CN1784904A - 使用基于块的自适应扫描顺序编码视频信息 - Google Patents

Abstract

描述了一种对输入视频信息进行编码来提供相应的编码输出数据的编码器(100；200；300)。该编码器(100；200；300)包括：(a)输入端，用于接收包括与一系列图像帧(20)相对应的数据的视频信息；(b)第一处理硬件(110)，用于将与各个帧(20)相关的数据再分为多个数据块(30)；(c)第二处理硬件(110)，用于将各个数据块(30)的数据变换为相应的系数数据块，该系数数据块至少记录存在于其相关数据块(30)中的空间信息；(d)第三处理硬件(110)，用于按照扫描路径对各个系数数据块进行扫描，以产生相应的重排数据块；(e)数据压缩器(110)，用于对重排数据块应用数据压缩，以产生编码输出数据。第三处理硬件(110)能够进行这样的操作：响应于各个系数块中不对称的程度自动选择扫描路径，以提高存在于编码输出数据中的视频信息的数据压缩程度。而且，第三处理硬件能够进行这样的操作：采用仅仅单个扫描路径来处理各个系数数据块，以产生其相应的重排数据块。

Description

使用基于块的自适应扫描顺序编码视频信息

技术领域

本发明涉及视频信息的编码，例如，在与诸如数字视频盘(DVD)系统、数字电视和视频传输系统之类的设备相关的编码器和/或解码器中对视频信息进行编码。具体来说，但并非专门地，本发明涉及其中利用了编码系数扫描路径的选择的视频信息编码。

背景技术

对图像信息(例如视频信号和图像数据)进行编码的方法属于公知技术，并且包括诸如国际电信联盟(ITU)ITU-T推荐标准H.263+和H.263/L之类的标准。因此，为了克服与早前图像信息编码方法有关的不足，在1998年10月完成了正式定名为ISO/IEC 14496的国际标准MPEG-4(运动画面专家组)。早前的MPEG标准目前仍在使用，例如MPEG-1和MPEG-2。

大多数现有的混合视频信息编码技术各个都采用用来接收视频信息并且将该信息转换为中间数据的第一个运动补偿DPCM(差分脉码调制)过程、用来将存在于中间数据中的空间图像信息转换成相应的代表性系数的第二个二维DCT(离散余弦变换)过程、用来对这些DCT系数进行量化的第三个过程和用来对经过量化的DCT系数进行压缩以提供经过编码的输出视频信息的第四个VLC(可变长编码)过程。

在美国专利US5767909中，介绍了对包括视频帧的数字视频信号进行编码的方法和相关设备，这些方法利用了自适应扫描技术。这些方法各个都采用源编码器来接收包括要进行编码的图像帧的视频信号并且产生与这些帧相应的数据块、计算与这些块相应的变换系数组、对这些系数组进行量化然后对经过量化的系数组进行编码以产生输出编码数据。而且，这些方法的特色在于，它们采用了扫描器来对经过量化的变换系数组进行扫描，以根据多个具有非零值的量化变换系数自适应地为各个图像帧确定扫描顺序。自适应地确定扫描顺序能够促成由编码器产生的编码数据的数据量减少，即，提高视频信息压缩的程度。

发明内容

本发明人认识到，虽然前述已公开的美国专利中介绍的方法可提供额外的数据压缩，但是当采用现有视频信息编码设备来提供更多的数据压缩时，尤其是在要由这样的编码设备接纳数种类型的视频输入信息的时候，这些方法在实践中实现起来很可能非常复杂并且昂贵。

因此本发明的目的是提供这样一种对视频信息进行编码的方法，该方法能够产生得到提高的视频压缩，并且通过对现有视频编码设备进行较小的改造，仍然可以将该方法结合到已有的现有视频编码设备中，例如遵循MPEG视频图像编码标准的视频编码器和相应的解码器。

