專利名稱：多模標(biāo)準(zhǔn)解碼器中運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)復(fù)用設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)復(fù)用設(shè)計(jì)方法，特別涉及一種在H.264/AVS多模標(biāo)準(zhǔn)解碼器中的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)(MVP)復(fù)用設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
AVS是中國(guó)第一個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字音視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)，全稱是《信息技術(shù)先進(jìn)音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)》。H.264是由ITU-T和ISO兩個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的有關(guān)視頻編碼專家聯(lián)合組成的視頻聯(lián)合工作組(JVT)開發(fā)制定的一個(gè)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，這兩種標(biāo)準(zhǔn)在編碼效率上較之以往的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)都有了顯著的提高，但是與此同時(shí)硬件實(shí)現(xiàn)解碼的復(fù)雜度也隨之上升，給硬件設(shè)計(jì)帶來(lái)一定的挑戰(zhàn)。
在實(shí)時(shí)的高清視頻解碼運(yùn)算中，需要大量的運(yùn)算邏輯且有大量中間數(shù)據(jù)需要保存和讀取。尤其是要實(shí)現(xiàn)同時(shí)支持AVS及H.264標(biāo)準(zhǔn)的高清解碼器，如果簡(jiǎn)單地將兩個(gè)解碼器疊加，其面積將非常巨大。在這種情況下，如何充分利用標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)性來(lái)實(shí)現(xiàn)解碼器的最大程度復(fù)用就變得越來(lái)越重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種能夠同時(shí)支持AVS及H.264標(biāo)準(zhǔn)的高清解碼器的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)(MVP)復(fù)用設(shè)計(jì)方法。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為一種多模標(biāo)準(zhǔn)解碼器中運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)復(fù)用設(shè)計(jì)方法，其特征在于(1)由固件(firmware)發(fā)送給MVP模塊一個(gè)avs_flag標(biāo)志，作為區(qū)分兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)，能使同一個(gè)模塊處理兩種標(biāo)準(zhǔn)；(2)塊運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)采用分塊(partition)下嵌套子塊(sub-partition)的形式，能兼容兩種標(biāo)準(zhǔn)的算法；(3)取相鄰塊信息模塊中，利用對(duì)幀場(chǎng)自適應(yīng)(MBAFF)標(biāo)志置數(shù)，使兩種不同標(biāo)準(zhǔn)可以進(jìn)行相同處理，完全實(shí)現(xiàn)復(fù)用；(4)取參考宏塊信息的設(shè)計(jì)，并行宏塊(colocatedmacroblock)的所有運(yùn)動(dòng)信息總從參考圖像宏塊運(yùn)動(dòng)信息緩存(reference pictures mbmotion info buffer)中的第一個(gè)參考圖像取，更新時(shí)也總是保存到第一個(gè)參考圖像中，簡(jiǎn)化了存取的邏輯，提高了存取的速度；(5)對(duì)鄰塊數(shù)據(jù)流更新機(jī)制的設(shè)計(jì)，使復(fù)用所需的相鄰塊信息量降至最少，減少了讀外存次數(shù)。
由固件(firmware)發(fā)送給MVP模塊一個(gè)avs_flag標(biāo)志，作為區(qū)分兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)，能使同一個(gè)模塊處理兩種標(biāo)準(zhǔn)。
進(jìn)行塊運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)的主循環(huán)機(jī)制采用分塊(partition)循環(huán)下嵌套按子塊(sub-partition)循環(huán)的雙重循環(huán)形式，能兼容兩種標(biāo)準(zhǔn)的算法。
