本发明涉及一种视频编码器和解码器(总称为编解码器，“CODEC”)，尤 其涉及一种具有解块滤波器的CODEC。

通常以位流形式来处理和传送视频数据。视频编码器通常应用诸如离散 余弦变换(“DCT”)的块变换编码来压缩原始数据。相应的视频解码器通常 例如通过应用逆离散余弦变换(“IDCT”)来解码块变换编码的位流数据。
解块滤波器通常与块基数字视频压缩系统一起被使用。在压缩环路内部 可以应用解块滤波器，所述滤波器被用在该压缩环路中的编码器和解码器处。 或者，可以在压缩环路之后仅在解码器处应用该解块滤波器。
典型的解块滤波器通过应用跨越其中执行了块变换编码(例如DCT)和量 化的块的边缘变换的低通滤波器来进行工作。解块滤波器可以减少解压缩视 频中已知为“成块(blockiness)”的负视觉影响，但是在视觉解码器和/或编码 器处通常需要大量的复杂计算。因此，期望在块基数字视频压缩CODEC中 减少解块的计算成本。

利用一种与色度解块滤波器相关的系统和方法来解决现有技术的这些和 其它缺陷和缺点。
公开了一种用于解块经由块变换处理的像素数据的编码器、解码器及 其相应方法，所述编码器包括用于仅过滤满足预先选择的色度差测量标准 的块变换的条件解块滤波器；所述解码器包括用于仅过滤满足预先选择的 色度差测量标准的块变换的条件解块滤波器。
用于解块的相应方法包括：接收表示两个像素的色度电平的信号，每个 像素位于块变换的每一边；计算两个色度电平之间的距离测量；将所述距离 测量与一阈值进行比较；和响应所述比较，有条件地过滤块变换处的所述像 素和相邻像素。
按照本发明的用于将像素数据编码为多个块变换系数的编码器，所述编 码器包括：条件解块滤波器，该条件解块滤波器进一步包括：用于分别接收 表示位于块变换的相对边上的至少两个像素的色度电平的信号的接收部件； 用于计算所述至少两个像素的色度电平之间的距离测量的计算部件；用于响 应所述计算部件的计算，将所述距离测量与至少一个阈值进行比较的比较部 件；以及用于当所述距离测量大于所述至少一个阈值时，响应所述比较部件 的比较，有条件地过滤包括所述块变换处的所述至少两个像素的多个相邻像 素的过滤部件。
按照本发明的用于解码已编码的块变换系数以提供重构的像素数据的解 码器，所述解码器包括：条件解块滤波器，该条件解块滤波器进一步包括： 用于分别接收表示位于块变换的相对边上的至少两个像素的色度电平的信号 的接收部件；用于计算所述至少两个像素的色度电平之间的距离测量的计算 部件；用于响应所述计算部件的计算，将所述距离测量与至少一个阈值进行 比较的比较部件；以及用于当所述距离测量大于所述至少一个阈值时，响应 所述比较部件的比较，有条件地过滤包括所述块变换处的所述至少两个像素 的多个相邻像素的过滤部件。
通过结合附图的示例性实施例的下列描述，本发明的这些和其它方面、 特征和优点将变得明显。

本发明包括根据下列示例性附图的色度解块滤波器，其中：
图1示出了具有内环色度解块滤波器的示例性编码器的方框图；
图2示出了具有内环色度解块滤波器并可由图1的编码器使用的示例性 解码器的方框图；
图3示出了具有后处理色度解块滤波器的示例性解码器的方框图；和
图4示出了根据本发明原理的色度解块滤波器的流程图。

实现一解块滤波器通常需要在视频解码器和/或编码器处进行大量的复 杂计算。确定是否对特殊边缘变换进行过滤和确定是否使用特殊滤波器来执 行过滤操作中的每一个对计算复杂性和所觉察的视觉质量具有巨大的影响。
通过根据变换处的多个像素之间的色度差测量来决定是否在块变换处应 用低通滤波器，可以简化在块基数字视频压缩系统中的解块滤波器的实现。 因此，通过忽略将解块滤波器应用于变换可以减少计算复杂性，将解块滤波 器应用于变换本不能提高觉察到的视觉质量。
本发明通过根据在变换处的像素的色度差测量决定是否在块变换处应用 低通或解块滤波器，减少了解块滤波器的计算复杂性，而没有明显影响觉察 到的视觉质量。因此，减少了与在块基数字视频压缩CODEC中的解块相关 的计算成本。优选实施例提出了这样一种想法，即当色度解块跳过呈现小于 一给定阈值的缝隙或差异测量的边缘时可以大大地减少解块一帧所需的操作 量。在低于所述阈值的情形下不应用解块。
