等人的美國專利申請No.2005/0069211公開了一種預(yù)測方法，用于通過在考慮到接收圖片的類型的情況下利用內(nèi)預(yù)測和/或互預(yù)測對接收圖片進(jìn)行編碼來計(jì)算接收圖片的宏塊的內(nèi)預(yù)測成本的平均值或互預(yù)測成本的平均值，利用計(jì)算出的內(nèi)預(yù)測成本和/或互預(yù)測成本的平均值來計(jì)算閾值，并且基于計(jì)算出的閾值判定是否對后續(xù)的圖片執(zhí)行內(nèi)預(yù)測。通過減少經(jīng)歷內(nèi)預(yù)測的宏塊的數(shù)目，減少了計(jì)算量。
發(fā)明內(nèi)容描述了一種提高不同內(nèi)預(yù)測模式的絕對變換差異之和(SATD)的計(jì)算速度的方法。對SATD的更快確定提供了編碼性能更好的益處，并且不會遭受計(jì)算時間更長的缺陷。減少視頻編碼器中的內(nèi)預(yù)測和模式判決處理的方法實(shí)現(xiàn)了經(jīng)改進(jìn)的Hadamard變換。對原始區(qū)塊和預(yù)測區(qū)塊執(zhí)行Hadamard變換，并且只在系數(shù)不為零的情況下執(zhí)行計(jì)算，從而跳過了為零的系數(shù)。利用這種方法，大大減少了垂直預(yù)測、水平預(yù)測和DC預(yù)測所需的計(jì)算。從而，能夠非常高效地確定最佳內(nèi)預(yù)測模式。在一個方面中，一種減少視頻編碼處理中的內(nèi)預(yù)測和模式判決處理中的計(jì)算的方法，包括計(jì)算一個或多個絕對和，計(jì)算一個或多個Hadamard變換，以及利用一個或多個絕對和和一個或多個Hadamard變換獲得一個或多個絕對變換差異之和。一個或多個絕對和包括共同變換系數(shù)、垂直預(yù)測的系數(shù)和水平預(yù)測的系數(shù)。計(jì)算一個或多個Hadamard變換包括為原始區(qū)塊計(jì)算Hadamard變換。計(jì)算一個或多個Hadamard變換包括為垂直預(yù)測計(jì)算Hadamard變換。計(jì)算一個或多個Hadamard變換包括為水平預(yù)測計(jì)算Hadamard變換。計(jì)算一個或多個Hadamard變換包括為DC預(yù)測計(jì)算Hadamard變換。該方法還包括通過跳過系數(shù)為零的計(jì)算來減少計(jì)算。獲得一個或多個絕對變換差異之和是針對垂直預(yù)測、水平預(yù)測、DC預(yù)測和平面預(yù)測的。該方法導(dǎo)致確定最佳內(nèi)預(yù)測模式。計(jì)算被減少到少于4000。計(jì)算在視頻編碼器中被減少。視頻編碼器利用H.264標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。在另一個方面中，一種為低復(fù)雜度模式判決獲得絕對變換差異之和的方法，包括計(jì)算原始區(qū)塊的第一Hadamard變換，確定絕對共同變換系數(shù)的第一絕對和，確定預(yù)測系數(shù)的第二絕對和，計(jì)算預(yù)測區(qū)塊的第二Hadamard變換，計(jì)算第一Hadamard變換和第二Hadamard變換之間的差異，確定非零系數(shù)的第三絕對和，以及通過對第一絕對和、第二絕對和以及第三絕對和來獲得絕對變換差異之和。在一些實(shí)施例中，預(yù)測是垂直預(yù)測。在一些實(shí)施例中，預(yù)測是水平預(yù)測。在一些實(shí)施例中，預(yù)測是DC預(yù)測。在一些實(shí)施例中，預(yù)測區(qū)塊是針對垂直預(yù)測的。在一些實(shí)施例中，預(yù)測區(qū)塊是針對水平預(yù)測的。在一些實(shí)施例中，預(yù)測區(qū)塊是針對DC預(yù)測的。該方法導(dǎo)致確定最佳內(nèi)預(yù)測模式。計(jì)算被減少到少于4000。計(jì)算在視頻編碼器被減少。視頻編碼器利用H.264標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。在另一個方面中，一種找出視頻編碼處理中的最佳16x16內(nèi)預(yù)測模式的方法，包括獲得垂直預(yù)測的絕對變換差異的第一和，獲得水平預(yù)測的絕對變換差異的第二和，獲得DC預(yù)測的絕對變換差異的第三和，以及獲得平面預(yù)測的絕對變換差異的第四和。絕對變換差異的第一和是通過對共同變換系數(shù)的絕對和、垂直預(yù)測的系數(shù)的絕對和以及垂直預(yù)測的非零系數(shù)的絕對和求和來獲得的。