按照本发明的第一个方面，提供了一种权利要求1中所述的对输入视频信息进行编码来提供相应的编码输出数据的方法。

本发明的优点在于，该方法能够以得到提高的数据压缩能力对视频信息进行编码，同时当与该方法相关地实现编码器时，仅需对现有编码器进行很小的改造。

优选地，控制着步骤(d)中的扫描路径的各个系数块中不对称的判定取决于至少下述条件之一：

-在输入视频信息中利用帧隔行；

-在视频信息中存在的一个或多个图像帧的空间定标纵横比(sca1ing aspect ratio)；

-在一个或多个图像帧的数据中存在下拉素材；

-为处理视频信息中的在前图像帧而采用的一个或多个扫描路径；

-出现在一系列图像帧中的时间运动的程度；和

-与早前选取的扫描路径以及它们的相关数据压缩性能有关的统计数据。

利用这些不对称指标使得该方法能够精确地适应于输入视频信息的种类，因此更好地优化对其应用的数据压缩。

优选地，在该方法的步骤(b)中提供操作的场宏和帧宏模式，场宏模式能够进行这样的操作：将隔行图像帧行信息按照它们的相关时间实例(tempora1 instance)相互分离开，以便为步骤(c)中的变换产生相应的数据块，而帧宏模式能够进行这样的操作：保持各个图像帧与其相关数据块之间的空间对应关系，以便为步骤(c)中的变换产生相应的数据宏块。利用这些模式能够帮助该方法采用最适当的扫描路径，以便实现数据压缩能力的提高。

优选地，该方法的步骤(d)中用来产生重排数据块所利用的扫描路径对下列之一或多个是可切换的：

-多个图像帧；

-单独的图像帧；和

-在各个帧图像内。

通过将扫描路径设置成可在从帧到帧和甚至在帧内之间进行切换，能够使得该方法更加有效地应对快速改变格式的输入视频数据，因此实现其数据压缩能力的提高。

更优选的情况是，所利用的扫描路径是响应于多个图像帧中隔行格式的比例相对于这些图像帧中逐行格式的比例而选取的。这样选择扫描路径在实践中可能直接实现。

优选地，该方法的步骤(c)中各个宏块的数据到至少记录其相关数据块中存在的空间信息的相应系数数据块的变换是使用离散余弦变换实现的。这样的变换能够得到有效的数据压缩，不过应当意识到，在该方法中也可替换地或额外地利用其它类型的变换。

优选地，该方法可以以一个或多个数字硬件逻辑和软件的形式执行。硬件实现在实践中实现起来很可能非常便宜，而该方法的软件实现可以在实施于不同位置(例如在远程家用视频设备中)的时候直接加以更新。

按照本发明的第二个方面，提供了一种如所附权利要求7中所述的对输入视频信息进行编码来提供相应的编码输出数据的编码器。

按照本发明的第三个方面，提供了一种可运行的以按照本发明的第一个方面对视频信息进行处理来产生相应的编码输出数据的软件。

优选地，该软件记录在数据载体上。

按照本发明的第四个方面，提供了一种对使用按照本发明的第一个方面的方法产生的编码输出数据进行解码的解码器。

优选地，该解码器可进行这样的操作：实施按照本发明的第一个方面的方法的逆向过程，以从相应的编码输出数据中再生视频信息。

按照本发明的第五个方面，提供了使用本发明的第一个方面的方法产生的编码输出数据。鉴于信号格式能够看作是发明性的，数据格式也是一样的，只要将数据和信号看作是同义的。

优选地，将编码输出数据记录在数据载体上，例如密致盘(CD)和/或DVD盘上。

将会意识到，本发明的特征可以以任何组合形式进行组合，而不会超出本发明的范围。

附图说明

现在将参照附图，仅用举例的方法，介绍本发明的实施例，其中：

附图1是传统MPEG图像信息编码中采用的处理步骤的示意性表示；

附图2是对于隔行图像的数据宏块产生过程的示意性实例；

附图3是用于适应因响应于接收连续帧和隔行图像信息产生数据宏块而造成的不同图像定标的对称和不对称系数块扫描路径的说明；

附图4是按照本发明的用于执行本发明的方法的第一个编码器的示意性表示；

附图5是按照本发明的用于执行本发明的方法的第二个编码器的示意性表示；

附图6是按照本发明的用于执行本发明的方法的第三个编码器的示意性表示；

附图7是附图6中所示的第三个编码器的下拉检测功能的示意图；和

附图8是附图6中所示的第三个编码器的滤波器的示意图。

具体实施方式

为了介绍本发明的来龙去脉，将首先随本文给出现有MPEG视频信息编码的简要介绍。

参照附图1，给出了现有MPEG编码器在对图像信息进行编码时所执行的处理步骤；这些步骤总地由附图标记10指代。概括来讲，该编码器按照时间顺序t接收一连串的视频图像帧(FRM)，并且对它们进行处理，以给出由附图标记15指代的相应MPEG编码输出数据(OPD)。