在ITU-T推荐H.263视频压缩标准中，将被应用的特殊解块滤波器的强 度取决于被用来编码给定宏块的量化参数。在所建议的ITU-T推荐H.264 I ISO/IEC14496-10AVC视频压缩标准(“H.264/AVC”)中，使用几个因素来确 定是否过滤变换和应用滤波的强度。这些因素包括所述块是帧内编码还是帧 间编码、非零系数是否位于所述块中、跨越边缘的多个块的运动矢量中的差 异幅度以及跨越边缘的像素值的差异幅度。前三个因素涉及在解块之前可被 计算的块基标准。第四个因素包括以像素级计算来避免模糊实际轮廓的标准。 然而，现有技术都没有考虑包含一种避免对具有一太小以致不能受所述低通 滤波器明显影响的缝隙的色度边缘进行过滤的标准。
下面的描述仅图解说明了本发明的原理。因此本领域的普通技术人员应 当理解，尽管此处没有明确描述或示出，但是能够设计出体现本发明原理并 包含在本发明的精神和范围之内的各种结构。而且，此处列举的所有示例和 条件语言主要旨在表达仅教育意图，以便帮助读着理解本发明的原理和发明 者贡献于现有技术的概念，并不能被曲解为对那些详细列举的示例和条件的 限制。而且，此处列举本发明的原理、方面、和实施例的所有论证以及本发 明的具体示例往往包含其结构和功能等效物。另外，那些等效物包括当前已 知的等效物和将来研发的等效物，例如执行相同功能而不管结构如何的研发 的任意元件。
因此，例如，本领域的技术人员应当理解，此处的方框图代表体现本发 明原理的示意性电路的概念图。类似地，应当理解，任意流程图、程序框图、 状态变换图、伪代码等代表可在计算机可读介质中真正表示并被计算机或处 理器执行的各种处理，那些计算机或处理器是否被明确示出。
通过使用专用硬件和能够执行软件的硬件与合适的软件一起可以提供附 图中示出的各种元件的功能。当由处理器提供时，所述功能可以由单一专用 处理器、单一共享处理器、或者多个个人处理器来提供，这些处理器的某一 些可以被共享。而且，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不能被曲解 为排他地指向能够执行软件的硬件，而是可以不明确地包括，但不限于，数 字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机 访问存储器(“RAM”)和非易失性存储器。也可以包括其它常规和/或定制的 硬件。类似地，附图中所示的任意开关仅是概念上的。它们的功能可以通过 程序逻辑、专用逻辑、程序控制和专用逻辑的交互作用、或者甚至人工的操 作来执行，随着对上下文的更具体的理解，实现者可以选择特定技术。
在本发明的权利要求中，表达为用于执行特定功能的部件的任意元件往 往包括执行以下功能的任意形式，例如，a)执行所述功能的电路元件的组合， 或者b)任意形式的软件，该软件包括能够与适当电路相互组合以执行该软件 从而执行所述功能的固件和微代码等。由所述权利要求定义的本发明描述了 这样一个事实，即由各所描述部件提供的功能被相互组合并以权利要求的形 式提出。因此申请人认为任何能够提供那些功能性的部件都与此处所示的那 些部件等效。
如图1所示，具有内环(in-loop)色度解块滤波器的示例性编码器通常用参 考数字100来表示。编码器100包括视频输入端112，该视频输入端112以信 号通信的方式耦合到加法块114的正输入端。加法块114接下来被耦合到用 于实现整数变换以提供多个系数的功能块116。块116耦合到用于实现熵编码 以提供输出位流的熵编码块118。块116还在定标和逆变换块122处耦合到内 环部分120。块122耦合到加法块124，该加法块124接下来被耦合到帧内预 测块126。帧内预测块126可转换地耦合到开关127，开关127接下来被耦合 到加法块124的第二输入端。
加法块124的输出端被耦合到条件解块滤波器140。解块滤波器140耦 合到帧存储器128。帧存储器128耦合到运动补偿块130，该运动补偿块130 耦合到开关127的第二可选输入端。视频输入端112还耦合到运动估计块119 以提供运动矢量。解块滤波器140耦合到运动估计块119的第二输入。运动 估计块119的输出耦合到运动补偿块130以及熵编码块118的第二输入。
视频输入端112还耦合到编码器控制块160。编码器控制块160耦合到 块116、118、119、122、126、130和140中的每一个的控制输入，用以提供 控制信号以便控制编码器100的操作。