取相鄰塊信息模塊中，利用對(duì)幀場(chǎng)自適應(yīng)(MBAFF)標(biāo)志置數(shù)，既兼容H.264與AVS的非宏塊級(jí)幀場(chǎng)自適應(yīng)模式，又支持H.264特有的宏塊級(jí)幀場(chǎng)自適應(yīng)模式，使兩種不同標(biāo)準(zhǔn)可以進(jìn)行相同處理，完全實(shí)現(xiàn)復(fù)用。
取參考宏塊信息的設(shè)計(jì)，并行宏塊(colocated macroblock)的所有運(yùn)動(dòng)信息總從參考圖像宏塊運(yùn)動(dòng)信息緩存(reference pictures mb motion info buffer)中的第一個(gè)參考圖像取，更新時(shí)也總是保存到第一個(gè)參考圖像中，簡(jiǎn)化了存取的邏輯，提高了存取的速度。
對(duì)鄰塊數(shù)據(jù)流更新機(jī)制的設(shè)計(jì)，僅更新緊密相鄰的相鄰塊，使復(fù)用所需的相鄰塊信息量降至最少，更新時(shí)僅取右上宏塊對(duì)，僅存左鄰宏塊，減少了讀寫外存次數(shù)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，實(shí)現(xiàn)了H.264與AVS兩種視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)MVP功能的兼容，不僅保證了正確性，且可以大幅度減少解碼器硬件面積。經(jīng)驗(yàn)證，可以減少75％的片上緩存，資源占用情況是單獨(dú)同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的70％，能實(shí)現(xiàn)對(duì)高清圖像的實(shí)時(shí)解碼。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖
實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
一種多模標(biāo)準(zhǔn)解碼器中運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)復(fù)用設(shè)計(jì)方法，包括1.MVP模塊根據(jù)數(shù)據(jù)流的性質(zhì)，可以劃分成輸入模塊、運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)主循環(huán)模塊、塊運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)模塊、取相鄰塊信息模塊、取參考宏塊信息和輸出模塊，其復(fù)用設(shè)計(jì)方法1)輸入模塊包括″讀命令模塊(read cmd fifo)″、″讀殘差信息模塊(read vldfifo)″，它們分別傳送command和殘差信息。在固件(firmware)發(fā)送序列級(jí)信息時(shí)首先發(fā)送一個(gè)avs_flag標(biāo)志，在其后的所有模塊都通過(guò)這個(gè)標(biāo)志來(lái)區(qū)分兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的相異部分，使同一模塊處理兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
2)運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)主循環(huán)模塊因?yàn)樵谡麄€(gè)鳳芯二號(hào)系統(tǒng)劃分時(shí)每個(gè)模塊(例如MVP模塊、IQ模塊等)獨(dú)立完成的最小任務(wù)是一個(gè)宏塊的解碼過(guò)程，而在宏塊中通過(guò)partition和sub-partition會(huì)將模塊劃分成若干個(gè)小塊。AVS中沒(méi)有sub-partition的小塊，也就是說(shuō)沒(méi)有8×8以下的劃分，除此以外和H.264的宏塊劃分是完全一樣的，因此可以將循環(huán)做成partition下嵌套sub-partition的形式，解決AVS沒(méi)有子劃分只要讓AVS忽略子循環(huán)就可以了。這樣設(shè)計(jì)能兼容兩種標(biāo)準(zhǔn)的算法，比設(shè)計(jì)兩套獨(dú)立的循環(huán)機(jī)制減少33％的邏輯單元。
3)塊運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)模塊(block mv prediction)對(duì)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的處理方法基本相同，只不過(guò)AVS在這里的計(jì)算量要大得多，無(wú)需特殊設(shè)計(jì)。
4)取相鄰塊信息模塊(GetNeighborBlkInfoget neighbor block information)只需要在AVS時(shí)將幀場(chǎng)自適應(yīng)標(biāo)志置為0，就可以做到和H.264相同的處理方法。從而，兩種不同標(biāo)準(zhǔn)可以進(jìn)行相同處理，完全實(shí)現(xiàn)復(fù)用，比單獨(dú)設(shè)計(jì)減低了50％的邏輯單元。