絕對變換差異的第二和是通過對共同變換系數(shù)的絕對和、水平預(yù)測的系數(shù)的絕對和以及水平預(yù)測的非零系數(shù)的絕對和求和來獲得的。絕對變換差異的第三和是通過對共同變換系數(shù)的絕對和、垂直預(yù)測的系數(shù)的絕對和、水平預(yù)測的系數(shù)的絕對和以及DC預(yù)測的非零系數(shù)的絕對和求和來獲得的。該方法還包括通過跳過系數(shù)為零的計(jì)算來減少計(jì)算。該方法導(dǎo)致確定最佳內(nèi)預(yù)測模式。計(jì)算被減少到少于4000。計(jì)算在視頻編碼器中被減少。視頻編碼器利用H.264標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。在另一個實(shí)施例中，一種用于減少視頻編碼處理中的內(nèi)預(yù)測和模式判決處理中的計(jì)算的裝置，包括a.程序模塊，用于計(jì)算多個絕對和，計(jì)算多個Hadamard變換，并且利用多個Hadamard變換獲得一個或多個絕對變換差異之和；以及處理器，用于執(zhí)行該程序模塊。程序模塊避開其中一個或多個系數(shù)為零的計(jì)算。計(jì)算被減少到少于4000。計(jì)算在視頻編碼器中被減少。視頻編碼器利用H，264標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。在另一個實(shí)施例中，一種視頻編碼器包括用于內(nèi)預(yù)測的組件，其中用于內(nèi)預(yù)測的組件避開其中使用的系數(shù)為零的計(jì)算；以及耦合到用于內(nèi)預(yù)測的組件的熵編碼器，其中熵編碼器產(chǎn)生多個經(jīng)壓縮的視頻比特。用于內(nèi)預(yù)測的組件計(jì)算多個絕對和、計(jì)算多個Hadamard變換并且利用多個Hadamard變換獲得一個或多個絕對變換差異之和。計(jì)算被減少到少于4000。視頻編碼器利用H.264標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。在另一個實(shí)施例中，一種視頻捕捉和顯示設(shè)備包括接收單元，用于接收視頻數(shù)據(jù)；耦合到接收單元的顯示單元，用于顯示視頻數(shù)據(jù)；以及耦合到接收單元和顯示單元的編碼器，用于產(chǎn)生一個或多個一個或多個經(jīng)壓縮的視頻比特，其中，編碼器在內(nèi)預(yù)測和模式判決處理中避開其中一個或多個系數(shù)為零的計(jì)算。計(jì)算被減少到少于4000。編碼器利用H.264標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。圖1圖示出宏塊的視頻編碼層的框圖。圖2圖示出16x16亮度區(qū)塊的四個預(yù)測模式。圖3A圖示出共同系數(shù)的圖形表示。圖3B圖示出垂直預(yù)測系數(shù)的圖形表示。圖3C圖示出水平預(yù)測系數(shù)的圖形表示。圖4圖示出垂直預(yù)測的非零系數(shù)的圖形表示。圖5圖示出水平預(yù)測的非零系數(shù)的圖形表示。圖6圖示出DC預(yù)測的非零系數(shù)的圖形表示。圖7圖示出減少計(jì)算數(shù)目的方法的流程圖。具體實(shí)施方式圖1示出宏塊的視頻編碼層100的框圖。視頻編碼層100(例如編碼器)包括時間和空間預(yù)測的組合，以及變換編碼。輸入視頻102被接收并被分割成多個區(qū)塊。序列的第一個圖片通常是僅利用本身之內(nèi)包含的信息來"內(nèi)"編碼的。然后，在內(nèi)預(yù)測模塊110處利用先前編碼的區(qū)塊的空間上相鄰的樣本來預(yù)測內(nèi)幀中的區(qū)塊的每個部分。編碼處理就哪些相鄰樣本被用于內(nèi)預(yù)測和它們?nèi)绾伪皇褂脕磉M(jìn)行選擇。這個處理被在解碼器118處以及編碼器100處執(zhí)行。對于序列的其余圖片，通常使用"互"編碼?；ゾ幋a從其他先前解碼的圖片實(shí)現(xiàn)運(yùn)動補(bǔ)償112。用于互預(yù)測/運(yùn)動估計(jì)114的編碼處理包括選擇運(yùn)動數(shù)據(jù)、確定參考圖片和應(yīng)用到區(qū)塊的所有樣本的空間位移。運(yùn)動數(shù)據(jù)作為被編碼器100和解碼器118使用的附帶信息被傳輸。原始區(qū)塊和預(yù)測的區(qū)塊之間的差異被稱為預(yù)測的殘差(residual)。