CN1168302C - 减少在图象数据解码中产生的量化噪声的方法及解码装置 - Google Patents

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Abstract

一种对编码图象数据解码的装置，其中图象数据被分成多个块，通过对多个块的每个块施加反向正交变换产生解码的图象数据，该装置包括一个量化信息检测单元(5)，检测用于多个块的指示量化步长的块量化步长信息，以及一个可变增益低通滤波器(7)，基于块量化步长，在多个块的边界的预定邻近处，减少解码图象数据的高频成分，该高频成分具有高于预定频率的频率。

Description

减少在图象数据解码中产生的量化噪声的方法及解码装置
本发明总的来说涉及减少噪声的方法和图象解码装置，更具体地说涉及减少在编码图象数据的解码过程中产生的量化噪声的方法和基于该方法对编码的图象数据解码的装置。
当对各种信号例如，视频信号，音频信号等以数字信号进行传输，记录或重放时，通常利用压缩和解压缩技术来减少信息量，即位数。例如，如果利用从均匀分割的信号电平中选取的值来表示每个取样值的线性量化(均匀量化)用于对视频信号，音频信号等进行数字化而不采用任何压缩技术的话，要传输或记录/重放的信息量是非常大的。
因此，在广播，通信，信息记录/重放领域，这种压缩技术利用了人的视觉感受和听觉感受特性。例如，当信号有微小变化时，人的感觉对信号电平的改变是敏感的，而当信号具有较强的饱和时，对这种改变则不是同样敏感。这种特性可以用来减少每个取样值的信息量。而且，可以采用多个压缩信息的技术来促进高效率压缩技术在实际应用中的进步。
例如，在长度为一个小时的具有与VHS型录像机VTR重放的图象相近的图象质量的活动画面所含有的信息量为109G位。具有可与NTSC彩色电视机接收的图象相比的图象质量的一小时的活动画面所含的信息大约为360G位。因此，高效率的压缩技术的研究方面也着重子目的在于利用现有传输线或记录介质传输或记录/重放这种大量信息的研究。
已经提出的用于图象信息应用的可行的高效率的典型的压缩方法结合了三种不同的压缩技术来减少信息量。第一种技术利用在图象帧的内部的相关性(利用空间相关性压缩)，通过利用在自然图象中的相邻象素之间的高度相关性减少信息量。第二种技术通过利用在时间上排列的图象帧之间的相关性(利用时间相关性压缩)来减少信息量。第三种技术通过利用每个编码的出现的不同的概率来减少信息量。
作为通过利用图象帧内部相关性来压缩图象信息的技术(第一种技术)，已经又提出了各种技术。今年来，正交变换，例如K-L(Karhuncn-Loeve)变换，离散余弦变换(DCT)，离散付立叶变换，Walch-Hadamard变换也通常被采用。
例如，由在ISO(国际标准组织)之下建立的MPEG(活动图象专家组)提出的用于图象信息的高效率编码方法使用二维DCT。这些高效率编码方法(MPEG1和MPEG2)结合了帧内编码和帧间编码实现活动图象信息的高效率编码，同时利用运动补偿预示和帧间预示。正交变换被应用于通过将图象分成预定规格(M×N)的单元块而产生的块。在MPEG1和MPEG2中，具有8象素×8象素块规格的块被定义为单元块。
通过正交变换单元块得到的M×N正交变换系数(例如，在MPEG1和MPEG2中的64 DCT变换系数)然后利用块量化步长(量化间隔)被量化。针对每个包括至少一个单元块的预定规格的区，该块量化步长被定义。例如，在MPEG1和MPEG2中，该预定规格区域称为宏块，对亮度信号V包括16×16象素的块，对每个彩色信号Cr和Cb包括8×8象素的块。具体地说，块量化步长被表示为({宏块的量化特性(宏块的量化比例)QS}×量化矩阵(8×8))。因此，宏块的量化特性随不同的宏块而变化。
基于块量化步长规格而量化的正交变换系数(即DCT系数)被分离成直流成分(DC成分)和交流成分(AC成分)。正交变换系数的直流成分被差分编码，正交变换系数的交流成分在Z型扫描之后被熵编码。这里，熵编码是一种利用可变长度编码方案的信息压缩技术，它利用每个编码的外观的不同的概率，就象在霍夫曼编码中的那种情况。
经变换和编码的图象数据以位流(一系列的位)进行传输。对经变换和编码的图象数据的解码操作是以与上述编码操作相反的方式进行的，以便产生输出的图象。但是，当量化过程被包含在整个编码过程中时，在输出图象中即出现量化噪声中造成的不可避免的量化误差。因此，当要经历编码处理的图象组成中包括的信息量大于传输率的能力时，量化噪声将降低图象质量。
通常，在低频成分中的量化误差是在输出图象中的块失真中造成的，使得在输出图象的每个块之间呈现无相关性。而且，在高频成分中的量化误差在边缘附近产生蚊式噪声(mosquito noise)，它是一种在输出图象中的具有环状外观的失真。
在输出图象中出现的量化误差在图象电平平坦时特别明显。当一个小量的量化噪声被加在视频信号电平中的频率成分从低频向高频变化的一点时，由于视觉感受的特性，该噪声很难被看出。但是，具有高频成分的小量噪声被加到视频信号中只具有低频成分的改变点时，该噪声很容易被觉察到。当然，当大量噪声被加入时，噪声被检测为编码劣化，与噪声的频率成分无关。
为了解决因量化噪声引起的图象质量劣化的问题，日本专利申请No.4-2275公开了一种用于减少在低频成分中量化误差的技术，这种量化误差在图象中呈现块失真。该技术为给定的块检测活动值(在给定的图象数据块中所含的高频成分量)。基于该活动值，靠近给定块边界的象素由低通滤波器处理，然后，随机噪声被加到这些由低通滤波器处理的象素。
但是，该技术存在下面的问题，当图象失真的情况与当被高效率编码的图象与传输率相比相对较复杂时的情况大体相同时，引起图象失真的量化噪声被错误地检测为被解码的图象的活动值的一部分。因此，即使一个块具有较低的活动值，该块也可能被错误地判断为具有较高的活动值。即，很难确定在解码的图象中检测的活动值是否反映了图象数据内在的真实的活动值或反映了隐含进图象数据的量化噪声。结果，上述的技术不能有效地减少在被编码的图象数据的解码的过程中产生的块失真。
因此，需要一种有效地减少在被编码的图象数据的解码的过程中产生的量化失真的方法，以及一种基于该方法的用于对编码图象数据解码的装置。
本发明总的目的是提供一种方法和装置，可以满足上述所需。
本发明另一个和更具体的目的是提供一种方法，可以有效地减少在被编码的图象数据的解码的过程中产生的量化失真，和一种基于该方法的用于对编码图象数据解码的装置。
为了取得上述目的，本发明提出了一种对编码图象数据解码的装置，其中图象数据被分成多个块，通过对多个块的每个块施加反向正交变换产生解码的图象数据，该装置包括一个量化信息检测单元，检测用于多个块的指示量化步长的块量化步长信息。该装置也包括一个可变增益低通滤波器，基于块量化步长，在多个块的边界的预定邻近处，减少解码图象数据的高频成分，该高频成分具有高于预定频率的频率。
该目的也通过本发明的一种方法来实现，该方法减少来自解码的图象数据的量化噪声，其中图象数据被分成多个块，通过对多个块的每个块施加反向正交变换产生解码的图象数据。该方法包括下述步骤，检测用于多个块的指示量化步长的块量化步长信息的步骤，基于块量化步长，在多个块的边界的预定邻近处，减少解码图象数据的高频成分的步骤，该高频成分具有高于预定频率的频率。
在上述装置和方法中，在接近块边界预定处，高频成分被按照块量化步长信息被减少。因此，根据块量化步长，块失真的减少量可被控制。当块量化步长较大时，块失真可被较大程度地减少。而且，块失真也可以通过考虑给定块和相邻块之间的块量化步长而被减少。因此，编码图象数据的解码过程中产生的量化噪声可以被有效地降低。
