專利名稱：Mpeg-4視頻并行編碼中的形狀自適應(yīng)的啟發(fā)式數(shù)據(jù)劃分方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻數(shù)據(jù)壓縮中的并行編碼領(lǐng)域，特別涉及MPEG-4視頻并行編碼中的一種形狀自適應(yīng)啟發(fā)式數(shù)據(jù)劃分方法。
背景技術(shù)：
目前，視頻并行編碼中的數(shù)據(jù)劃分一般采取傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)劃分方式，但傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)劃分方式容易造成處理器負(fù)載嚴(yán)重不均(圖4)；由于MPEG-4具有基于形狀編碼的特點(diǎn)，一些研究人員提出了基于形狀的數(shù)據(jù)劃分方式(圖3)，這種方式在計(jì)算VOP中需編碼宏塊的數(shù)目后，直接將宏塊按順序平均分配給相應(yīng)的處理器，這種方式所劃分出的數(shù)據(jù)子區(qū)域形狀各異，需要各個(gè)處理器存儲(chǔ)大量的重疊數(shù)據(jù)，因此加重了處理器的負(fù)擔(dān)。整個(gè)系統(tǒng)的性能也因此降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種啟發(fā)式的數(shù)據(jù)劃分方法，該方法不僅能使各處理器的負(fù)載基本均衡，還使得所需存儲(chǔ)的重疊數(shù)據(jù)最少，從而整個(gè)系統(tǒng)的性能有所提高。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，MPEG-4視頻并行編碼中的形狀自適應(yīng)的啟發(fā)式數(shù)據(jù)劃分方法包括步驟根據(jù)處理器的互連方式，選擇采用啟發(fā)式的數(shù)據(jù)劃分算法1或啟發(fā)式的數(shù)據(jù)劃分算法2；并根據(jù)相應(yīng)算法確定的規(guī)則，啟發(fā)式地將VOP數(shù)據(jù)劃分成與處理器數(shù)目相同的多個(gè)子區(qū)域。
本發(fā)明根據(jù)MPEG-4基于形狀編碼的特點(diǎn)，采用啟發(fā)式的數(shù)據(jù)劃分方法，優(yōu)化VOP數(shù)據(jù)在各處理器的分配，使各個(gè)處理器間的負(fù)載相對(duì)平衡，且所需存儲(chǔ)的重疊數(shù)據(jù)最少，降低數(shù)據(jù)傳遞的時(shí)間，以提高整個(gè)視頻并行編碼系統(tǒng)的效率。


圖1是本發(fā)明算法1的劃分結(jié)果；圖2是本發(fā)明算法2的劃分結(jié)果；圖3是基于形狀的數(shù)據(jù)劃分結(jié)果；圖4是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)劃分結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是根據(jù)處理器的互連方式，采用不同的啟發(fā)式的數(shù)據(jù)劃分算法。
首先，假設(shè)可用于VOP編碼的處理器共有T個(gè)，則對(duì)于需數(shù)據(jù)劃分的區(qū)域，以該區(qū)域的宏塊行或宏塊列作為數(shù)據(jù)劃分的最小單位，使得劃分出的兩個(gè)區(qū)域均為矩形，且所包含的需編碼的宏塊數(shù)目的比例最接近于T/2∶T/2+1(T為奇數(shù))或T/2∶T/2(T為偶數(shù))，然后再對(duì)劃分出的區(qū)域繼續(xù)執(zhí)行該算法，直至每一個(gè)處理器都被劃分給一塊區(qū)域進(jìn)行并行編碼處理。這樣，該算法所劃分出的各個(gè)區(qū)域中所需編碼的宏塊數(shù)目基本相同，且整個(gè)系統(tǒng)所需存儲(chǔ)的重疊數(shù)據(jù)最少。
若處理器采用總線方式相連，采用算法1，結(jié)果如圖1所示，具體過(guò)程如下1、根據(jù)ALPHA平面信息，由數(shù)組MB
存儲(chǔ)該VOP中標(biāo)準(zhǔn)宏塊和邊界宏塊的分布，其中值1表示為需編碼宏塊(包含標(biāo)準(zhǔn)宏塊和邊界宏塊)，值0表示為透明宏塊。由圖1知，總的需編碼宏塊的數(shù)目為32。可用的處理器為P
，T＝8；2、由于列2，3，4為空白列，連續(xù)空白列的數(shù)目超過(guò)了規(guī)定的閾值，所以根據(jù)空白列進(jìn)行劃分，整個(gè)VOP劃分為以列2，3，4等為界劃分為兩個(gè)部分A和B，兩側(cè)需編碼的宏塊數(shù)目比例為7∶9，則9個(gè)處理器以4∶5的比例分別用以處理相應(yīng)的子區(qū)域A和B。其中P
用以處理子區(qū)域A，P[4..8]用以處理子區(qū)域B
3、將區(qū)域A和B縮為緊密矩形4、對(duì)區(qū)域A進(jìn)行類似劃分，直至每個(gè)劃分的區(qū)域都分配給一個(gè)處理器5、對(duì)區(qū)域B進(jìn)行類似劃分，直至每個(gè)劃分的區(qū)域都分配給一個(gè)處理器若處理器以2維網(wǎng)格方式互聯(lián)，采用算法2，如圖2所示，過(guò)程如下1、同算法1，其中tm＝3，tn＝3，可用的處理器為P