在縮放量化模塊104處，殘差被變換，并且變換系數(shù)被縮放并且量化。對于變換系數(shù)的量化，使用標(biāo)量量化。利用整數(shù)變換來變換每個區(qū)塊，并且利用熵編碼方法來量化和傳輸變換系數(shù)。熵編碼器116對于除了經(jīng)量化的變換系數(shù)之外的所有元素使用碼字集合。對于經(jīng)量化的變換系數(shù)，使用上下文自適應(yīng)性可變長度編碼(CAVLC)。解塊濾波器108被實(shí)現(xiàn)來控制濾波的長度，以減少圖像的像素化(pixelation)。編碼器IOO還包含解碼器118，用于為下一區(qū)塊構(gòu)造預(yù)測。經(jīng)量化的變換系數(shù)以與編碼器方相同的方式被逆縮放和逆變換106，這給出經(jīng)解碼的預(yù)測殘差。經(jīng)解碼的預(yù)測殘差被與預(yù)測相加，并且該組合被引導(dǎo)到解塊濾波器108，該解塊濾波器108提供經(jīng)解碼的視頻作為輸出。最后，熵編碼器116產(chǎn)生原始輸入的視頻102的經(jīng)壓縮的視頻比特120。描述了針對不同的內(nèi)預(yù)測模式提高絕對變換距離之和(SATD)的計(jì)算速度的方法。對SATD的更快確定提供了編碼性能更好的益處，并且不會遭受計(jì)算時間更長的缺陷。對于16x16亮度區(qū)塊，存在四個預(yù)測模式。這些預(yù)測模式在圖2中示出，并且包括1.垂直預(yù)測200:從上方樣本外推(H)2.水平預(yù)測202:從左方樣本外推(V)3.DC預(yù)測204:上方和左方樣本的均值(H+V)4.平面預(yù)測206:擬合上方和左方樣本的線性函數(shù)f(H,V)。對于4個內(nèi)預(yù)測模式中的每一個找出SATD的常見做法涉及從當(dāng)前宏塊中減去預(yù)測宏塊，然后對十六個子塊中的每一個執(zhí)行4x4Hadamard變換，最后計(jì)算變換結(jié)果的絕對值之和。從當(dāng)前宏塊中減去預(yù)測宏塊的第一步驟涉及256個減法。每個4x4Hadamard變換需要32個加法和32個減法。因此，16個這種變換需要512個加法和512個減法。最后一步需要256個絕對值計(jì)算和255個加法。以下的表I給出了四個預(yù)測模式中的每一個所需的總計(jì)算的詳情。<table>tableseeoriginaldocumentpage0</column></row><table>總計(jì)3068307210240表I:在沒有減少的情況下預(yù)測模式的總計(jì)算從而，現(xiàn)有方法需要3068個加法、3072個減法和1024個絕對值計(jì)算。但是，Hadamard變換的屬性能夠減少找出最佳的16x16內(nèi)預(yù)測模式所需的計(jì)算數(shù)目。Hadamard變換的分配屬性允許了減少為垂直、水平和DC預(yù)測模式找出SATD所需的計(jì)算數(shù)目。根據(jù)分配屬性，如果O是原始的4x4區(qū)塊，P是預(yù)測的4x4區(qū)塊，H表示Hadamard變換，貝ljH{0-P}=H{0}-H{P}由于P中的系數(shù)的重復(fù)，對于垂直、水平和DC預(yù)測模式，能夠利用很少量的計(jì)算來計(jì)算變換區(qū)塊H{P}。改進(jìn)的方法中的第一步驟涉及計(jì)算H(O)的值。如上所述，計(jì)算11{0}需要512個加法和512個減法。下一步是找出共同的變換系數(shù)的絕對和。共同的系數(shù)由圖3A中的陰影塊310示出。共同系數(shù)的絕對和要求144個絕對值計(jì)算和143個加法。共同系數(shù)的絕對和由Ae表示。下一步是找出用于垂直預(yù)測的系數(shù)的絕對和。垂直預(yù)測的系數(shù)如圖3B中的陰影塊320所示。垂直預(yù)測系數(shù)的絕對和可以由Av來表示。對Av的計(jì)算需要48個絕對值計(jì)算和47個加法。然后確定Ah，它表示水平預(yù)測所需的系數(shù)的絕對和。水平預(yù)測系數(shù)如圖3C中的陰影塊330所示。與Av所需的一樣，找出Ah需要48個絕對值計(jì)算和47個加法。下一步涉及找出垂直預(yù)測的H{P}。由于P中的系數(shù)的重復(fù)，P的每個4x4區(qū)塊的Hadamard變換最多只產(chǎn)生四個非零系數(shù)，如圖4所示。四個非零系數(shù)需要4個加法、4個減法和4個移位。由于P最多只包含16個不同的系數(shù)，因此為整個16x16區(qū)塊計(jì)算H《P)需要16個加法、16個減法和16個移位。