本发明的上述目的也通过另外一种对编码图象数据解码的装置来实现，其中图象数据被分成多个块，通过对多个块的每个块施加反向正交变换产生解码的图象数据。该装置包括一个预示模式检测单元，检测用于多个块的预示模式，该预示模式即指示一个帧内编码模式，也指示一个帧间编码模式，一个可变增益低通滤波器，基于预示模式，在多个块的边界的预定邻近处，减少解码图象数据的高频成分，该高频成分具有高于预定频率的频率。
在上述的装置中，高频成分被按照在这些块中使用的预示模式，在块的边界的预定接近处被减少。因此，根据预示模式，块失真的减少量可被控制。当预示模式指示帧内编码时，块失真可被减少。而当预示模式指示帧间编码时，块失真不被减少。因此，编码图象数据的解码过程中产生的量化噪声可以被有效地降低。
此外，本发明的上述目的也通过另外一种对编码图象数据解码的装置来实现，其中图象数据被分成多个块，通过对多个块的每个块施加反向正交变换产生解码的图象数据。该装置包括一个运动矢量检测单元，检测多个块的运动矢量，一个可变增益低通滤波器，基于该运动矢量，在多个块的边界的预定邻近处，减少解码图象数据的高频成分，该高频成分具有高于预定频率的频率。
在上述装置中，高频成分被按照块运动矢量被减少。因此，根据块运动矢量，块失真的减少量可被控制。当块运动矢量较大时，在给定的块，块失真可被较大程度地减少。而且，当给定块的运动矢量与相邻块的运动矢量相差较大时，在给定块中的块失真也可以被减少。因此，编码图象数据的解码过程中产生的量化噪声可以被有效地降低。
此外，本发明的上述目的也通过另外一种对编码图象数据解码的装置来实现，其中图象数据被分成多个块，通过对多个块的每个块施加反向正交变换产生解码的图象数据。该装置包括一个正交变换信息检测单元，用于检测正交变换结构，其中一个正交变换被应用到一个给定的块，该正交变换结构为一个场结构或帧结构，一个低通滤波器单元，用于向解码图象数据的给定的块以垂直的方向施加一个给定结构的低通滤波操作，该给定结构为一个场结构和帧结构中的一个并依赖于正交变换结构。
在上述的装置中，解码的图象要根据在给定块的正交变换中使用的结构经受低通滤波操作。因此，量化噪声由低通滤波操作而减少，减少量可根据正交变换结构来控制。当正交变换结构为场结构时，场结构的低通滤波操作可以施加到给定的块，当正交变换结构为帧结构时，帧结构的低通滤波操作可以施加到给定的块。因此，编码图象数据的解码过程中产生的量化噪声可以被有效地降低。
本发明的其它目的和进一步的特征通过下面结合附图的详细描述而更为明显。
图1为根据本发明第一实施例的图象数据解码装置的框图；
图2为图1的可变增益低通滤波其的框图；
图3显示了在可变增益低通滤波器中使用的系数之间的关系的例子及一个从块量化步长信息中得出的量度B(n，m)；
图4显示了目前处理的块和相邻块；
图5为图1的控制信号产生单元的框图；
图6显示了可变增益低通滤波器的滤波操作；
图7为根据本发明第二实施例的图象数据解码装置的框图；
图8为根据本发明第三实施例的图象数据解码装置的框图；
图9为图8的控制信号产生单元的框图；
图10为根据本发明第四实施例的图象数据解码装置的框图；
图11为根据本发明第五实施例的图象数据解码装置的框图；
图12为图11的控制信号产生单元的框图；
图13为根据本发明第六实施例的图象数据解码装置的框图；
图14为根据本发明第七实施例的图象数据解码装置的框图；
图15为图14的可变增益低通滤波器的框图；
图16显示了为每个宏块定义的运动矢量，同时也定义了量化比例；
图17显示了运动矢量之间的关系及一个0.0-1.0的乘法系数；
图18为图14的控制信号产生单元的框图；
图19为根据本发明第八实施例的图象数据解码装置的框图；
图20为根据本发明第九实施例的图象数据解码装置的框图；
图21A-21E显示了帧结构的宏块和单元块；
图22A-22E显示了场结构的宏块和单元块；
图23显示了当低通滤波操作应用于场结构时，由图20的低通滤波器进行的低通滤波操作；
图24显示了当低通滤波操作应用于帧结构时，由图20的低通滤波器进行的低通滤波操作；
图25为根据本发明第十实施例的图象数据解码装置的框图；
下面结合附图描述本发明的实施例；
图1为根据本发明第一实施例的图象数据解码装置的框图。在图1中，标号1表示一个输入节点，它接收要解码的位流(一系列的位)。由点划线3包围的部分为一个集成电路。该部分包括一个缓冲存储器8，一个可变长度解码单元9，一个反向量化单元10，一个反向正交变换单元11，一个加法单元12，一个运动补偿单元13，一个图象存储器14。用于该部分的集成电路是可以通过商业途径买到的。
提供到输入节点1的位流是通过高效率编码方法编码的，例如使用前面所述的三种不同的压缩技术的结合的MPEG1或MPEG2，即，利用在图象帧的内部的相关性通过正交变换压缩(利用空间相关性压缩)，通过利用在时间上排列的图象帧之间的相关性进行压缩(利用时间相关性压缩)，通过利用每个编码的出现的不同的概率来压缩。下面的描述中，假定要解码的图象数据是由MPEG1或MPEG2产生的。
通过MPEG1和MPEG2对活动图象的高效率编码使用了二维离散余弦变换(二维DCT)的帧内编码和帧间编码的结合，以及使用了运动补偿预示和帧间预示。要进行高效率编码的每个图象的图象信号被分成具有8×8象素块大小的单元块(水平方向8象素，垂直方向8象素)，对每个单元块施加DCT。
针对每个单元块得到的64DCT变换系数通过使用块量化步长被量化。在MPEG1和MPEG2中，对每个宏块定义了块量化门限值，其为包括至少一个单元块的预定规格区域，并对量度信号Y包括一个16×16象素的块，对每个彩色信号Cr和Cb包括一个8×8象素的块。具体地说，块量化步长被表示为({宏块的量化特性(宏块的量化比例)QS}×量化矩阵(8×8))。这里，宏块的量化特性(宏块的量化比例)QS为一个比例因数，并随不同的宏块而变化。
通过量化处理由块量化步长分割DCT变换系数得到的DCT系数被分离成直流成分(DC成分)和交流成分(AC成分)。DCT系数的直流成分被差分编码，DCT系数的交流成分在Z型扫描之后被熵编码。这里，熵编码是一种利用可变长度编码方案的信息压缩技术，它利用每个编码的外观的不同的概率，就象在霍夫曼编码中的那种情况。
然后，产生位流，其中解码过程所必须的信息被加到变换的和编码的图象数据。这里，解码过程所必须的信息包括关于块量化步长的信息(例如，宏块QS的量化比例)，和关于运动矢量和预示模式等的信息。在图1的图象数据解码装置中，提供到输入节点1的位流被存储在缓冲存储器8中，该存储器由一个先入先出(FIFO)存储器构成。
可变长度解码单元9接收从缓冲存储器8读取的位流，并对通过熵编码(可变长度编码)编码的图象数据解码，及对变换的和编码的图象数据解码所必需的附加信息解码。(该信息包括块量化步长信息(宏块QS的量化特性)及与运动矢量和预示模式等相关的信息)然后，由可变长度解码单元9解码的图象数据和块量化步长信息(宏块QS的量化比例)被送到反向量化单元10。而且，与运动矢量，预示模式等相关的信息被提供到运动补偿单元13。
接收图象数据和块量化步长信息(QS)的反向量化单元10，通过一个反向量化操作得出DCT变换系数，并将它们提供到反向正交变换(反向DCT)单元11。反向正交变换(反向DCT)单元11将二维反向DCT施加到每个单元块将频率域的图象数据转换到时间域的图象数据。得到的时间域的图象数据被送到加法单元12。
在加法单元12，根据指示帧内编码或帧间编码之一的编码类型，时间域的图象数据可被加到由运动补偿单元13得到的运动补偿单元13。从加法单元12输出的输出图象数据被存储在图象存储器14中。
在图1的图象数据解码装置中，从图象存储器14提供的图象数据经过可变增益低通滤波器7在输出节点2输出。低通滤波器7由从控制信号产生单元6提供的控制信号控制，改变图象的高频成分的信号电平。图2为该可变增益低通滤波器7的框图。