各个接收到的视频帧FRM包括像素的二维场，在编码器中，将该二维场再分为数据宏块DMB；方便起见，各个宏块DMB包括二维的16×16像素场，不过其它的场大小也是可行的。例如，将当前编码器内处理的由附图标记20指代的图像帧再分为由附图标记30指代的相应宏块DMB。

该编码器对这些宏块DMB进行进一步处理，其中各个块DMB已经为它自己产生了四个相应的亮度数据值和两个相应的色度数据值，这些数据值保存在由附图标记40指代的相关亮度块LB中；例如，各个亮度块LB为了方便起见包括二维8×8像素场，不过其它的场大小也是可行的。亮度数据值包含与它们的相应宏块DMB中的各个像素的亮度相关的信息；而且，色度数据值包含与它们的相应宏块DMB中的各个像素的颜色相关的信息。

该编码器对各个亮度块LB运用DCT变换(由附图标记45指代)，以得出由附图标记50指代的相应的系数块KB，该系数块KB描述亮度块LB中传达的空间和颜色信息；方便起见，系数块KB也各自实现为二维8×8阵列，不过其它的阵列大小也是可行的。按照常规，所采用的变换DCT是离散余弦变换(DCT)，例如象MPEG标准中描述的那样，它是用于提供空间相关性的复杂数学过程。变换DCT包括将各个块LB的像素值除以较大的整数，造成最不重要的位被从各个像素中丢弃；而且，将这些值同时经过余弦函数，并且最终通过如K.R.Roa、P.Yip所著的出版物《离散余弦变换-算法、优点、应用(Discrete CosineTransform-Algorithms，Advantages，Applications)》(AcademicPress Inc.1990)中给出的等式1(式1)按照概括地介绍的那样进行求和：

$F(u,v)=\frac{C_u}{2}\frac{C_v}{2}\underset{y=0}{\overset{7}{\mathrm{\Σ}}}\underset{x=0}{\overset{7}{\mathrm{\Σ}}}f(x,y)\cos \left[\frac{(2x+1)\mathrm{u\π}}{16}\right]\cos \left[\frac{(2y+1)\mathrm{v\π}}{16}\right]$                                                                          式1

其中 $C_u=1/\sqrt{2}$ 如果u＝0

C_u＝    1       如果u＞0 $C_v=1/\sqrt{2}$ 如果v＝0

C_v＝    1       如果v＞0

x，y＝  块阵列下标

f＝     函数

而等式1的其它参数在前述出版物中都有定义。

然后在编码器中对各个系数块KB进行由附图标记55指代的处理操作ZT，在该处理操作中对系数进行量化，然后将这些经过量化的系数排列成由附图标记60指代的相应的一维块LA。最后利用可变长编码(VLC)过程对块LA进行处理，以产生前面提到的编码输出数据(OPD)15。VLC过程65传统上是通过编码查询表实现的，不过其它的实现方式也是可行的。

变换DCT的特点在于：它产生各个都包括如图所示分别位于左上角、右上角、左下角和右下角的阵列元素P_1，1、P_8，1、P_1，8和P_8，8的系数块KB，其中左上角的系数与右下角的系数相比，在操作过程中具有相对较大的幅度。量化之后，趋向右下角的很多系数，即接近元素P_8，8的系数，呈现为零值。而且，处理操作ZT可进行这样的操作：在产生块LA的时候，按照如图所示的“之字形”方式选取经过量化的系数；这样选取能够在块LA中将零值系数组织在一起，从而使VLC过程能够高效地压缩与零值系数分组相应的信息并且将这样压缩的零值信息包含在输出数据OPD中。在操作ZT中，量化系数最好是按照下述顺序(即对称扫描路径)从P_1，1到P_8，8选取的：