下一步是為非零系數(shù)計(jì)算H(0》-H(P卜這需要64個減法。系數(shù)的絕對和(Hv)需要64個絕對值計(jì)算和63個加法。垂直預(yù)測的最終SATD由Hv、Av和A。的總和給出，這需要另外2個加法。水平預(yù)測遵循類似的模式。必須計(jì)算水平預(yù)測的H{P}。水平預(yù)測的非零系數(shù)如圖5所示。在為64個非零系數(shù)計(jì)算H((^-H(P》之后，必須找出非零系數(shù)的絕對和(Hh)。水平預(yù)測的最終SATD由Hh、Ah和Aj勺總和給出，這需要另外2個加法。對于DC預(yù)測，需要的計(jì)算更少。對于DC預(yù)測中的每個4x4區(qū)塊，只有l(wèi)個非零系數(shù)被產(chǎn)生，如圖6所示。結(jié)果，計(jì)算DC預(yù)測的H《P》只需要1個移位指令。為整個16x16區(qū)塊計(jì)算H(0-P》需要16個減法，這些系數(shù)的絕對和(Hd)需要16個絕對值計(jì)算和15個加法。DC預(yù)測的最終SATD由Hd、Av、Ah和Ae的總和給出，這需要另外3個加法。由于平面預(yù)測通常不包含系數(shù)的重復(fù)，因此為此模式計(jì)算SATD需要與當(dāng)前技術(shù)相同數(shù)目的計(jì)算，即767個加法、768個減法以及256個絕對值計(jì)算。以下的表II給出了對這里描述的方法中需要的總計(jì)算的小結(jié)。<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表n:在減少的情況下預(yù)測模式的總計(jì)算因此，這里描述的方法的全部加法和減法從6140減少到3152。加法和減法數(shù)目的減少約為50%。絕對值計(jì)算的數(shù)目從1024減少到640，這是大約40%的減少。開銷是引入了僅僅33個移位指令。從而，該方法大大減少了找出最佳16x16內(nèi)預(yù)測模式所需的計(jì)算的數(shù)目。該方法還可用于減少找出最佳4x4內(nèi)預(yù)測模式所需的計(jì)算。圖7圖示出這里描述的方法的流程圖。在步驟700，計(jì)算原始區(qū)塊的Hadamard變換H{0}。在步驟702，確定共同變換系數(shù)的絕對和Ae。在步驟704，確定用于垂直預(yù)測的系數(shù)的絕對和Av。在步驟706，確定水平預(yù)測所需的系數(shù)的絕對和Ah。在步驟708,找出垂直預(yù)測的預(yù)測區(qū)塊的Hadamard變換H(P)。在步驟710，為非零系數(shù)計(jì)算Hadamard變換之間的差異H(0卜H(P)。在步驟712，找出垂直預(yù)測的非零系數(shù)的絕對和Hv。在步驟714，通過對垂直預(yù)測的非零系數(shù)的絕對和Hv、垂直預(yù)測的系數(shù)的絕對和Av以及共同變換系數(shù)的絕對和Ae求和來獲得垂直預(yù)測的SATD。在步驟716，找出水平預(yù)測的Hadamard變換H{P}。在步驟718，為非零系數(shù)計(jì)算Hadamard變換之間的差異H{0}-H{P}。在步驟720，找出水平預(yù)測的非零系數(shù)的絕對和Hh。在步驟722，通過對水平預(yù)測的非零系數(shù)的絕對和Hh、水平預(yù)測的系數(shù)的絕對和Ah以及共同變換系數(shù)的絕對和Ae求和來獲得水平預(yù)測的SATD。在步驟724，找出DC預(yù)測的Hadamard變換H{P}。在步驟726，為非零系數(shù)計(jì)算Hadamard變換之間的差異H(0-P》。在步驟728，找出DC預(yù)測的非零系數(shù)的絕對和Hd。在步驟730，通過對DC預(yù)測的非零系數(shù)的絕對和Hd、垂直預(yù)測的系數(shù)的絕對和Av、水平預(yù)測的系數(shù)的絕對和Ah以及共同變換系數(shù)的絕對和Ac求和來獲得DC預(yù)測的SATD。在步驟732，計(jì)算平面預(yù)測的SATD。從而，找出最佳的內(nèi)預(yù)測模式。為了在H.264編碼器中利用減少內(nèi)預(yù)測和模式判決處理的方法，Hadamard變換在經(jīng)過改進(jìn)后被實(shí)現(xiàn)。最初，計(jì)算原始區(qū)塊的Hadamard變換。然后，確定共同變換系數(shù)、垂直預(yù)測系數(shù)和水平預(yù)測系數(shù)的絕對和。然后計(jì)算垂直預(yù)測、水平預(yù)測和DC預(yù)測的Hadamard變換。