在图2中，由虚线7h包围的部分用于在图象的水平方向减少高频成分。由虚线7v包围的部分用于图象的垂直方向上减少高频成分。
由虚线7h包围的部分和虚线7v包围的部分是串联的。因此，二部分形成一个可变增益低通滤波器，用于二维减少解码的图象的高频成分。
在图2中，由虚线7h包围的部分包括一个具有预定截止频率的水平LPF 21，一个减法单元22，一个乘法单元23，一个加法单元24。而且，由虚线7v包围的部分包括一个具有预定截止频率的垂直LPF 25，一个减法单元26，一个乘法单元27，一个加法单元28。
在图2的结构中，可变增益低通滤波器7可以只包括一个二维LPF，一个乘法单元，和一个加法器。具有后一结构的可变增益低通滤波器7具有与图2的可变增益低通滤波器7相同的功能。
在图2中，由虚线7h包围的乘法单元23和由虚线7v包围的乘法单元27被提供有来自控制信号产生单元6的控制信号。然后，乘法单元23和乘法单元27的每个将对应LPF的截止频率的频带中的信号成分与范围为0-1.0的系数相乘。
图3显示了在可变增益低通滤波器中使用的系数之间的关系的例子及一个从块量化步长信息(例如，宏块的量化比例QS)中得出的量度B(n，m)。后面将详细描述量度B(n，m)。
上述的系数由可变增益低通滤波器7使用，使得靠近块边界的高频成分按照块量化步长信息被减少。具体地说，对于给定块(n，m)的量度B(n，m)在给定块(n，m)的块量化步长较大时也变大。而且，在给定块(n，m)和相邻块之间的块量化步长的差较大时，量度B(n，m)也变大。通过利用从量度B(n，m)得出的系数，驻留在给定块的边界附近的高频成分由于在给定块中使用的块量化步长较大及在给定块和相邻块之间的块量化步长的差较大而被极大地减少。
量度B(n，m)表示如下：
B(n，m)＝Q(n，m)  +dQ                       (1)
     dQ＝{|Q(n-1，m)-Q(m，n)|
         +|Q(n，m-1)-Q(m，n)|
         +|Q(n+1，m)-Q(m，n)|
         +|Q(n，m+1)-Q(m，n)|}/4            (2)
其中目前处理的块是由(n，m)表示的。图4显示了目前处理的块和相邻块，Q(n，m)为关于用于量化目前处理的块(n，m)的DCT变换系数的块量化步长的量化比例。Q(n，m-1)，Q(n-1，m)，Q(n+1，m)，和Q(n，m+1)分别为相邻块(n，n-1)，(n-1，m)，(n+1，m)，(n，m+1)的量化比例，这些块分别处于块(n，m)的上面，左面，右面和下面。对于目前处理的块，量度B(n，m)被计算出，该值在图象数据中连续地改变。如图4所示，该系数限于0和1之间，当量度B(n，m)超出门限值Th时，则保持为0。
图5为图1的控制信号产生单元6的框图，该单元产生范围从0到1的系数信号并将其提供到可变增益低通滤波器7。该控制信号产生单元6包括一个存储器33，一个比较单元34，一个系数设定单元35，和一个控制信号发送单元36。
存储器33具有足够的能力存储块量化步长信息用于执行相关的信号处理(例如，至少3行图象)。存储器33为每个块按照顺序存储块量化步长信息。
从存储器33读取的块量化步长信息被送到比较单元34，公式(2)的dQ根据相邻块的块量化步长信息被计算出。此外，比较单元34计算目前处理的块的量度B(n，m)并将其提供到系数设定单元35。
系数设定单元35接收量度B(n，m)作为ROM表的地址，利用图3中的例子中的关系输出对应于一定系数的控制信号。该控制信号经过控制信号发送单元36被送到可变增益低通滤波器7。具体地说，提供到可变增益低通滤波器7的控制信号被提供到开关30的一个固定节点A(图2)。
图6显示了可变增益低通滤波器7的滤波操作。如同前面所注意到的，可变增益低通滤波器7根据块量化步长信息减少驻留在块边界附近的高频成分，使得该减少因在给定块中使用的块量化步长较大及给定块和相邻块之间的块量化步长的差也较大而能更为增强。
在图6中，t1，t2，t3，和t4表示不同的时间点，其中每个延时一个时钟间隔。假定可变增益低通滤波器7的LPF21和25为具有5个分支的滤波器长度的FIR滤波器。图象的给定一行象素阵列中的象素经历低通滤波处理。然后，位于块边界附近的图6中所示的象素p-3至p+6经历用于减少高频成分的减少处理。
在图2的可变增益低通滤波器7中，接收象素地址的边界确定单元29当象素地址位于块的边界的预定附近处时产生一个输出信号。该边界确定单元29发送该输出信号到开关30作为开关控制信号。
可变增益低通滤波器7的开关30的固定节点被从控制信号产生单元6提供控制信号。而且，开关30的固定节点被从恒定值设定单元31提供一个1.0的系数。从边界确定单元29提供的指示当前象素处于边界的预定附近处的开关控制信号控制开关30，使一个活动节点V离开固定节点B与固定节点A接合。
相应地，当当前象素不处在块边界的预定附近处时，开关30通过固定节点B和活动节点V向乘法单元23和27提供1.0的系数。另一方面，当当前象素处于块边界的预定附近处时，范围从0到1.0的控制信号(系数信号)通过固定节点A和活动节点V提供到乘法单元23和27。
在本发明的图1的图象数据解码装置中，提供到输入节点1的位流(一系列的位)由上述的缓冲存储器8，可变长度解码单元9，反向量化单元10，反向正交变换单元11，加法器12，运动补偿单元13被解码成解码的图象数据，然后输出。
从图象存储器14读取的图象数据被提供到可变增益低通滤波器7，在这里，块失真被减少。因此，块失真被抑制的图象数据在图象数据解码装置的输出节点2被输出。
在本发明的图1的图象数据解码装置中，提供到输入节点1的位流被存储在由点划线3包围的解码器集成电路的缓冲存储器8，并被提供到缓冲存储器4。从先入先出存储器的缓冲存储器4读取的位流被送到量化信息检测单元5。对于量化信息检测单元5，可以使用与可变长度解码单元9相似的机构。
量化信息检测单元5为每个块检测块量化步长信息(即宏块的量化比例QS)，并将其提供到控制信号产生单元6。
即，在图1的图象数据解码装置中，提供到输入节点1的位流经过缓冲存储器4被送到量化信息检测单元5，其中，对于要提供到控制信号产生单元6的一系列的块的块量化步长信息被从位流中检测出。这里，缓冲存储器4，量化信息检测单元5，控制信号产生单元6，和可变增益低通滤波器7处于由点划线3包围的解码器集成电路的外部。这些单元也可被包含在同一集成电路中。
图7为一个根据本发明的第二实施例的图象数据解码装置的框图。在图7中，与图1中相同的部分用相同的标号表示并略去其描述。
在图7的图象数据解码装置中，所有的单元被提供于点划线15所包围的解码器集成电路中。而且，为一系列块从位流中由可变长度解码单元9检测出的块量化步长信息被提供到控制信号产生单元6。
在图7的图象数据解码装置中，在解码器集成电路外部的由点划线3指示的图1的缓冲存储器4和量化信息检测单元5的操作由点划线15包围的解码器集成电路中的缓冲存储器8和可变长度解码单元9执行。而且，在图7中，由点划线15包围的解码器集成电路包括控制信号产生单元6和可变增益低通滤波器7。这里，控制信号产生单元6被提供有从位流中为一系列的块由可变长度解码单元9提取的块量化步长信息(例如，宏块的量化比例QS)。然后，可变增益低通滤波器7基于从控制信号产生单元6提供的控制信号减少从图象存储器14提供的图象数据的高频成分。
在本发明的第一和第二实施例中，在图5中所示的例子中的结构可以作为控制信号产生单元6。而且，在图2中的例子中所示的结构可以作为可变增益低通滤波器7。因此，在本发明的第一和第二实施例中，可变增益低通滤波器7根据块量化步长信息，适应地减少驻留在块边界附近的高频成分，使得当在给定块中使用的块量化步长信较大及在给定块和相邻块之间的块量化步长中的差较大时，该减少较强烈。结果，从图象存储器14中读取的解码的图象数据中的块失真被减少。