P_1，1P_2，1P_1，2P_1，3P_2，2P_3，1P_4，1P_3，2P_2，3P_1，4P_1，5P_2，4P_3，3P_2，4P_5，1P_6，1

P_5，2P_4，3P_3，4P_2，5P_1，6P_1，7P_2，6P_3，5P_4，4P_5，3P_6，2P_7，1P_8，1P_7，2P_6，3P_5，4

P_4，5P_3，6P_2，7P_1，8P_2，8P_3，7P_4，6P_5，5P_6，4P_7，3P_8，2P_8，3P_7，4P_6，5P_5，6P_4，7

P_3，8P_4，8P_5，7P_6，6P_7，5P_8，4P_8，5P_7，6P_6，7P_5，8P_6，8P_7，7P_8，6P_8，7P_7，8P_8，8

这是变换DCT、操作ZT的对称“之字形”扫描路径和VLC过程的零值分组特性的结合，这种组合使得MPEG处理步骤10能够实现有效的视频信息压缩。

当视频帧FRM如前面所介绍的那样按照时间顺序提供给编码器时，即当提供逐行帧序列时，处理步骤10是相对直接应用的。不过，当视频帧相当于隔行序列时，现有的MPEG编码器包含额外的特征来应对与相互不同的时间实例相应的隔行图像场。这样，为了应对隔行图像，在供给逐行帧序列的时候，编码器能够以帧宏模式进行操作，而在供给隔行帧序列的时候，编码器能够以场宏模式进行操作。

隔行帧包括奇和偶隔行像素行，其中某一图像帧的奇行和偶行分别在相互不同的第一和第二时间实例下出现。编码器在场宏模式下能够，例如对于每一个宏块DMB，通过将与奇和偶行相应的相邻宏块对的像素分离并且将它们分配给如附图2所示的相邻奇和偶宏块，将隔行帧FRM处理成数据宏块DMB。这样的像素行重排在由此由经过调整的宏块产生的宏块DMB中引入了垂直定标变化。

定标变化引入了在系数块KB中产生的谱密度的改变；即，当宏块DMB内进行的定标在它们的两个正交空间维度X，Y上类似时，如图所示，相应系数块KB内的系数沿着轴A-B从左上角P_1，1到右下角P_8，8基本上对称地减小。不过，当定标在系数宏块DMB的两个正交空间维度X，Y上不同时，会出现相应宏块KB中的系数值关于它们的轴线A-B不对称的情况。

附图1中所示的由操作ZT进行的对称“之字形”系数选取方式仅适合于定标在数据宏块DMB的两个正交维度X，Y上类似时的最佳数据压缩。然而，当编码器在场宏模式下用于处理隔行图像帧时，如附图3所示的另一种不对称的扫描路径能够实现最佳数据压缩。在附图3中，为了进行比较，也示出了前述“之字形”扫描路径。另一种不对称的扫描路径相当于如下所述的从P_1，1到P_8，8的顺序：

P_1，1P_1，2P_1，3P_1，4P_2，1P_2，2P_3，1P_3，2P_2，3P_2，4P_1，5P_1，6P_1，7P_1，8P_2，8P_2，7

P_2，6P_2，5P_3，4P_3，3P_4，1P_4，2P_5，1P_5，2P_4，3P_4，4P_3，5P_3，6P_3，7P_3，8P_4，5P_4，6

P_4,7P_4，8P_5，3P_5，4P_6，1P_6，2P_7，1P_7，2P_6，3P_6，4P_5，5P_5，6P_5，7P_5，8P_6，5P_6，6

P_6，7P_6，8P_7，3P_7，4P_8，1P_8，2P_8，3P_8，4P_7，5P_7，6P_7，7P_7，8P_8，5P_8，6P_8，7P_8,8

本发明人意识到，现有的MPEG标准在处理宏块DMB的时候，并不能使得由操作ZT采用的扫描路径能够在图像帧FRM内的对称和不对称路径之间自动进行切换。这些MPEG标准使得每个数据宏块DMB在操作从帧宏模式切换到场宏模式的时候都能够有选择地选取到，但是在每个图像帧FRM中保持操作ZT所采用的扫描路径不变。

这样，本发明人基于前文中说明的处理步骤10发明了对视频信息进行编码的方法。在本发明人的方法中，利用了预测器来最佳选择操作ZT的扫描路径，该预测器可例如以可能很低的成本直接结合到现有的MPEG编码器中。结合这样的预测器能够将MPEG编码器视频信息压缩能力充分地提高8％，因为该预测器能够在从帧到帧和/或在图像帧FRM内处理宏数据块DMB的时候实现扫描路径的动态选择。尤其是，本发明人认识到，再利用由场-帧DCT格式化器提供的与变换DCT和操作ZT相应的信息是切实可行的，该场-帧DCT格式化器被结合在现有的MPEG编码器中，用来实现预测器并且从而在对帧FRM进行编码时动态修改扫描路径。