還計(jì)算垂直預(yù)測、水平預(yù)測和DC預(yù)測的非零系數(shù)的絕對和。然后，利用先前計(jì)算的數(shù)據(jù)，獲得每個預(yù)測模式的SATD。一旦為垂直預(yù)測、水平預(yù)測和DC預(yù)測計(jì)算了SATD，就為平面預(yù)測獲得SATD。利用所有四個預(yù)測模式，就能夠確定最佳內(nèi)預(yù)測模式。在操作中，減少內(nèi)預(yù)測和模式判決處理中的計(jì)算的方法能夠減少H.264編碼器所需的時間和計(jì)算功率。編碼處理的一個方面包括內(nèi)預(yù)測和模式判決。通過實(shí)現(xiàn)計(jì)算多個絕對和、計(jì)算多個Hadamard變換并獲得絕對變換差異之和的方法，大大減少了編碼處理的這些方面。取代大量的變換，這里描述的方法能夠利用變換來使所需的變換數(shù)目最小化。具體而言，由于預(yù)測的區(qū)塊中的若干個系數(shù)重復(fù)，因而能夠利用針對垂直、水平和DC預(yù)測模式的少量計(jì)算來計(jì)算預(yù)測的區(qū)塊的Hadamard變換。這里描述的方法能夠利用包括但不限于下述各項(xiàng)的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)或者實(shí)現(xiàn)在這些設(shè)備上膝上型計(jì)算機(jī)、個人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、蜂窩電話、PDA、視頻-iPod、DVD記錄器、DVD、數(shù)碼相機(jī)/便攜式攝像機(jī)、視頻游戲控制臺、便攜式視頻游戲機(jī)、諸如視頻監(jiān)視器之類的安保設(shè)備、高清電視廣播、視頻電話、視頻會議、經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)的視頻流傳輸和其他多媒體應(yīng)用。已經(jīng)根據(jù)結(jié)合了幫助理解本發(fā)明的構(gòu)造和操作原理的細(xì)節(jié)的具體實(shí)施例描述了本發(fā)明。在這里這樣提及具體實(shí)施例及其細(xì)節(jié)并不想要將所附權(quán)利要求的范圍限于此。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說很明顯的，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對選擇用來例示的實(shí)施例進(jìn)行各種修改。權(quán)利要求1.一種減少視頻編碼處理中的內(nèi)預(yù)測和模式判決處理中的計(jì)算的方法，包括a.計(jì)算一個或多個絕對和；b.計(jì)算一個或多個Hadamard變換；以及c.利用所述一個或多個絕對和和所述一個或多個Hadamard變換獲得一個或多個絕對變換差異之和。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述一個或多個絕對和包括共同變換系數(shù)、垂直預(yù)測的系數(shù)和水平預(yù)測的系數(shù)。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中計(jì)算所述一個或多個Hadamard變換包括為原始區(qū)塊計(jì)算Hadamard變換。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中計(jì)算所述一個或多個Hadamard變換包括為垂直預(yù)測計(jì)算Hadamard變換。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中計(jì)算所述一個或多個Hadamard變換包括為水平預(yù)測計(jì)算Hadamard變換。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中計(jì)算所述一個或多個Hadamard變換包括為DC預(yù)測計(jì)算Hadamard變換。7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過跳過系數(shù)為零的計(jì)算來減少計(jì)算。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中獲得所述一個或多個絕對變換差異之和是針對垂直預(yù)測、水平預(yù)測、DC預(yù)測和平面預(yù)測的。