5)取參考宏塊信息包括三個(gè)模塊，取圖像級(jí)信息(GetColPicInfo)、取宏塊層信息(getMBColocated)和取塊級(jí)信息(get4x4Colocated)三個(gè)模塊。因?yàn)镠.264中并行參考圖像可以多達(dá)5幀(就其main profile中l(wèi)evel 4.0以上而言)，而AVS中僅僅使用一幀最近解碼的后向參考幀，因此AVS中不存在取并行宏塊時(shí)去尋找它屬于哪幅參考圖像的問(wèn)題。也就是說(shuō)可以不考慮宏塊以上的信息保存的問(wèn)題。所以復(fù)用時(shí)僅僅默認(rèn)成并行宏塊信息總從參考圖像宏塊信息緩存中的第一個(gè)參考圖像取，而更新時(shí)也總是保存到第一個(gè)參考圖像中。這樣設(shè)計(jì)可以簡(jiǎn)化存取的邏輯，提高存取的速度。
6)輸出模塊包括輸出到片外存儲(chǔ)器(memory access)、參考圖像取得模塊(RDR)和環(huán)路濾波器模塊(deblock loop filter)三部分，這三部分兩種標(biāo)準(zhǔn)處理方法基本相同，無(wú)需進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。
2.鄰塊數(shù)據(jù)更新機(jī)制的設(shè)計(jì)，使復(fù)用時(shí)所需保存的相鄰塊的信息量降至最少，沒(méi)有了冗余信息的保存；同時(shí)減小了去讀取外存的次數(shù)。
1)復(fù)用的片內(nèi)緩存大小統(tǒng)計(jì)(1)相鄰塊運(yùn)動(dòng)矢量和參考索引的信息每個(gè)小塊需要保存(也就是要去片外取)的信息39bits×2＝78(bits)；相鄰塊需要保存38×78＝2964(bits)當(dāng)前宏塊對(duì)需要保存32×78＝2496(bits)總共需要2964+2496＝5460(bits)(2)參考列表的信息需要保存當(dāng)前條帶的兩個(gè)列表和參考并行宏塊所在的條帶的兩個(gè)列表，總共需要26×6×2×5×2＝3120(bits)(3)先進(jìn)先出隊(duì)列(fifo)的信息需要至少保存cmd_mvp_fifo27×32＝864(bits)；vld_mvp_fifo32×28＝896(bits)；總共需要864+894＝1760(bits)；(4)總緩存大小為5460+3120+1760＝10340(bits)如果對(duì)AVS與H.264單獨(dú)設(shè)計(jì)片上緩存，那么所需的相鄰塊運(yùn)動(dòng)矢量和參考索引的信息與參考列表的信息要分別保存，總緩存的大小會(huì)是5460*2+3120*1.2+1760＝16424(bits)，
可見復(fù)用之后減少了37％的片上緩存。
2)更新的過(guò)程(1)當(dāng)前宏塊解碼前的初始化過(guò)程將上鄰宏塊對(duì)中的八個(gè)小塊保存到左上鄰宏塊對(duì)的緩存(buffer)中；將右上鄰宏塊對(duì)中的八個(gè)小塊讀入上鄰宏塊對(duì)的緩存(buffer)中；從外存中讀取右上宏塊對(duì)的八個(gè)小塊的信息。
(2)當(dāng)前宏塊解碼完成后將左鄰宏塊中可能用于參考的塊保存到片外；將當(dāng)前解碼塊中需要保存起來(lái)的塊存放到左鄰宏塊的緩存(buffer)中。
在這種更新機(jī)制下，每個(gè)宏塊讀取外存僅僅為4個(gè)小塊的相鄰塊信息(當(dāng)為最左列宏塊時(shí)需要讀8個(gè))，當(dāng)為直接解碼模式時(shí)還需要讀取16個(gè)并行小塊信息。在128位的帶寬下每次讀寫2個(gè)小塊的信息。
因?yàn)槭莾H僅存取與當(dāng)前宏塊″緊密相鄰″的小塊信息，是實(shí)現(xiàn)正確解碼所必需且最少的鄰域信息，比存取一個(gè)宏塊所有16個(gè)小塊減少了75％的信息量，所以相應(yīng)的訪問(wèn)外存的次數(shù)也減至25％。
權(quán)利要求
1.一種多模標(biāo)準(zhǔn)解碼器中運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)復(fù)用設(shè)計(jì)方法，其特征在于(1)由固件(firmware)發(fā)送給MVP模塊一個(gè)avs_flag標(biāo)志，作為區(qū)分兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)，能使同一個(gè)模塊處理兩種標(biāo)準(zhǔn)；(2)塊運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)采用分塊(partition)下嵌套子塊(sub-partition)的形式，能兼容兩種標(biāo)準(zhǔn)的算法；(3)取相鄰塊信息模塊中，利用對(duì)幀場(chǎng)自適應(yīng)(MBAFF)標(biāo)志置數(shù)，使兩種不同標(biāo)準(zhǔn)可以進(jìn)行相同處理，完全實(shí)現(xiàn)復(fù)用；(4)取參考宏塊信息的設(shè)計(jì)，并行宏塊(colocated macroblock)的所有運(yùn)動(dòng)信息總從參考圖像宏塊運(yùn)動(dòng)信息緩存(reference pictures mb motion info buffer)中的第一個(gè)參考圖像取，更新時(shí)也總是保存到第一個(gè)參考圖像中，簡(jiǎn)化了存取的邏輯，提高了存取的速度；(5)對(duì)鄰塊數(shù)據(jù)流更新機(jī)制的設(shè)計(jì)，使復(fù)用所需的相鄰塊信息量降至最少，減少了讀外存次數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的多模標(biāo)準(zhǔn)解碼器中運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)復(fù)用設(shè)計(jì)方法，其特征在于由固件(firmware)發(fā)送給MVP模塊一個(gè)avs_flag標(biāo)志，作為區(qū)分兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)，能使同一個(gè)模塊處理兩種標(biāo)準(zhǔn)。