转向图2，具有内环色度解块滤波器的示例性解码器通常用参考数字200 来表示。解码器200包括用于接收输入位流的熵解码块210。解码块210在 定标和逆变换块222处被耦合到内环部分220以向其提供系数。块222耦合 到加法块224，该加法块接下来被耦合到帧内预测块226。帧内预测块226可 转换地耦合到开关227，该开关227接下来被耦合到加法块224的第二输入 端。
加法块224的输出耦合到条件解块滤波器240以向其提供输出图像。解 块滤波器240耦合到帧存储器228。帧存储器228耦合到运动补偿块230，该 运动补偿块230耦合到开关227的第二可选输入端。熵解码块210还耦合到 运动补偿块230的第二输入端以向其提供运动矢量。
熵编码块210还耦合到解码器控制块262以向其提供输入。解码器控制 块262耦合到块222、226、230和240中每一个的控制输入端，用以通信控 制信号和控制解码器200的操作。
现在转到图3，具有后处理色度解块滤波器的示例性解码器通常用参考 数字300来表示。解码器300包括用于接收输入位流的熵解码块310。解码 块310在定标和逆变换块322处耦合到内环部分320以向其提供系数。块322 耦合到加法块324，该加法块324接下来被耦合到帧内预测块326。帧内预测 块326可转换地耦合到开关327，开关327接下来被耦合到加法块324的第 二输入端。
加法块324的输出端被耦合到条件解块滤波器340用以提供输出图像。 加法块324还被耦合到帧存储器328。帧存储器328耦合到运动补偿块330， 该运动补偿块330耦合到开关327的第二可选输入端。熵编码块310还被耦 合到运动补偿块330的第二输入端以向其提供运动矢量。
熵解码器块310还耦合到解码器控制块362以向其提供输入。解码器控 制块362耦合到块322、326、330和340中每一个的控制输入端，用以通信 控制信号和控制解码器300的操作。
如图4所示，示例性色度解块滤波器的处理通常用参考数字400来表示。 处理400包括开始步骤410，该开始步骤410将一控制传递到输入步骤412， 输入步骤412用于接收相邻于块变换的相对侧的两个像素的色度电平。输入 步骤412将控制传递到步骤414，步骤414用于计算两个像素的色度电平之 间的距离测量。步骤414将一控制传递到决定步骤416，决定步骤416将所 述色度距离测量与一阈值进行比较。如果该距离测量不大于所述阈值，则不 执行解块过滤并且将一控制传递到结束步骤424。否则，步骤415将一控制 传递到功能步骤420，功能步骤420响应所述差异测量来选择将被应用的解 块滤波器强度。步骤420将一控制传递到步骤422，步骤422响应所述阈值 比较有选择地过滤包括块变换处的开始两个像素的多个相邻像素。最后，步 骤422将一控制传递到结束步骤424。
在本发明实施例的操作中，通过响应施加到位于或靠近所述块边界变换 处像素色度电平值的差异测量上的条件不对任意给定块执行解块过滤和/或 减小滤波强度，减少了在图像或视频压缩系统中的解块过滤的计算复杂性。 消除了在色度分量上的解块过滤的应用，或者减少了过滤强度，对于在变换 的两边处存在色度信号电平的那些变换太小而不能被低通滤波器明显改变。 因此，对这些区域，解块滤波器的应用将需要附加的计算，但不会明显地改 善对人类观察者觉察到的视频质量。
在优选实施例中，将是否过滤的决定合并到使用其它标准进行解块过滤 决定的系统中，诸如是使用H.264/AVC压缩标准的那些系统。在一个示例性 结构中，当解块算法被应用于一个变换时，该解块算法进行三个步骤。在一 个步骤中，该算法确定是否将过滤当前变换。对于确定要过滤的那些情形， 存在另一步骤，在该步骤中选择将被应用的滤波器或强度。另外的步骤开始 过滤处理本身，其中，为了平滑这个变换而修改所述块边缘周围的一定数量 的像素的值。
在过滤跨越两块P和Q之间边缘的多个线或行中的一个的变换中涉及的 一组示例性八个像素由下列符号表示：
  p3   p2   p1   p0   q0   q1   q2   q3
其中，块边缘位于p0和q0之间。当前的H.264/AVC标准假设：如果并仅 仅是如果下列条件得到满足才过滤色度变换：
|p0-q0|＜α和|p0-p1|＜β和|q0-q1|＜β