9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法導(dǎo)致確定最佳內(nèi)預(yù)測模式。10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述計(jì)算被減少到少于4000。11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述計(jì)算在視頻編碼器中被減少。12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述視頻編碼器利用H.264標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。13.—種為低復(fù)雜度模式判決獲得絕對變換差異之和的方法，包括a.計(jì)算原始區(qū)塊的第一Hadamard變換；b.確定共同變換系數(shù)的第一絕對和；c.確定預(yù)測系數(shù)的第二絕對和；d.計(jì)算預(yù)測區(qū)塊的第二Hadamard變換；e.計(jì)算所述第一Hadamard變換和所述第二Hadamard變換之間的差升；f.確定非零系數(shù)的第三絕對和；以及g.通過對所述第一絕對和、所述第二絕對和以及所述第三絕對和求和來獲得所述絕對變換差異之和。14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述預(yù)測是垂直預(yù)測。15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述預(yù)測是水平預(yù)測。16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述預(yù)測是DC預(yù)測。17.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述預(yù)測區(qū)塊是針對垂直預(yù)測的。18.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述預(yù)測區(qū)塊是針對水平預(yù)測的。19.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述預(yù)測區(qū)塊是針對DC預(yù)測的。20.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述方法導(dǎo)致確定最佳內(nèi)預(yù)測模式。21.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述計(jì)算被減少到少于4000。22.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述計(jì)算在視頻編碼器被減少。23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述視頻編碼器利用H.264標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。24.—種找出視頻編碼處理中的最佳16x16內(nèi)預(yù)測模式的方法，包括a.獲得垂直預(yù)測的絕對變換差異的第一和；b.獲得水平預(yù)測的絕對變換差異的第二和；C.獲得DC預(yù)測的絕對變換差異的第三和；以及d.獲得平面預(yù)測的絕對變換差異的第四和。25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述絕對變換差異的第一和是通過對共同變換系數(shù)的絕對和、垂直預(yù)測的系數(shù)的絕對和以及垂直預(yù)測的非零系數(shù)的絕對和求和來獲得的。26.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述絕對變換差異的第二和是通過對共同變換系數(shù)的絕對和、水平預(yù)測的系數(shù)的絕對和以及水平預(yù)測的非零系數(shù)的絕對和求和來獲得的。27.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述絕對變換差異的第三和是通過對共同變換系數(shù)的絕對和、垂直預(yù)測的系數(shù)的絕對和、水平預(yù)測的系數(shù)的絕對和以及DC預(yù)測的非零系數(shù)的絕對和求和來獲得的。