而且，本发明人已经注意到，这样一种包括提高数据压缩能力的预测器的MPEG编码器可用于多种设备，比如，一些可能的例子包括能够将视频信息写在密致盘(CD)上的DVD记录器(即，DVD+RW记录器)、电视机顶盒、多媒体系统以及计算机软件和为专业广播设计的专业MPEG编码器。

如前文所述，在现有的以一个或多个软件和硬件的形式实现的低成本MPEG编码器中，操作ZT所采用的扫描路径是可由用户在开始进行视频流编码时设定的，并且在处理整个视频流期间是保持不变的。不过，在某些专业MPEG编码器中，通过同时处理多个视频信息流，例如两个视频信息流，使得用于操作ZT的不对称和对称扫描路径都得到了接纳，以产生相应的输出数据OPD；然后在这样的专业编码器中选取提供压缩程度最大的输出数据的视频流，来产生最终的输出数据OPD。这样的同时处理实现起来比较昂贵，因为要多次处理来自系数块KB的系数值。

本发明人因此意识到，切实可行的方式是：采用按照处理步骤10操作的现有的MPEG编码器再利用由与其相关联地采用的用来产生宏块DMB的场/帧格式化器提供的信息来估计在对系数块KB进行处理时的最佳扫描路径，以创建一维块LA。

按照本发明的方法，其场/帧格式化器分析各个宏块DMB并且由此为该宏块DMB确定最佳DCT格式。结果，当场/帧格式化器选择在前述场宏模式下对宏块DMB进行编码时，操作ZT选择采用不对称路径来产生块LA；与此相对，当场/帧格式器选择在前述帧宏模式下对宏块DMB进行编码时，操作ZT在产生块LA的过程中采用基本对称的路径。最优选地，在正在处理的各个图像帧FRM中，路径的选择是可动态改变的。可替换地，可以在开始进行各个帧FRM的处理的时候根据为时间上处于它前面的一个或多个帧FRM选择的扫描路径进行扫描路径的选择。在下文中，将参照附图4到8介绍按照本发明的方法的编码器操作。

首先参照附图4，给出了整体由附图标记100指代的编码器。编码器100包括标准现有MPEG编码器(MPEG)110，例如现有MPEG-2编码器。与编码器110相连的是影片检测器(FDET)120，它包括用于接收要进行编码的输入视频信息流(VI)的输入端和用于向编码器110输出视频流的第一输出端(VO)。影片检测器129此外还包括第二输出端(PI)，用于指示扫描路径选择器(S-SEL)130输入视频信息VI相当于逐行帧还是隔行视频信息；该选择器130接着通过其SR输出端与编码器110连接，以便当如前文所介绍的那样在编码器中对系数块KB进行处理的时候决定由其操作ZT采用的扫描路径。而且，检测器120此外还包括第三输出端(REM)，用于指示编码器110是否应当从影片检测器120提供给编码器110的视频信息VO中除掉2∶3下拉素材和/或4∶3比例素材。此外，在路径选择器130上设置了在决定由编码器110的操作ZT选择的扫描路径的过程中使用的输入纵横比(ASP)输入端；这一取决于输入纵横比的扫描路径选择稍后将进行更加详细的说明。

编码器110还包括第一输出端，从该输出端提供编码的输出数据(OPD)。此外，编码器110包括与编码器110的信息收集器140相关联的第二编码参数输出端(KP)，用于向滤波器150输出编码参数，该滤波器150的输出端(FO)与路径选择器130的输入端相连，用于辅助对编码器110的操作ZT采用的扫描路径进行的选择。

现在将介绍编码器100的操作。

视频信息VI流入检测器120，该检测器120对该信息进行分析，以判定它是否与隔行图像帧相对应和是否包括2∶3下拉素材和/或4∶3比例素材。而且，检测器120还为视频信息VI确定扫描速率；该扫描速率用来例如设定扫描路径选择器130中的阈值。检测器120将相应的分析结果分别传送给路径选择器130和编码器110。当检测器120检测到隔行输入视频信息时，它通过路径选择器130通知编码器110应当由编码器110的操作ZT采用实质上不对称的扫描路径；相反，当检测器120检测到逐行帧输入视频信息和/或2∶3下拉视频信息和/或4∶3下拉视频信息时，它通过选择器130通知编码器110应当由编码器110的操作ZT采用基本上对称的扫描路径。编码器110构成为用于：当检测器120的第三输出端REM指示在输入视频信息流VI中存在2∶3下拉视频信息时，消除2∶3下拉信息。优选地，编码器110是以这样一种方式消除2∶3下拉素材的：使得与编码器100兼容的后续解码器能够在对输出数据(OPD)进行解码时添加这些素材，以重构输入视频信息流(VI)。