其中，α和β都是取决于量化步骤的阈值。这些条件往往避免解块目标 的实际轮廓。由于更强的变换，所以，实际轮廓可能不同于块产物。
然而，在这些标准中没有一个标准去检查跨越所述边缘的像素值的差的 幅度是否大得足以被所述滤波器所平滑。因此，在p0和q0之间的差较小的许 多情况下，过滤之后的像素值非常接近于初始值，并且这种类型的解块的结 果是没有用的。在这些情况下，对于色度信号非常普通的是，算法引起的所 有计算在视觉质量上都没有产生值得的增益。
本发明的实施例通过加强关于在跨越边缘的像素色度分量值之间的距离 测量的最小幅度的条件来减少解块彩色图像所需的计算量。一个示例性距离 测量是算术差，相关领域的普通技术人员可以预料可替换的距离测量来满足 指定应用的设计标准。对于那些具有太小间隙因而不能被平滑滤波器明显改 变的所有色度变换，跳过解块滤波器的应用。该标准可以表达为：
distance(Chroma(p0)-Chroma(q0))＞dmin
其中，阈值dmin的值代表应用解块滤波器所需的最小色度间隙。如果一起 过滤颜色信号的两个色度分量，则计算像素p0和q0的色度值之间的单一矢量 距离。如果独立过滤颜色信号的两个色度分量，则该标准通过一维距离将每 个分量应用于独立的处理。
例如，当独立处理YUV信号的色度分量时，应用于YUV信号的色度分 量的解块的标准可以表示如下：
|U(p0)-U(qo)|＞dmin
|V(p0)-V(qo)|＞dmin
其中，所使用的距离对应于L1常量。实验结果表明：对于dmin＝1，视觉 质量的最小降低明显节省了计算量。在替代的实施例中，其它距离测量和更 大值dmin可以被认为复杂性相对更大地减少。
所述标准不适用于所有的色度分量(例如Y、U和V)，而仅适用于通常受 影响的色度分量(例如U和V)，因为它们的像素值的低动态范围。对解块亮 度(例如Y)分量增加复杂性不值得。
在本发明的一个实施例中，将是否过滤色度分量的判定合并到使用其它 标准来进行解块过滤判定的系统，例如在H.264/AVC压缩标准中使用的那些 标准。在该实施例中，将过滤满足基本H.264/AVC和目前公开的附加条件的 那些变换。
当被应用于H.264/AVC JM2.1参考软件时，本发明减少了过滤色度分量 的复杂性的60％，这代表整个计算数量的30％。在这种情况中，仅增加了一 个新的比较，因为|p0-q0|的值已经存在。在普通显示条件下，对已解码的图 像的视觉影响已经被估计为对于非专家观察者来说不易觉察。仅对于高压缩 范围，例如具有大于约24的量化器参数(“QP”)的范围，对于一些测试序列， 专家观察者能够检测到轻微的下降。
因此，用于条件解块滤波器的该新标准增加了在判定处理中涉及的操作 数量，但是实现了计算复杂性的整个减少，因为当未做出判定来过滤一些线 性变换时节省了计算。实验已经表明减少了操作而没有明显损失视觉质量。
根据此处的示教，本领域的普通技术人员可以容易地查明本发明的这些 和其它特征及优点。应当理解，本发明的原理可以以硬件、软件、固件、专 用处理器、或其组合的各种形式来实现。
最好是，本发明的原理被实现为硬件和软件的组合。此外，所述软件最 好被实现为被有形具体化在程序存储设备上的应用程序。所述应用程序可被 上传到包括任何适当体系结构的机器并由其执行。最好是，所述机器在计算 机平台上实现，所述计算机平台包括诸如一个或多个中央处理单元(“CPU”)、 随机存取存储器(“RAM”)、和输入/输出(“I/O”)接口的硬件。所述计算机 平台还可以包括操作系统和微指令代码。此处所描述的各种处理和功能可以 是可由CPU执行的部分微指令代码或部分应用程序，或者是其任意组合。另 外，各种其它外围单元可以连接到诸如附加数据存储单元和打印单元的计算 机平台。
将被进一步理解的是，因为在附图中描述的一些组成的系统构和方法最 好以软件来实现，因此系统构件或处理功能块之间的真正连接可能根据本发 明的实施例被编程的方式而有所不同。假设此处的示教，本领域的普通技术 人员将能够预料本发明的这些和类似实现或配置。
尽管此处已经参考附图描述了示例性实施例，但是应当理解本发明不限 于这些明确的实施例，并且在不背离本发明的范围或精神的情况下，其中本 领域的普通技术人员可以进行各种变化和修改。所有这些变化和修改往往包 含在所附权利要求阐述的本发明的范围之内。