3.如權(quán)利要求1所述的多模標(biāo)準(zhǔn)解碼器中運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)復(fù)用設(shè)計(jì)方法，其特征在于進(jìn)行塊運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)的主循環(huán)機(jī)制采用分塊(partition)循環(huán)下嵌套按子塊(sub-partition)循環(huán)的雙重循環(huán)形式，能兼容兩種標(biāo)準(zhǔn)的算法。
4.如權(quán)利要求1所述的多模標(biāo)準(zhǔn)解碼器中運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)復(fù)用設(shè)計(jì)方法，其特征在于取相鄰塊信息模塊中，利用對(duì)幀場(chǎng)自適應(yīng)(MBAFF)標(biāo)志置數(shù)，既兼容H.264與AVS的非宏塊級(jí)幀場(chǎng)自適應(yīng)模式，又支持H.264特有的宏塊級(jí)幀場(chǎng)自適應(yīng)模式，使兩種不同標(biāo)準(zhǔn)可以進(jìn)行相同處理，完全實(shí)現(xiàn)復(fù)用。
5.如權(quán)利要求1所述的多模標(biāo)準(zhǔn)解碼器中運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)復(fù)用設(shè)計(jì)方法，其特征在于取參考宏塊信息的設(shè)計(jì)，并行宏塊(colocated macroblock)的所有運(yùn)動(dòng)信息總從參考圖像宏塊運(yùn)動(dòng)信息緩存(reference pictures mb motion info buffer)中的第一個(gè)參考圖像取，更新時(shí)也總是保存到第一個(gè)參考圖像中，簡(jiǎn)化了存取的邏輯，提高了存取的速度。
6.如權(quán)利要求1所述的多模標(biāo)準(zhǔn)解碼器中運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)復(fù)用設(shè)計(jì)方法，其特征在于對(duì)鄰塊數(shù)據(jù)流更新機(jī)制的設(shè)計(jì)，僅更新緊密相鄰的相鄰塊，使復(fù)用所需的相鄰塊信息量降至最少，更新時(shí)僅取右上宏塊對(duì)，僅存左鄰宏塊，減少了讀寫外存次數(shù)。
全文摘要
一種多模標(biāo)準(zhǔn)解碼器中運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)復(fù)用設(shè)計(jì)方法，(1)由固件發(fā)送給MVP模塊一個(gè)avs_flag標(biāo)志；(2)塊運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)采用分塊下嵌套子塊的形式；(3)取相鄰塊信息模塊中，利用對(duì)幀場(chǎng)自適應(yīng)標(biāo)志置數(shù)，使兩種不同標(biāo)準(zhǔn)可以進(jìn)行相同處理，實(shí)現(xiàn)復(fù)用；(4)取參考宏塊信息的設(shè)計(jì)，并行宏塊的所有運(yùn)動(dòng)信息總從參考圖像宏塊運(yùn)動(dòng)信息緩存中的第一個(gè)參考圖像取，更新時(shí)也總是保存到第一個(gè)參考圖像中；(5)對(duì)鄰塊數(shù)據(jù)流更新機(jī)制的設(shè)計(jì)，使復(fù)用所需的相鄰塊信息量降至最少，減少了讀外存次數(shù)。其優(yōu)點(diǎn)在于，實(shí)現(xiàn)了H.264與AVS兩種視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)MVP功能的兼容，不僅保證了正確性，且可以大幅度減少解碼器硬件面積。經(jīng)驗(yàn)證，可以減少75％的片上緩存，資源占用情況是單獨(dú)同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的70％，能實(shí)現(xiàn)對(duì)高清圖像的實(shí)時(shí)解碼。
文檔編號(hào)H04N7/32GK1801941SQ20051006165
公開日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2005年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月18日
發(fā)明者黃晁, 彭聰, 謝朝輝, 徐明亮, 徐濤 申請(qǐng)人:寧波中科集成電路設(shè)計(jì)中心有限公司