信息收集器140及其相关滤波器150可进行这样的操作：根据例如为在前图像帧FRM采用的扫描路径来控制为操作ZT进行的扫描路径的选择。

本发明人认识到，附图4中所示的编码器100可以简化，其中在输出数据(OPD)中可以允许2∶3下拉素材。这样的经过简化的编码器在附图8中示出；这里简化编码器整体上由附图标记200指代。编码器200类似于编码器100，只是省掉了帧检测器120；而且，从编码器110向选择器130提供同步输出(SYNC)，以帮助实现帧同步。编码器200尤其有利之处在于，能够在对现有MPEG编码器进行相对最小的改造的情况下，提供可使用标准现有MPEG编码器来实现的益处的同时，为在编码器110中的操作ZT选择最佳扫描路径。

编码器100、200实际上已经被特征化了，并且发现它们能够提供基本类似的编码性能和强健性。在所研讨的这两种编码器100、200中，其中运用了滤波器150和选择器130来在画面图像帧组(GOP)的起始处修改操作ZT中采用的扫描路径。不过，本发明人想到，可通过改造编码器100、200，以致使得它们的选择器130能够在编码器100、200中的图像处理期间，以一图像帧一图像帧地为基础，并且如果需要，在各个帧图像FRM内进行改变扫描路径的操作，从而实现进一步提高的压缩能力。

当将编码器200构造成使其滤波器150在指导选择器130促使编码器110为其操作ZT采用某种特定扫描路径的时候对帧FRM的序列进行求平均时，会出现缺点。例如，编码器200于是会因此对该序列为其操作ZT采用恒定的扫描路径，而此时在该序列的一部分中包括某些2∶3下拉素材和/或4∶3比例素材。取决于为了在操作ZT中的实质上对称和不对称的扫描路径之间进行选择而采用的阈值，在这个例子中然后使用某一选定的扫描路径对整个图像序列进行编码。为了解决由采用这样的恒定扫描路径引发的数据压缩能力降低的问题，可以将编码器200进一步改造成提供如附图6中示意性示出并由其中的附图标记300指代的用于高效地应对2∶3下拉素材的编码器。

首先参照附图6介绍编码器300的结构。

编码器300类似于编码器200，只是它额外还包括反向编码记录器功能(INV)310、下拉检测功能(PLD-DET)320和定时器功能(RET)330。记录器功能310可进行从信息收集器140接收编码参数(PARAM)并且对它们进行处理以向下拉功能320和滤波器150提供相应的数据的操作。而且，将下拉检测功能320设置成向定时器功能330输出数据并且直接向选择器130输出数据。此外，将滤波器150设置成直接向选择器130输出数据。这样，选择器130可依次根据存在于视频信息流VI中的连续图像帧内的运动速率、其中是否存在下拉素材和由滤波器150送来的编码参数的总体特性中的一项或多项指导编码器110的操作ZT所采用的扫描路径。信息收集器140本身在编码器110内相互连接，以收集编码器110编码性能的指标，例如关于宏块DMB处理的指标。

下拉功能320可通过形式检测器(FORM-DET)400和与其相连的模式识别检测器(PREC)410的组合如附图7所示的那样来实现。从编码器110的信息收集器140收集到的信息流I₁到I_n由形式检测器400进行处理，以根据编码参数PARAM每图像帧地确定各个图像帧FRM是隔行的还是按时间上逐行的。输出流F₁到F_n代表帧格式。将输出流F传送给识别检测器410，该识别检测器410判定输入视频信息VI是否包括2∶3下拉素材(2∶3PD)，即，存在这种素材的是/否(Y/N)指示。

类似地，滤波器150可按照附图8所示的形式实现，其中参数I₁到I₅与由信息收集器140收集的代表在一种或多种前述宏模式(例如场宏模式和/或帧宏模式)下工作的编码器300中编码的宏块的数量的信息有关。