图8为根据本发明的第三实施例的图象数据解码装置的框图。在图8中，相同的部分由相同的标号表示，并略去其说明。
在本发明的图8的图象数据解码装置中，要解码的位流被送到输入节点1，提供到由点划线3包围的解码器集成电路的缓冲存储器8。而且，送到输入节点1的位流被提供到缓冲存储器4。从先入先出存储器的缓冲存储器4读取的位流被提供到预示模式检测单元16。对于预示模式检测单元16，可采用与可变长度解码单元9类似的结构。
预示模式检测单元16从位流中为每个相继的块检测编码模式信息(帧内编码模式或帧间编码模式)。并将其提供到控制信号产生单元17。
图9为图8的控制信号产生单元17的框图，它产生0-1的系数信号并提供到可变增益低通滤波器7。控制信号产生单元17包括一个模式确定单元37，系数设定单元35，控制信号发送单元36。
在图9所示的控制信号产生单元17中，模式确定单元37根据编码模式信息，确定是否帧内编码被用于一个给定的块。然后，模式确定单元37向系数设定单元35提供一个指示帧内编码(或非帧内编码)的信号。系数设定单元35接收该信号作为ROM表的地址，产生对应于预定系数的控制信号。该控制信号通过控制信号发送单元36被提供到可变增益低通滤波器7。具体地说，提供到可变增益低通滤波器7的控制信号被提供到开关30的固定节点A(如图2所示)。可变增益低通滤波器7的操作与前面所述相同。
在图8所示的图象数据解码装置中，提供到输入节点1的位流经过缓冲存储器4被送到预示模式检测单元16，其中从该位流中为一系列的块检测编码模式信息并提供到控制信号产生单元17。
这里，缓冲存储器4，预示模式检测单元16，控制信号产生单元17，可变增益低通滤波器7被提供在点划线3所包围的解码器集成电路的外部。相反，这些单元也可被包含在同一集成电路中。
图10为根据本发明第四实施例的图象数据解码装置的框图。在图10中，与图8中相同的部分用同一标号表示，并略去其描述。在图10的图象数据解码装置中，所有的单元都提供于由点划线18所包围的解码器集成电路中。而且，由可变长度解码单元9从位流中为每个相继的块检测出的编码模式信息被提供到控制信号产生单元17。
在本发明的第三和第四实施例中，在图9中的例子中所示的结构可以作为控制信号产生单元17。而且，在图2的例子中所示的结构可以用作可变增益低通滤波器7。因此，在本发明的第三和第四实施例中，可变增益低通滤波器7根据编码模式信息适应地减少驻留在块边界附近的高频成分，使得该减少是针对内编码块作出的而不是针对非内编码块作出的。结果，从图象存储器14读取的解码的图象数据中的块失真被降低。
在内编码块边界附近的高频成分应当减少的原因是由于当块失真位于非内编码块之间时在内编码块中的块失真非常显著。当给定块是通过内编码编码时，为了减少给定块边界附近的高频成分，控制信号产生单元17的系数设定单元35可为内编码块产生一个0.5的系数，为一个非内编码块产生一个1.0的系数。实现该功能的系数设定单元35的结构可以使用上述的从模式确定单元37接收信号作为地址的ROM表。或者，系数设定单元35可以使用一个开关，用于根据从模式确定单元37提供的信号将其输出在0.5的系数和1.0的系数之间转换。
除了为非内编码块使用1.0的系数，也可以使用小于1.0但大于用于内编码块的系数。
图11为根据本发明第五实施例的图象数据解码装置的框图。在图11中，与图1和图8中相同的部分用同一标号表示，并略去其描述。
在本发明的图11的图象数据解码装置中，要解码的位流被送到输入节点1，提供到由点划线3包围的解码器集成电路的缓冲存储器8。而且，送到输入节点1的位流被提供到缓冲存储器4。从先入先出存储器的缓冲存储器4读取的位流被提供到预示模式检测单元16。对于预示模式检测单元16，可采用与可变长度解码单元9类似的结构。
量化信息检测单元5为每个块检测块量化步长信息(即宏块的量化比例QS)，并将其提供到控制信号产生单元19。此外，预示模式检测单元16从位流中为每个相继的块检测编码模式信息(帧内编码模式或帧间编码模式)。并将其提供到控制信号产生单元19。
图12为图11的控制信号产生单元19的框图，它产生0-1的系数信号并提供到可变增益低通滤波器7。控制信号产生单元19包括一个存储器38，一个比较和确定单元39，系数设定单元35，控制信号发送单元36。
在控制信号产生单元19中，存储器38具有足够的能力存储用于执行相关的信号处理所需的块量化步长信息和编码模式信息(例如，至少3行图象)。存储器38为每个相继的块按照顺序存储块量化步长信息和编码模式信息。从存储器38读取的块量化步长信息和编码模式信息被送到比较和确定单元39。
比较和确定单元39执行与图5中的比较单元34和图9中的模式确定单元37相同的功能以产生一个输出信号。该输出信号一个一种地址被送到系数设定单元35的ROM表。ROM表产生对应于预定系数的控制信号，该信号通过控制信号发送单元36被送到可变增益低通滤波器7。具体地说，送到可变增益低通滤波器7的控制信号被加到开关30的固定节点A(如图2所示)。可变增益低通滤波器7的操作与上述相同。
在图11的图象数据解码装置中，提供到输入节点1的位流经过缓冲存储器4被送到量化信息检测单元5和预示模式检测单元16，使得从该位流中为一系列的块检测出块量化步长信息和编码模式信息并提供到控制信号产生单元19。这里，缓冲存储器4，量化信息检测单元5，预示模式检测单元16，控制信号产生单元19，可变增益低通滤波器7被提供在点划线3所包围的解码器集成电路的外部。相反，这些单元也可被包含在同一集成电路中。
图13为根据本发明第六实施例的图象数据解码装置的框图。在图13中，与图11中相同的部分用同一标号表示，并略去其描述。在图13的图象数据解码装置中，所有的单元都提供于由点划线20所包围的解码器集成电路中。而且，由可变长度解码单元9从位流中为每个相继的块检测出的编码模式信息被提供到控制信号产生单元19。
在本发明的第五和第六实施例中，在图12中的例子中所示的结构可以作为控制信号产生单元19。而且，在图2的例子中所示的结构可以用作可变增益低通滤波器7。在本发明的第五和第六实施例中，可变增益低通滤波器7根据块量化步长信息和编码模式信息适应地减少驻留在块边界附近的高频成分，使得该减少是针对内编码块作出的而不是针对非内编码块作出的。使得当在给定块中使用的块量化步长信较大及在给定块和相邻块之间的块量化步长中的差较大时，该减少较强烈。结果，从图象存储器14读取的解码的图象数据中的块失真被降低。
如上所述，根据本发明的第一至第六实施例，至少块量化步长信息和编码模式信息之一被使用以减少给定块的边界附近出现的块失真。当只使用块量化步长信息时，当在给定块中使用的块量化步长信较大及在给定块和相邻块之间的块量化步长中的差较大时，该减少较强烈。当只使用编码模式信息时，块失真的减少只是对内编码块进行的而不是对非内编码块进行的。当块量化步长信息和编码模式信息都使用时，减少只是对内编码块进行的而不是对非内编码块进行的，使得当在给定块中使用的块量化步长信较大及在给定块和相邻块之间的块量化步长中的差较大时，该减少较强烈。
图14为根据本发明第七实施例的图象数据解码装置的框图。在图14中，与图1中相同的部分用同一标号表示，并略去其描述。
在图14的图象数据解码装置中，从图象存储器14提供的图象数据经过可变增益低通滤波器7A在输出节点2输出。可变增益低通滤波器7A由从控制信号产生单元40提供的控制信号控制，减少图象的高频成分的信号电平。图15为该可变增益低通滤波器7A的框图。在图15中，由虚线7h包围的部分用于在图象的水平方向减少高频成分。由虚线7v包围的部分用于图象的垂直方向上减少高频成分。