28.如權(quán)利要求24所述的方法，還包括通過跳過系數(shù)為零的計(jì)算來減少計(jì)算。29.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述方法導(dǎo)致確定最佳內(nèi)預(yù)測模式。30.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述計(jì)算被減少到少于4000。31.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述計(jì)算在視頻編碼器中被減少。32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述視頻編碼器利用H.264標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。33.—種用于減少視頻編碼處理中的內(nèi)預(yù)測和模式判決處理中的計(jì)算的裝置，包括a.程序模塊，用于計(jì)算多個絕對和，計(jì)算多個Hadamard變換，并且利用所述多個Hadamard變換獲得一個或多個絕對變換差異之和；以及b.處理器，用于執(zhí)行所述程序模塊。34.如權(quán)利要求33所述的裝置，其中所述程序模塊避開其中一個或多個系數(shù)為零的計(jì)算。35.如權(quán)利要求33所述的裝置，其中所述計(jì)算被減少到少于4000。36.如權(quán)利要求33所述的裝置，其中所述計(jì)算在視頻編碼器中被減少。37.如權(quán)利要求36所述的裝置，其中所述視頻編碼器利用H.264標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。38.—種視頻編碼器，包括a.用于內(nèi)預(yù)測的組件，其中所述用于內(nèi)預(yù)測的組件避開其中使用的系數(shù)為零的計(jì)算；以及b.耦合到所述用于內(nèi)預(yù)測的組件的熵編碼器，其中所述熵編碼器產(chǎn)生多個經(jīng)壓縮的視頻比特。39.如權(quán)利要求38所述的視頻編碼器，其中所述用于內(nèi)預(yù)測的組件計(jì)算多個絕對和、計(jì)算多個Hadamard變換并且利用所述多個Hadamard變換獲得一個或多個絕對變換差異之和。40.如權(quán)利要求38所述的視頻編碼器，其中所述計(jì)算被減少到少于4000。41.如權(quán)利要求38所述的視頻編碼器，其中所述視頻編碼器利用H，264標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。42.—種視頻捕捉和顯示設(shè)備，包括a.接收單元，用于接收視頻數(shù)據(jù)；b.耦合到所述接收單元的顯示單元，用于顯示視頻數(shù)據(jù)；以及c.耦合到所述接收單元和所述顯示單元的編碼器，用于產(chǎn)生一個或多個一個或多個經(jīng)壓縮的視頻比特，其中，所述編碼器在內(nèi)預(yù)測和模式判決處理中避開其中一個或多個系數(shù)為零的計(jì)算。43.如權(quán)利要求42所述的視頻捕捉和顯示設(shè)備，其中所述計(jì)算被減少到少于4000。44.如權(quán)利要求42所述的視頻捕捉和顯示設(shè)備，其中所述編碼器利用H.264標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。全文摘要描述了一種提高不同內(nèi)預(yù)測模式的絕對變換差異之和(SATD)的計(jì)算速度的方法。對SATD的更快確定提供了編碼性能更好的益處，并且不會遭受計(jì)算時間更長的缺陷。減少視頻編碼器中的內(nèi)預(yù)測和模式判決處理的方法實(shí)現(xiàn)了經(jīng)改進(jìn)的Hadamard變換。對原始區(qū)塊和預(yù)測區(qū)塊執(zhí)行Hadamard變換，并且只在系數(shù)不為零的情況下執(zhí)行計(jì)算，從而跳過了為零的系數(shù)。利用這種方法，大大減少了垂直預(yù)測、水平預(yù)測和DC預(yù)測所需的計(jì)算。從而，能夠非常高效地確定最佳內(nèi)預(yù)測模式。文檔編號H04N7/12GK101406056SQ200780010198公開日2009年4月8日申請日期2007年3月28日優(yōu)先權(quán)日2006年3月28日發(fā)明者拉稀什·克里希納申請人:索尼株式會社;索尼電子有限公司