编码器300的优点在于，当在前述场宏模式下工作时，它能够从信息收集器140提供的编码参数中检测出2∶3下拉素材的存在和阶段并且因此能够检测出图像帧FRM中的运动；当在提供给编码器300的图像帧FRM中存在充分低程度的运动时，隔行图像基本类似，于是有利地为编码器300的编码器110的操作ZT采用基本对称的扫描路径，以在输出数据OPD中实现有效的数据压缩；相反，当在图像帧中存在相对较高程度的运动时，于是有利地为操作ZT采用不对称扫描路径，以实现输出数据OPD中数据压缩的提高。当检测器120检测到具有相当大的运动的下拉视频信息时，有利地为操作ZT采用不对称的扫描路径。

编码器100、200、300优选的是这样构成的：当它们的编码器110在场宏模式下工作时，对n个GOP期间的宏块(DMB)的数量进行计数，即，这里的GOP和n分别相当于“图像画面组”和整数；当在编码器100、200、300中开始处理新的后续GOP时，将编码器100、200、300设置成：当要处理超过基本上10％的宏块来应对隔行时，为它们的操作ZT采用不对称的扫描路径，即和在场宏模式下一样。当要处理少于基本上10％的宏块DMB来应对隔行时，在将编码器100、200、300的编码器110设置成为其操作ZP采用基本上对称的扫描路径(例如前文中介绍的对称“之字形”路径)的情况下，开始进行新的后续GOP的处理。

虽然上面介绍的是10％的阈值，但是应当意识到，也可以采用其它的阈值，例如2％到50％范围之内的一个或多个阈值，并且更优选的是处于5％到25％的范围之内。

应进一步意识到，可以在编码器100、200、300内设置纵横比阈值，以使存在于输入视频信息中的图像帧的某些纵横比，例如传送给ASP输入端的纵横比，造成选择器130促使编码器110在操作ZT中采用一个或多个优选扫描路径，以实现视频信息压缩程度的提高。例如，对于4∶3和16∶9图像帧纵横比，编码器110优选地能够为其操作ZT采用两种互不相同的不对称扫描路径，这些不同的扫描路径优选地对这些纵横比是最佳的。在对编码器进行编程和/或设计的时候，可以通过适当的统计分析预先确定适合于不同图像纵横比要求的适当扫描路径；可替换地或额外地，可以通过在监视编码器100、200、300的压缩性能的同时描述各种不同纵横比的多种扫描路径的特征，采用实验手段确定扫描路径。

可以将编码器100、200、300改造成，使得它们的信息收集器140可以进行在n个GOP的处理过程中用于对KB参数进行编码的位数进行计数的操作。当开始进行新的GOP的处理时，于是指导选择器130在与场宏模式下对宏块DMB的处理结合地使用了超过基本上19％的被计数的位的时候促使操作ZT利用非对称扫描路径。当与场宏模式下对宏块DMB进行的处理结合地使用了基本上19％或更少的被计数的位的时候，选择器130能够进行促使操作ZT遵循对称扫描路径的操作。这种用于为操作ZT确定扫描路径的位计数过程在实践中有利于控制编码器100、200、300的操作，以实现其中数据压缩程度的提高。虽然上面介绍的是基本上19％的阈值，但是应意识到，如果需要的话，可以对该阈值进行调整，例如在10％到40％的范围之内。

编码器100、200、300优选的是使用编码硬件实现的，例如一个或多个专用集成电路(ASIC)或者一个或多个定制集成电路。可替换地，编码器100、200、300可以以可在计算硬件上运行的软件的形式实现，例如专有的计算平台。作为另一种可供选择的方案，编码器100、200、300可以以作为定制硬件和具有相关计算硬件的软件的组合的混合形式实现。类似的实现思路适合于用来对由编码器100、200、300产生的输出数据OPD进行解码的现有解码器；这些解码器也处于本发明的范围之内并且优选地能够进行实现相当于编码器100、200、300中采用的编码方法的反向过程的数据处理功能的操作。

应意识到，在本发明的范围之内，其它的编码器100、200、300的实施例也是切实可行的。类似地，适于对来自这些其它的编码器和编码器100、200、300的编码视频信息进行解码的解码器也处于本发明的范围之内。本发明的方法、实现该方法的设备和实现该方法的软件都处于本发明的范围之内。该方法能够以很可能相对较低的成本提供提高的数据压缩能力，并且因此在工业上可应用于例如所生产的视频编码和/或解码器材。