由虚线7h包围的部分和虚线7v包围的部分是串联的。因此，二部分形成一个可变增益低通滤波器，用于二维减少解码的图象的高频成分。
在图15中，由虚线7h包围的部分包括一个具有预定截止频率的水平LPF 21，一个减法单元22，一个乘法单元23，一个加法单元24。而且，由虚线7v包围的部分包括一个具有预定截止频率的垂直LPF 25，一个减法单元26，一个乘法单元27，一个加法单元28。
在图15的结构中，可变增益低通滤波器7A可以只包括一个二维LPF，一个乘法单元，和一个加法器。具有后一结构的可变增益低通滤波器7A具有与图15的可变增益低通滤波器7A相同的功能。
在图15中，由虚线7h包围的乘法单元23和由虚线7v包围的乘法单元27被提供有来自控制信号产生单元40的控制信号。然后，乘法单元23和乘法单元27的每个将对应LPF的截止频率的频带中的信号成分与范围为0-1.0的系数相乘。
在可变增益低通滤波器7A中，从控制信号产生单元40提供的控制信号被用于根据在给定块中的运动矢量值和给定块和相邻块之间的运动矢量值的差减少图象数据的高频成分。这里，运动矢量值由运动矢量检测单元41检测并为包括至少一个单元块的每个宏块定义，对该单元块，施加一个DCT。
总的来说，当在整个图象中有相关的运动时，可能没有因运动本身引起的较大的量化噪声。但是，当在图象中局部存在运动时，在给定块的量化噪声(蚊式噪声和块失真)趋于变大。换句话说，由于给定块的运动矢量变大，在给定块中的量化噪声变大，并且由于给定块的运动矢量和周围块的运动矢量之间的差变大，在给定块中的量化噪声也变大。
图16显示了为每个宏块定义的运动矢量，对每个宏块也定义了量化比例，如上所述。在图16中，MV0至MV8表示为每个宏块定义的运动矢量值。运动矢量MVi(i＝0，1，...，8)表示如下：
    MVi＝MVi(x)2+MVi(y)2                        (3)
在图16中，运动矢量表示为MV0的块被视为当前块。当前块和八个相邻块(运动矢量值为MV1-MV8)之间的运动矢量差dMV表示如下：
dMV＝{MV1(x)-MV0(x)}2+{MV2(x)-MV0(x)}2
    +{MV3(x)-MV0(x)}2+{MV4(x)-MV0(x)}2
    +{MV5(x)-MV0(x)}2+{MV6(x)-MV0(x)}2
    +{MV7(x)-MV0(x)}2+{MV8(x)-MV0(x)}2
    +{MV1(y)-MV0(y)}2+{MV2(y)-MV0(y)}2
    +{MV3(y)-MV0(y)}2+{MV4(y)-MV0(y)}2
    +{MV5(y)-MV0(y)}2+{MV6(y)-MV0(y)}2
    +{MV7(y)-MV0(y)}2+{MV8(y)-MV0(y)}2    (4)
其中，给定块的运动矢量由X坐标和Y坐标表示为(MVi(x)，MVi(y))(i＝0，1，...，8)。
运动矢量值MVi(在图16中当前块为MV0)和运动矢量差dMV二者都被标准化为在0.0和1.0之间。图17显示了运动矢量值MV0和从控制信号产生单元40提供到可变增益低通滤波器7A的范围从0.0-1.0的乘法系数之间的关系。这里，横坐标为运动矢量值MV0和运动矢量差dMV的和，而不是运动矢量值MV0。
图17显示了用于根据运动矢量值MV0或运动矢量值MV0和运动矢量差dMV的和适应地减少高频成分的特性曲线A-E。例如，当运动矢量差dMV大于或等于50时，使用特性曲线A。当运动矢量差dMV大于或等于40小于50时，使用特性曲线B。当运动矢量差dMV大于或等于30小于40时，使用特性曲线C。当运动矢量差dMV大于或等于20小于30时，使用特性曲线D。当运动矢量差dMV小于20时，使用特性曲线E。以这种方式，通过利用特性曲线A-E，控制特性可以适应地作出修改。
图18为图14的控制信号产生单元40的框图，它向可变增益低通滤波器7A提供范围为0.0-1.0的系数信号。在图18中，控制信号产生单元40包括一个存储器42，一个矢量信息产生单元43，一个乘法系数设定单元44，一个控制信号发送单元45。存储器42具有足够的能力存储执行相关信号处理所需的运动矢量信息(例如，至少三行图象)。
从存储器42读出的运动矢量信息被送到矢量信息产生单元43，其中公式(3)的MV0被计算，或者公式(3)的MV0和公式(4)的dMV之和被计算。然后，矢量信息产生单元43向乘法系数设定单元44提供计算结果。
乘法系数设定单元44接收运动矢量值MV0(或运动矢量值MV0和运动矢量差dMV之和)作为ROM表的地址，利用图17所示的关系，输出对应于一定乘法系数的控制信号。控制信号通过控制信号发送单元45被提供到可变增益低通滤波器7A。
如上所述，控制信号产生单元40的ROM表接收运动矢量值MV0或运动矢量值MV0和运动矢量差dMV之和。或者，ROM表接收运动矢量值MV0和一个当前象素地址，或接收运动矢量差dMV和当前象素地址。
根据运动矢量信息适应地减少高频成分的可变增益低通滤波器7A的操作图6中的第一实施例相同。因此，在第七实施例中的滤波操作省略。
在本发明的图14的图象数据解码装置中，提供到输入节点1的位流(一系列的位)由上述的缓冲存储器8，可变长度解码单元9，反向量化单元10，反向正交变换单元11，加法器12，运动补偿单元13被解码成解码的图象数据。解码的图象数据被存储在图象存储器14中，然后输出。
从图象存储器14读取的图象数据被提供到可变增益低通滤波器7A，在这里，量化噪声被减少。因此，量化噪声被抑制的图象数据在图象数据解码装置的输出节点2被输出。
在本发明的第七实施例的图14的图象数据解码装置中，提供到输入节点1的位流被存储在由点划线3包围的解码器集成电路的缓冲存储器8，并也被提供到缓冲存储器4。从先入先出存储器的缓冲存储器4读取的位流被送到运动矢量检测单元41。对于运动矢量检测单元41，可以使用与可变长度解码单元9相似的机构。
运动矢量检测单元41为相继的块检测运动矢量信息，并将其提供到控制信号产生单元40。
即，在图14的图象数据解码装置中，提供到输入节点1的位流经过缓冲存储器4被送到运动矢量检测单元41，其中，对于要提供到控制信号产生单元40的一系列的块的块量化步长信息被从位流中检测出。这里，缓冲存储器4，运动矢量检测单元41，控制信号产生单元40，和可变增益低通滤波器7A处于由点划线3包围的解码器集成电路的外部。这些单元也可被包含在同一集成电路中。
图19为一个根据本发明的第八实施例的图象数据解码装置的框图。在图19中，与图14中相同的部分用相同的标号表示并略去其描述。
在图19的图象数据解码装置中，所有的单元被提供于点划线15所包围的解码器集成电路中。而且，为每个相继的块从位流中由可变长度解码单元9检测出的运动矢量信息被提供到控制信号产生单元40。
即，在图19的图象数据解码装置中，在解码器集成电路外部的由点划线3指示的图1的缓冲存储器4和运动矢量检测单元41的操作由点划线15包围的解码器集成电路中的缓冲存储器8和可变长度解码单元9执行。而且，在图19中，由点划线15包围的解码器集成电路包括控制信号产生单元40和可变增益低通滤波器7A。这里，控制信号产生单元40被提供有从位流中为每个相继的块由可变长度解码单元9提取的运动矢量信息。然后，可变增益低通滤波器7A基于从控制信号产生单元40提供的控制信号改变从图象存储器14提供的图象数据的高频成分。
在本发明的第七和第八实施例中，在图18中的例子中所示的结构可以作为控制信号产生单元40。而且，在图15的例子中所示的结构可以用作可变增益低通滤波器7A。因此，在本发明的第七和第八实施例中，可变增益低通滤波器7A根据从控制信号产生单元40提供的控制信号，即，根据从位流中提取的运动矢量值MV0和/或运动矢量差dMV，适应地减少高频成分。结果，因在图象中的运动引起的量化噪声被降低。