。
2、由于列0，1與剩下的列中的需編碼宏塊數(shù)目比例為7∶9，是最接近于1∶2的，所以在列1和列2處將整個(gè)區(qū)域劃分為兩個(gè)子區(qū)域A和B(注意連續(xù)空白列的數(shù)目未超過(guò)其閾值，所以沒(méi)有根據(jù)空白列進(jìn)行劃分)。其中P
用以處理子區(qū)域A，P[1..2]
用以處理子區(qū)域B。
3、將區(qū)域A和B縮為緊密矩形4、tm＝0，tn＝0..2，對(duì)區(qū)域A進(jìn)行水平劃分，a)由于在本區(qū)域中，行0，1中的需編碼宏塊的數(shù)目與剩下的行中需編碼宏塊數(shù)目的比例為1∶2，所以在行1與行2間將區(qū)域A劃分為區(qū)域C和D。
b)對(duì)于區(qū)域C，tm＝0，tn＝0，劃分完成，由處理器P00處理區(qū)域Cc)對(duì)于區(qū)域D，tm＝0，tn＝1..2，；由于tn＞tm，進(jìn)行水平劃分。由于行2和行3中需編碼宏塊的數(shù)目與剩下的行中需編碼宏塊的數(shù)目接近于1∶1，所以在行3和行4間將區(qū)域D劃分為子區(qū)域E和F。
d)對(duì)于子區(qū)域E，由于tm＝0，tn＝1，由P01負(fù)責(zé)處理；對(duì)于子區(qū)域F，tm＝0，tn＝2，由P02負(fù)責(zé)處理。至此，區(qū)域A的劃分完成5.tm＝1..2，tn＝0..2，對(duì)區(qū)域B進(jìn)行水平劃分。過(guò)程同上。
表1為形狀自適應(yīng)的啟發(fā)式數(shù)據(jù)劃分算法與原有劃分算法比較結(jié)果。
表1 劃分算法的比較結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種MPEG-4視頻并行編碼中的形狀自適應(yīng)的啟發(fā)式數(shù)據(jù)劃分方法，包括步驟根據(jù)處理器的互連方式，選擇采用啟發(fā)式的數(shù)據(jù)劃分算法1或啟發(fā)式的數(shù)據(jù)劃分算法2；并根據(jù)相應(yīng)算法確定的規(guī)則，啟發(fā)式地將VOP數(shù)據(jù)劃分成與處理器數(shù)目相同的多個(gè)子區(qū)域。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于當(dāng)處理器為總線方式互連，所述啟發(fā)式的數(shù)據(jù)劃分算法1包括步驟根據(jù)可用于編碼本區(qū)域的處理器個(gè)數(shù)T，將VOP數(shù)據(jù)垂直或水平地劃分為兩個(gè)子區(qū)域，兩個(gè)子區(qū)域所包含的需編碼的宏塊數(shù)目的比例最接近于T/2∶T/2+1(T為奇數(shù))或T/2∶T/2(T為偶數(shù))；再把每個(gè)子區(qū)域遞歸劃分為2個(gè)更小的區(qū)域；直至每個(gè)子區(qū)域所分配給的處理器數(shù)目為1。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于當(dāng)處理器為2維網(wǎng)格方式互連，所述啟發(fā)式的數(shù)據(jù)劃分算法2包括步驟根據(jù)處理器的布局，將VOP數(shù)據(jù)啟發(fā)式的交替劃分為與處理器數(shù)目相同的多個(gè)子區(qū)域，但當(dāng)用于處理本區(qū)域的處理器陣列的行數(shù)大于列數(shù)時(shí)，該區(qū)域選擇水平劃分，反之，就選擇豎直劃分；完全劃分后的子區(qū)域的分布與處理器陣列的分布基本相同。
全文摘要
一種MPEG－4視頻并行編碼中的形狀自適應(yīng)的啟發(fā)式數(shù)據(jù)劃分方法，包括步驟根據(jù)處理器的互連方式，選擇采用啟發(fā)式的數(shù)據(jù)劃分算法1或啟發(fā)式的數(shù)據(jù)劃分算法2；并根據(jù)相應(yīng)算法確定的規(guī)則，啟發(fā)式地將VOP數(shù)據(jù)劃分成與處理器數(shù)目相同的多個(gè)子區(qū)域。本發(fā)明根據(jù)MPEG－4基于形狀編碼的特點(diǎn)，采用啟發(fā)式的數(shù)據(jù)劃分方法，優(yōu)化VOP數(shù)據(jù)在各處理器的分配，使各個(gè)處理器間的負(fù)載相對(duì)平衡，且所需存儲(chǔ)的重疊數(shù)據(jù)最少，降低數(shù)據(jù)傳遞的時(shí)間，以提高整個(gè)視頻并行編碼系統(tǒng)的效率。
文檔編號(hào)H04N7/26GK1482808SQ02143130
公開日2004年3月17日 申請(qǐng)日期2002年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月13日
發(fā)明者寧華, 李錦濤, 黃晁, 林守勛, 寧 華 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所