应注意到，上面提到的实施例解释说明而非限制本发明，并且本领域的技术人员将能够设计很多供替换用的其它实施例，而不会超出所附权利要求的范围。在这些权利要求中，置于括号中的任何附图标记皆不应解释为是对权利要求的限制。词“包括”并不排除除了权利要求中所列的单元或步骤之外还存在其它的单元和步骤的可能。本发明可以借助包括数个性质不同的元件的硬件来实现，并且可以借助适当程控的计算机来实现。在列举出数个装置的设备权利要求中，这些装置中的若干个可以通过同一个硬件项来实现。在相互不同的从属权利要求中引用特定的手段这一表面现象并不表明这些手段的结合形式无益于实现优点。

Claims (10)

1.一种对输入视频信息进行编码来提供相应的编码输出数据的方法，该方法包括步骤：

(a)接收包括与一系列图像帧(20)相应的数据的视频信息；

(b)将与各个帧相关的数据再分为多个数据块(30)；

(c)将各个数据块的数据变换(45)为相应的系数数据块(50)，该系数数据块至少记录存在于其相应数据块中的空间信息；

(d)按照扫描路径对各个系数数据块(50)进行扫描(55)，以产生相应的重排数据块(60)；

(e)对重排数据块(60)应用数据压缩(65)，以产生编码输出数据(15)，

该方法在步骤(d)(55)中能够进行这样的操作：响应于各个系数块(50)中不对称的程度自动选择扫描路径，以提高存在于编码输出数据(15)中的视频信息的数据压缩程度，并且其中在步骤(d)(55)中，采用仅仅单独一个扫描路径来处理各个系数数据块(50)，以产生其相应的重排数据块(60)。

2.按照权利要求1所述的方法，其中控制着步骤(d)中的扫描路径的各个系数块中不对称的判定取决于至少下述条件之一：

-在输入视频信息中利用帧隔行；

-在视频信息中存在的一个或多个图像帧的空间定标纵横比；

-在一个或多个图像帧的数据中存在的下拉素材；

-为处理视频信息中的在前图像帧而采用的一个或多个扫描路径；

-出现在一系列图像帧中的时间运动的程度；和

-与早前选取的扫描路径以及它们的相关数据压缩性能有关的统计数据。

3.按照权利要求1所述的方法，其中在步骤(b)中提供操作的场宏和帧宏模式，场宏模式能够进行这样的操作：将隔行图像帧行信息按照它们的相关时间实例相互分离开，以便为步骤(c)中的变换产生相应的数据块，而帧宏模式能够进行这样的操作：保持各个图像帧与其相关数据块之间的空间对应关系，以便为步骤(c)中的变换产生相应的数据宏块。

4.按照权利要求1所述的方法，其中步骤(d)中用来产生重排数据块所利用的扫描路径对下列之一或多个是可切换的：

-多个图像帧；

-单独的图像帧；和

-在各个帧图像内。

5.按照权利要求4所述的方法，其中所利用的扫描路径是响应于多个图像帧中隔行格式的比例相对于这些图像帧中逐行格式的比例而选取的。

6.按照权利要求1所述的方法，其中步骤(c)中各个宏块的数据到至少记录其相关数据块中存在的空间信息的相应系数数据块的变换是使用离散余弦变换实现的。

7.一种对输入视频信息进行编码来提供相应的编码输出数据的编码器(100；200；300)，包括：

(a)输入装置，用于接收包括与一系列图像帧(20)相应的数据的视频信息；

(b)第一处理(110)装置，用于将与各个帧(20)相关的数据再分为多个数据块(30)；

(c)第二处理装置(110)，用于将各个数据块(30)的数据变换为相应的系数数据块，该系数数据块至少记录存在于其相关数据块(30)中的空间信息；

(d)第三处理装置(110)，用于按照扫描路径对各个系数数据块进行扫描，以产生相应的重排数据块；

(e)压缩装置(110)，用于对重排数据块应用数据压缩，以产生编码输出数据，

第三处理装置(110)能够进行这样的操作：响应于各个系数块中不对称的程度自动选择扫描路径，以提高存在于编码输出数据中的视频信息的数据压缩程度，并且其中第三处理装置能够进行这样的操作：采用仅仅单个扫描路径来处理各个系数数据块，以产生其相应的重排数据块。

8.可运行以按照权利要求1的方法对视频信息进行处理来产生相应的编码输出数据的软件。

9.使用权利要求1的方法产生的编码输出数据。

10.一种数据载体，其上存储着权利要求9中所述的编码输出数据。

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