如上所述，根据本发明的第七和第八实施例，根据在解码处理中检测的运动矢量的幅度，高频成分被适应地减少，使得高频成分的减少只适用于因画面运动引起量化噪声的图象区域。此外，根据运动矢量差，高频成分被适应地减少，使得高频成分的减少适用于因画面运动局部地引起量化噪声的图象区域。
因此，量化噪声被按照解码图象中的运动和图象劣化的程度被减少。当在整个图象中存在相关运动时，即产生运动补偿使得量化噪声区域变小。而且，当整个图象以一个方向相关运动与不同的块的图象在不同的方向上运动相比，在人的视觉特性上可以取得较高的分辨率。根据本发明的第七和第八的实施例的量化噪声的减少结合了运动补偿和人视觉感受的这些特性。
图20为一个根据本发明的第九实施例的图象数据解码装置的框图。在图20中，与图1中相同的部分用相同的标号表示并略去其描述。
为了便于理解本发明的第九实施例，下面将在描述图20的图象解码装置之前描述一个运动画面图象数据的画面结构。
在MPEG1中，运动画面的高效率编码是对具有帧结构的图象数据进行的。另一方面，在MPEG2中，运动画面的高效率编码或者是利用一帧作为一个单元对具有一个帧结构的图象数据进行的或者是利用一个场作为一个单元对具有一个场的图象数据进行编码的。
图21A至21E示出了帧结构的宏块和单元块。图22A至22E示出了场结构的宏块和单元块。图21A和图22A显示了在MPEG1和MPEG2中使用的包括四个单元块的宏块。图21B至21E和图22B至图22E为单元块，具有8象素×8象素的规格(水平方向上8象素，垂直方向上8行)。宏块具有16×16象素的规格(水平方向上16象素，垂直方向上16行)。图21A和图22A的宏块分别被粗线分成图21B至21E和图22B和图22E的四个单元块，具有8象素×8象素的规格。每个单元块和宏块之间的关系通过在块的上面和左面提供的数字和符号应当是很明显的。
在图中，在块左侧提供的符号“o”和“e”分别表示当以2-1隔行扫描形成一个画面时奇数场的象素行(扫描行)和偶数场的象素行(扫描行)。在MPEG中，由渐近线性扫描形成的图象被用于高效率编码。因此，当图21A至图21E被用于描述MPEG1时，符号“o”和“e”可以忽略。
在图20中，在输入节点1处提供的位流包含附加的信息，除了前述的块量化步长信息，运动矢量信息，预示模式信息等，它包括画面结构信息，该信息指示帧结构(使用一帧作为一个单元用于编码)或者场结构(使用一场作为一个单元进行编码)和正交变换模式信息。经过缓冲存储器8接收位流的可变长度解码单元9对图象数据和包括画面结构信息和正交变换模式信息以及其它信息的附加信息解码。
由可变长度解码单元9解码的图象数据和附加信息(块量化步长信息，画面结构信息，正交变换模式信息)被提供到反向量化单元10。由可变长度解码单元9检测的运动矢量信息和预示模式信息被提供到运动补偿单元13。
在根据本发明第九实施例的图20的图象数据解码装置中，从由点划线3包围的解码器集成电路的图象存储器12输出的解码的图象数据通过低通滤波器50被提供到输出节点2。
通过MPEG1或MPEG2对活动画面的高效率编码使用通过二维离散余弦变换(二维DCT)的帧内编码和帧间编码的结合，而且，利用如前所述的运动补偿预示和帧间预示。但是，在MPEG1中只使用由渐进线性扫描形成的图象用于对运动画面进行高效率编码，在MPEG2中，也使用由隔行扫描形成的图象。
相应地，在MPEG2中，有两种不同的正交变换模式。第一种正交变换模式与MPEG1中使用的相同，其中DCT被应用到通过对图象数据的一帧进行分割产生的具有8象素×8象素规格的每个单元块。在第二种正交变换模式中，DCT被应用到由奇数场的图象数据形成的单元块，而且也应用到由偶数场的图象数据形成的单元块，其中，奇数场和偶数场由隔行扫描产生。
第一正交变换模式的宏块和单元块示于图21A至图21E。如同在前面所注意到的，宏块和单元块之间的关系通过在块的上面和左面旁边提供的数字和符号是非常明显的。而且，由渐进线性扫描形成的图象在MPEG1中被使用，当考虑MPEG1时在图21A中的符号“o”“e”应当忽略。
第二正交变换模式的宏块和单元块示于图22A至图22E。如同在图21A至21E中的情况，宏块和单元块之间的关系通过在图中提供的数字和符号是非常明显的。
根据本发明的图20的图象数据解码单元通过对解码图象施加低通滤波操作来减少量化噪声。
当一些宏块经历第一正交变换模式其它宏块经历第二正交变换模式时，对解码图象的每帧施加简单的低通滤波将造成运动图象具有不自然的运动。当运动画面包含大范围运动时，在两场之间几乎没有相关性。因此，在一帧的两场的共同的低通滤波导致在时间分辨率的降低和不自然的运动。为了解决这个问题，图20的图象数据解码装置对解码图象的低通滤波使用了不同的技术。
在图20中，提供了一个正交变换信息检测单元51来执行与可变长度解码单元9类似的功能。提供到输入节点1的位流经过作为先入先出存储器的缓冲存储器4被提供到正交变换信息检测单元51。正交变换检测单元51提取画面结构信息和正交变换模式信息，并提供该信息到控制信号产生单元52。
控制信号产生单元52使用画面结构信息和正交变换模式方面的信息确定在正交变换中使用场结构或是帧结构。该确定要基于画面结构信息和正交变换模式方面的信息作出的原因是由于正交变换模式未定义，因此当画面结构(为一个画面定义)为场结构时，其不包含在位流中。即，当画面结构(为一个画面定义)为帧结构时，正交变换模式方面的信息指示对于图象内的每个块哪一种结构被在正交变换中使用。但是，当画面结构(为一个画面定义)为场结构时，没有正交变换模式被定义，使得所述确定只是基于画面结构信息作出。在这种情况中，在正交变换中使用的结构应该是场结构。
接收画面结构信息，正交变换模式方面的信息的控制信号产生单元52包括一个存储器55，一个控制单元56，一个场地址产生单元57，一个帧地址产生单元58，和一个开关59。提供到控制信号产生单元52的画面结构信息和正交变换模式方面的信息被存储在存储器55中，并被提供到控制单元56。控制单元56也从图象存储器14中接收象素地址。
当提供到控制单元56的信息指示场结构被用于正交变换时，控制单元56产生一个控制信号，控制开关59将活动点V与固定点T接合。另一方面，提供到控制单元56的信息指示帧结构时，控制单元56产生一个控制信号，控制开关59将活动点V与固定点R接合。
当场结构用于正交变换并且活动节点V与固定节点I接合时，由场地址产生单元57产生的场地址从控制信号产生单元52送到图象存储器14。基于提供的场地址从图象存储器14读取的解码图象被提供到低通滤波器50。然后，低通滤波器50向具有场结构的解码图象的垂直方向施加低通滤波操作。滤波的解码图象数据从输出节点2输出。
图23显示了当低通滤波操作应用于场结构时，由低通滤波器50进行的低通滤波操作。其中，具有三个分支的滤波器长度的FIR滤波器被用作低通滤波器50。在图23中，显示了三个在垂直方向排列的连续的宏块，作为解码图象的一部分。
在图23中，在两侧由一个实圆和两个敞开圆指示的一组三个象素为用具有三分支滤波器长度的FIR滤波器的三个滤波器系数相乘的象素。这样一组三个象素包括，例如，三个在第一宏块的行2e，4e和6e的栏10中的象素和三个在第二宏块的行13o，15o和第三宏块的行1o的的栏5中的象素。
为了清楚起见，在图23中只示出了一小部分的三个象素的组。在实际当中，当滤波操作进行时，三个象素组改变一个象素到水平方向的右边。即，当在滤波操作中的第一组三个象素为行1o，3o，和5o的栏1中的象素时，在滤波操作中的第二组三个象素为行1o，3o，和5o的栏2中的象素。当滤波操作在水平方向上到达末端(最右端象素)时，滤波操作返回到在垂直方向向下移动一个象素的最左端的象素。因此，滤波操作从行2e，4e，和6e的栏1中的象素重新开始。
