介紹

視訊壓縮編碼技術在壓縮率上獲得相當大的成功，此進展也推動了多媒體通訊相關產業的蓬勃發展，然而隨著多媒體應用高度多樣化的需求，使得除了壓縮率之外，視訊壓縮技術的其它功能性也越來越受重視，其中又以抗傳輸錯誤以及可調式視訊編碼尤為重要。鑑於傳統視訊壓縮標準在這些功能性上遭遇相當大的瓶頸，MPEG組織已著手制定未來下一代的視訊壓縮標準：Scalable Video Coding (SVC) [1]，希冀能滿足工業界對多媒體功能性多樣化的需求。可調式影像編碼的目的是使單一壓縮位元串能在不同畫面大小、畫面速度以及畫質下都提供最佳傳輸效能如下(圖一)所示，然而其演算法設計實現上也和以往傳統壓縮系統迥然不同。

《圖一　 可調式影像(SVC)串流處理模型》

SVC於核心演算法上除了繼承之前H.264的封閉式預測結構的階層式雙向預測畫面 (Hierarchical B-frame scheme)，在其開發階段也引進過全新的開放式預測結構的多重層級移動補償式時間濾波 (Multi-level motion-compensated temporal filtering)，這兩種演算法皆可以達成影像撥出速率的可調性並同時提升整體影像壓縮的效率。另外為了達成影像解析度的可調性，SVC採用了一個接近金字塔型的編碼方式(Pyramid coding)，同時為了移除各個不同畫面解析度間的多餘資料，三種畫面層級之間的預測 (Inter-Layer Prediction )工具一起被採用來增進壓縮效率。最後為了讓產生的影像品質也可以具有可調性，也就是說，解碼器端接收到越多位元串資料，就可以讓使用者觀看到越好的影像，SVC提供了三種不同精度的畫面品質可調性。一個完整的SVC編碼器可以如下(圖二)所示，基本上SVC編碼器是建構在原本的H.264/AVC之上，並引進了上述提到支援影像可調性的編碼工具。在SVC編碼器的硬體實現上，有幾個主要的設計要點，分別是晶片的外部記憶體頻寬、晶片的運算量、所需運算時脈數和內部記憶體頻寬。在下文中，我們將整理幾種針對可調式編碼器實現的創新技術及設計概念來解決上面的設計要點，分別是巨集區塊間的Level C+資料重複使用(Level C+ Data Reuse)[3]、畫面層級的資料重複使用 (Frame-Level Data Reuse)[4]和時間和空間上的階層式移動估計(Spatial-temporal Hierarchical motion estimation)[5]。
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