如上所述，当开关59的活动节点V接合到固定节点I时，由场地址产生单元57产生场地址，送到图象存储器14，使得如图23所示，低通滤波操作被施加到从图象存储器14中读取的解码图象数据。垂直方向施加低通滤波操作解码图象数据在输出节点2输出。
在开关59的活动节点V与固定节点I接合的情形包括画面结构信息指示场结构的情形和正交变换方面的信息指示场DCT的情形。此外，有一个操作模式其中开关59的活动节点V与固定节点I接合而不管附加信息(画面结构信息和正交变换方面的信息)。
当在场结构中的低通滤波操作被施加到解码图象数据而不管附加信息时，量化噪声被减少，而不降低时间分辨率。这对于当解码图象包含较大范围的运动时特别优越。
当帧结构用于正交变换时，活动节点V与固定节点R接合，由帧地址产生单元58产生的帧地址信号被从控制信号产生单元58送到图象存储器14。基于提供的帧地址信息从图象存储器14读取的解码图象被提供到低通滤波器50。然后，低通滤波器50向具有帧结构的解码图象数据施加垂直方向的低通滤波操作。滤波的解码图象数据从输出节点2输出。
图24显示了当低通滤波操作在场结构和帧结构之间转换时低通滤波器50进行的低通滤波操作。图24显示了一个具有三分支的滤波器长度的FIR滤波器用作低通滤波器50的情况。在图24中，这些在垂直方向排列的相继的宏块被作为解码图象的一部分显示。第一和第三宏块为第一正交变换模式的块，第二宏块为第二正交变换模式的块。
在图24中，在两侧由一个实圆和两个敞开圆指示的一组三个象素为用具有三分支滤波器长度的FIR滤波器的三个滤波器系数相乘的象素。这样一组三个象素包括，例如，三个在第一宏块的行3o，4e和5o的栏8中的象素和三个在第二宏块的行2e，4e和6e的栏15中的象素。
如上所述，第一和第三宏块为第一正交变换模式的块，第二宏块为第二正交变换模式的块。当在垂直方向排列的连续的宏块具有与该例中不同的正交变换模式时，低通滤波操作如图24所示进行。
在图24的第一宏块中，在垂直方向上互相相邻的三个象素当落入行1o到行15o的范围时，被一个滤波器系数相乘。但是，当一组三个象素从第一宏块的行14e开始时，三个象素中的最低的一个位于第一宏块和第二宏块之间的边界。因此，经历低通滤波操作的三个象素通过拾取第一宏块的行14e和16o的栏6的两个象素和第二宏块的行2e和栏6的一个象素被选择。
即，在第一正交变换模式的一个宏块和第二正交变换模式的一个宏块之间边界附近的三个象素通过拾取在垂直方向上任何其它的象素被选择，即使该互相相邻的三个象素可以被排列在第一正交变换模式的一个宏块中。
在图24的第二宏块和第三宏块之间的边界附近，被排列在其它行并在第二正交变换模式的第二宏块内开始的一组三个象素将延伸到第一正交变换模式的第三宏块的行4e。
如上所述，控制信号产生单元52基于画面结构信息和正交变换模式有关信息产生场地址或帧地址。这两种类型的关于当前宏块的信息被从正交变换信息检测单元51直接提供。另一方面，这两种针对前面的垂直方向排列的宏块信息被存储在存储器55，并从中提供。控制信号产生单元52也使用从图象存储器14提供的象素地址，用于产生场地址或帧地址。以这种方式，最佳低通滤波操作被用于图象的每个宏块。
对于在低通滤波操作中使用的低通滤波器的特性，在对排列在其它行的象素的滤波中使用的低通滤波器的截止频率最好高于对其相邻的象素滤波所使用的滤波器的截止频率。换句话说，在场结构中使用的低通滤波器的截止频率最好高于在帧结构中使用的。在另一种情况中，频带的衰减率-其中增益减少通过滤波操作实现-对于场结构最好低于帧结构。即，在场结构中使用的低通滤波器的截止特性曲线与在帧结构中使用的滤波器相比最好具有较小的斜率。这可以通过由控制单元56向低通滤波器50提供确定加到图象存储器14的地址信号的类型的控制信号的结构来实现。
图25为根据本发明的第十实施例的图象数据解码装置的框图。在图25中，与图20中相同的部分用相同的标号表示并略去其说明。
图25的图象数据解码装置与图20的不同之处在于由可变长度解码单元9检测的画面结构信息和正交变换模式信息是从由点划线3包围的解码器集成电路中取出的并送到控制信号产生单元52。因此，图25的图象数据解码装置无需图20中所示的缓冲存储器4或正交变换信息检测单元51。
当可变长度解码单元9的输出信号可以从由点划线3包围的解码器集成电路从取出时，图25的结构是可行的。当该输出信号不能被取出时，可以用图20的结构替代。
如上所述，根据本发明的第九和第十实施例，解码图象在垂直方向上的低通滤波是基于在正交变换中使用的结构类型在场结构或帧结构中执行的。即，当在给定块的正交变换中使用场结构时，在场结构中的低通滤波操作被施加于给定块。当在给定块的正交变换中使用帧结构时，在帧结构中的低通滤波操作被施加于给定块。
而且，当在使用低于正交变换模式的宏块和使用第二正交变换模式的宏块之间的边界附近进行滤波时，低通滤波操作是在场结构中进行的。此外，本发明的第九和第十实施例的图象数据解码装置可以工作于这样一种模式，其中解码图象的低通滤波操作是在场结构中进行的，而不管在正交变换模式中使用的结构类型。
因此，利用隔行扫描对于解码图象数据，包含蚊式噪声和块失真的量化噪声可以被有效地减少。当图象含有大范围运动时，这种量化噪声的减少尤为有效，因为在本发明的第九和第十实施例中的在场结构中的低通滤波操作并不降低解码图象的时间分辨率。
此外，本发明并不限于这些实施例，也可以作出其它改变或改进，而并不脱离本发明的精神。

Claims (23)

1.一种用于对被分成多个块的编码图象数据进行解码从而通过对所述多个块中的每个块施加反向正交变换而产生解码的图象数据的装置，其特征在于该装置包括：
一个量化信息检测单元(5)，用于检测表示用于所述多个块的量化步长的块量化步长信息；
一个控制信号产生单元(6)，用于通过利用关于给定块和其相邻块的所述块量化步长信息，而产生一种控制信号，所述控制信号表示于用于所述给定块的所述量化步长信息和所述给定块和相邻块之间的所述量化步长中的差；
一个可变增益低通滤波器(7)，用于基于所述控制信号，减小在所述多个块的边界的预定邻近处的解码图象数据的高频成分，该高频成分具有高于一个预定频率的频率。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于所述量化信息检测单元(5)还包括可变长度解码单元(9)，用于通过一个可变长度解码格式对所述解码图象数据解码并产生所述块量化步长信息。
3.一种用于对被分成多个块的编码图象数据进行解码从而通过对所述多个块中的每个块施加反向正交变换而产生解码的图象数据的装置，其特征在于该装置包括：
一个预示模式检测单元(16)，用于检测用于所述多个块的一种预示模式，该预示模式表示一个帧内编码模式和一个帧间编码模式之一；
一个控制信号产生单元(17)，用于通过采用所述预示模式而产生一种控制信号；以及
一个可变增益低通滤波器(7)，用于根据所述控制信号，减小在多个块的边界的预定邻近处的解码图象数据的高频成分，所述高频成分具有高于一个预定频率的频率。
4.根据权利要求3的装置，其特征在于所述可变增益低通滤波器(7)还包括：
边界确定单元(29)，用于确定目前处理的象素是否处于所述的边界的所述的预定附近处；
低频分离装置(21，25)，用于分离所述的解码图象数据的低频成分，所述低频成分具有比所述预定频率低的频率；
高频分离装置(22，26)，用于分离所述的高频成分；
减小装置(23，27)，用于根据所述的控制信号，当所述的当前处理的象素处于所述的边界的预定附近处时，减小所述的高频成分；
结合装置(24，28)，用于结合所述的低频成分和所述的减小装置(23，27)的输出。
5.根据权利要求3的装置，其特征在于所述的预示模式检测单元(16)包括可变长度解码装置(9)，用于通过可变长度解码格式对解码图象数据解码并检测所述预示模式。
6.一种用于对被分成多个块的编码图象数据进行解码从而通过对所述多个块中的每个块施加反向正交变换而产生解码的图象数据的装置，其特征在于该装置包括：
一个量化信息检测单元(5)，用于检测表示用于所述多个块的量化步长的块量化步长信息；以及
一个预示模式检测单元(16)，用于检测用于所述多个块的一个预示模式，该预示模式表示了一个帧内编码模式和指示一个帧间编码模式之一；
控制信号产生单元(19)，用于通过利用所述块量化步长信息和所述预示模式而产生一种控制信号；
一个可变增益低通滤波器(7)，用于根据所述控制信号，减小在多个块的边界的预定邻近处的解码图象数据的高频成分，该高频成分具有高于一个预定频率的频率。
7.根据权利要求6的装置，其特征在于所述的预示模式检测单元(16)包括可变长度解码装置(9)，用于通过可变长度解码格式对解码图象数据解码并检测所述预示模式和所述块量化步长信息。
8.一种用于对被分成多个块的编码图象数据进行解码从而通过对所述多个块中的每个块施加反向正交变换而产生解码的图象数据的装置，其特征在于该装置包括：
一个运动矢量检测单元(41)，用于检测所述多个块的运动矢量；
控制信号产生单元(40)，用于利用一个给定块的至少一个所述运动矢量而产生一个控制信号，所述控制信号表示所述至少一个所述运动矢量的幅度；以及
一个可变增益低通滤波器(7A)，用于根据所述控制信号，减小在所述多个块中的解码图象数据的高频成分，所述高频成分具有高于一个预定频率的频率。
9.根据权利要求8的装置，其特征在于所述运动矢量检测单元(41)还包括可变长度解码装置(9)，用于通过可变长度解码格式对所述解码图象解码并检测所述运动矢量。
10.一种用于对被分成多个块的编码图象数据进行解码从而通过对所述多个块中的每个块施加反向正交变换而产生解码的图象数据的装置，其特征在于该装置包括：
一个正交变换信息检测单元(51)，用于检测正交变换结构，在该结构中一个正交变换被应用到一个给定的块，该正交变换结构为一个场结构和一个帧结构之一；
一个控制信号产生单元(52)，用于利用一种图象结构和所述正交变换结构，而产生一种控制信号，所述图象结构是所述场结构和所述帧结构之一；以及
一个低通滤波器单元(50)，用于向所述解码图象数据的所述给定的块沿其纵向方向施加一个给定结构的低通滤波操作，该给定结构为一个场结构和帧结构之一并依赖于所述图象结构和所述正交变换结构。
11.根据权利要求10的装置，其特征在于当所述正交变换结构指示所述场结构时，所述的低通滤波器(50)施加所述的场结构的低通滤波操作，当所述正交变换结构指示所述帧结构时，所述的低通滤波器(50)施加所述的帧结构的低通滤波操作。
12.根据权利要求11的装置，其特征在于当所述低通滤波器操作延伸经过所述所述两个块和具有指示所述场结构的所述正交变换结构的至少一个块时，所述的低通滤波器(50)向所述多个块的两个块之间的边界施加所述的场结构的低通滤波操作，当所述的两个块具有指示所述帧结构的正交变换结构时，所述的低通滤波器(50)向所述两个块的所述边界施加所述的帧结构的低通滤波操作。
13.根据权利要求10的装置，其特征在于当所述正交变换结构指示所述帧结构和所述场结构之一时，所述的低通滤波器(50)施加所述的场结构的低通滤波操作。
14.根据权利要求10的装置，其特征在于所述正交变换信息检测单元(51)还包括可变长度解码装置(9)，用于通过可变长度解码格式对所述解码图象解码并检测所述正交变换结构。
15.根据权利要求10的装置，其特征在于所述场结构的低通滤波操作具有高于所述的帧结构的低通滤波操作的截止频率。
16.一种减少来自解码的图象数据的量化噪声的方法，其中该图象数据是从被分成多个块的编码图象数据解码的，且所述方法通过对所述对多个块的每个块施加反向正交变换而得到执行，该方法包括下述步骤：
a)检测表示多个块的量化步长的块量化步长信息；
b)利用关于一个给定块及其相邻块的所述块量化步长信息，产生一个控制信号，所述控制信号表示用于所述给定块的所述量化步长和所述给定块和所述相邻块之间的所述量化步长中的差；以及
c)根据所述块量化步长信息，减小在所述多个块的边界的预定邻近处的解码图象数据的高频成分，该高频成分具有高于一个预定频率的频率。
17.一种减少来自解码的图象数据的量化噪声的方法，其中该图象数据是从被分成多个块的编码图象数据解码的，且所述方法通过对所述对多个块的每个块施加反向正交变换而得到执行，该方法包括下述步骤：
a)检测用于多个块的一种预示模式，该预示模式表示一个帧内编码模式和一个帧间编码模式之一；
b)利用所述预示模式而产生一个控制信号；以及
c)根据所述控制信号，减小在所述多个块的边界的预定邻近处的所述解码图象数据的高频成分，该高频成分具有高于一个预定频率的频率。
18.一种减少来自解码的图象数据的量化噪声的方法，其中该图象数据是从被分成多个块的编码图象数据解码的，且所述方法通过对所述对多个块的每个块施加反向正交变换而得到执行，该方法包括下述步骤：
a)检测表示所述多个块的量化步长的块量化步长信息；
b)检测用于所述多个块的一个预示模式，该预示模式表示一个帧内编码模式和一个帧间编码模式之一；
c)通过利用所述块量化步长信息和所述预示，产生一个控制信号；以及
d)根据所述控制信号，减小在所述多个块的边界的预定邻近处的所述解码图象数据的高频成分，该高频成分具有高于一个预定频率的频率。
19.一种减少来自解码的图象数据的量化噪声的方法，其中该图象数据是从被分成多个块的编码图象数据解码的，且所述方法通过对所述对多个块的每个块施加反向正交变换而得到执行，该方法包括下述步骤：
a)检测所述多个块的运动矢量；
b)利用一个给定块的至少一个所述运动矢量产生一个控制信号，所述控制信号表示所述至少一个所述运动矢量的幅度；以及
c)根据所述控制信号，减小所述多个块中的解码图象数据的高频成分，该高频成分具有高于一个预定频率的频率。
20.一种减少来自解码的图象数据的量化噪声的方法，其中该图象数据是从被分成多个块的编码图象数据解码的，且所述方法通过对所述对多个块的每个块施加反向正交变换而得到执行，该方法包括下述步骤：
a)检测一种正交变换结构，在该结构中一个正交变换被应用到一个给定的块，该正交变换结构为一个场结构和一个帧结构之一；
b)通过利用一种图象结构和所述正交变换结构，产生一种控制信号，所述图象结构是所述场结构和所述帧结构之一；以及
c)向所述解码图象数据的所述给定块沿一个纵向方向施加一个给定结构的低通滤波操作，该给定结构为所述场结构和所述帧结构中的一个并依赖于所述图象结构和所述正交变换结构。
21.根据权利要求20的方法，其特征在于步骤c)中当所述正交变换结构表示所述场结构时，施加所述的场结构的所述低通滤波操作，当所述正交变换结构指示所述帧结构时施加所述的帧结构的所述低通滤波操作。
22.根据权利要求21的方法，其特征在于步骤c)当所述低通滤波器操作延伸经过所述多个块的两个块且所述两个块中的至少一个具有表示所述场结构的所述正交变换结构时，向所述两个块之间的边界施加所述的场结构的低通滤波操作，且当所述的两个块都具有表示所述帧结构的所述正交变换结构时向所述两个块的所述边界施加所述的帧结构的所述低通滤波操作。
23.根据权利要求22的方法，其特征在于步骤c)当所述正交变换结构表示所述帧结构和所述场结构之一时，施加所述场结构的所述低通滤波操作。
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