專利名稱：基于多級(jí)并行流水線方式的環(huán)路濾波裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字圖像的編解碼技術(shù)，尤其是一種高性能實(shí)時(shí)視頻處理器中的環(huán)路濾波器，屬于視頻編解碼技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的MPEG和國(guó)際電信聯(lián)盟的h.26x系列的圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)中，采用基于塊的運(yùn)動(dòng)估計(jì)和離散余弦變化，這種編碼方法帶來的問題是，在數(shù)據(jù)塊的相鄰象素間存在邊界效應(yīng)，即塊效應(yīng)。為了減輕圖像編解碼過程中存在的明顯的塊效應(yīng)，提出了許多邊界濾波方式，其中最新的國(guó)際編碼標(biāo)準(zhǔn)MPEG4-part 10/h.264和國(guó)內(nèi)的編碼標(biāo)準(zhǔn)AVS都采用了去塊效應(yīng)的環(huán)路濾波(deblocking loopfilter)方法，顯著的改善了編碼圖像的主觀質(zhì)量。
如圖1所示，為宏塊環(huán)路濾波流程圖，首先計(jì)算待環(huán)路濾波宏塊中各條邊界的邊界強(qiáng)度和邊界闕值，利用計(jì)算得到的邊界強(qiáng)度和闕值對(duì)宏塊亮度數(shù)據(jù)的垂直邊界進(jìn)行濾波，再對(duì)宏塊亮度數(shù)據(jù)的水平邊界進(jìn)行濾波，然后再按照先后順序分別對(duì)宏塊色度數(shù)據(jù)的垂直邊界、水平邊界進(jìn)行濾波，最后將完成垂直、水平邊界濾波后的亮度、色度數(shù)據(jù)輸出。
如圖2所示，為塊垂直/水平濾波邊界圖，宏塊需要濾波的邊界為垂直邊界1(vertical edge)及水平邊界2(horizontal edge)。
由于這種環(huán)路濾波方式一方面需要對(duì)塊數(shù)據(jù)的各個(gè)邊界上的象素點(diǎn)進(jìn)行濾波操作，帶來很大的運(yùn)算量，另一方面，在濾波的過程中需要對(duì)象素值進(jìn)行不規(guī)則的訪問，所以如果采用一般的硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，會(huì)極大的影響整個(gè)濾波的速度，無法完成實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中的圖像實(shí)時(shí)編解碼的要求。
MPEG4-part 10/h.264和AVS標(biāo)準(zhǔn)分別是國(guó)際/內(nèi)的最新視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)提出的解決上述環(huán)路濾波器帶來的復(fù)雜性的方法非常有限，只有幾篇學(xué)術(shù)論文中對(duì)解決這個(gè)問題進(jìn)行了分析和討論，提出一些實(shí)現(xiàn)方式，但有些實(shí)現(xiàn)方法沒有把環(huán)路濾波過程和參考幀存儲(chǔ)過程以及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償過程同時(shí)考慮，局限于實(shí)現(xiàn)環(huán)路濾波算法，缺乏從設(shè)計(jì)圖像編解碼器整體考慮，不利于實(shí)際情況下的設(shè)計(jì)使用，有些方法提出了基于指令字的實(shí)現(xiàn)方式，包括指令存儲(chǔ)和指令解碼過程，適合于軟件加速器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，不適合硬件的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。從而當(dāng)面向?qū)嶋H需求中對(duì)高清晰度圖像的實(shí)時(shí)編解碼處理時(shí)，尤其是目前視頻圖像的處理速度越來越高，這些方法往往因?yàn)橛布?shí)現(xiàn)困難或者代價(jià)太大而不能實(shí)用，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于多級(jí)并行流水線方式的環(huán)路濾波裝置，利用多級(jí)并行流水線結(jié)構(gòu)完成視頻圖像各個(gè)宏塊邊界的環(huán)路濾波，保證圖像編解碼過程中圖像環(huán)路濾波操作的實(shí)時(shí)性，減少訪問外部存儲(chǔ)器的壓力，并且控制了整個(gè)硬件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，從而有利于設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種基于多級(jí)并行流水線方式的環(huán)路濾波裝置，它包括三級(jí)流水線模塊宏塊邊界計(jì)算模塊、垂直/水平濾波模塊及輸出模塊；三級(jí)流水線模塊按流水順序同時(shí)運(yùn)行；所述的宏塊邊界計(jì)算模塊包括濾波邊界強(qiáng)度計(jì)算器、濾波邊界闕值計(jì)算器及先進(jìn)先出數(shù)據(jù)緩存器；所述的濾波邊界強(qiáng)度計(jì)算器及濾波邊界闕值計(jì)算器分別從外部存儲(chǔ)器提取需要濾波宏塊的邊界數(shù)據(jù)，計(jì)算出整個(gè)宏塊中各個(gè)塊的邊界強(qiáng)度及闕值，存入先進(jìn)先出數(shù)據(jù)緩存器；所述的先進(jìn)先出數(shù)據(jù)緩存器按先進(jìn)先出的順序?qū)⒑陦K濾波的邊界強(qiáng)度及闕值輸入到垂直/水平濾波模塊；
所述的垂直/水平濾波模塊包括垂直/水平濾波器、排列器、中間數(shù)據(jù)緩存器、選擇器及環(huán)路濾波控制器；所述的選擇器連接外部存儲(chǔ)器，在環(huán)路濾波控制器的控制下，所述的選擇器提取外部存儲(chǔ)器中需要濾波的宏塊邊界數(shù)據(jù)，存入中間數(shù)據(jù)緩存器；所述的中間數(shù)據(jù)緩存器連接有排列器，該排列器將宏塊邊界數(shù)據(jù)按行列順序排列并依次輸入到垂直/水平濾波器；所述的垂直/水平濾波器在環(huán)路濾波控制器的控制下對(duì)排列器傳來的行列數(shù)據(jù)進(jìn)行垂直/水平邊界濾波，將濾波后的結(jié)果中需要再次濾波的數(shù)據(jù)寫回到中間數(shù)據(jù)緩存器，把已經(jīng)完成濾波的數(shù)據(jù)寫到輸出模塊。
所述的輸出模塊包括輸出數(shù)據(jù)緩存器及寫外存接口；所述的輸出數(shù)據(jù)緩存器存儲(chǔ)從垂直/水平邊界濾波器傳來的已經(jīng)完成濾波的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄懲獯娼涌冢凰龅膶懲獯娼涌谠诃h(huán)路濾波控制器的控制下將完成濾波的數(shù)據(jù)寫到外部存儲(chǔ)器。
整個(gè)裝置分為三級(jí)流水線完成環(huán)路濾波操作第一級(jí)流水線對(duì)將要濾波宏塊各個(gè)濾波邊界的邊界強(qiáng)度以及邊界闕值進(jìn)行計(jì)算；第二級(jí)流水線對(duì)將要濾波宏塊各條濾波邊界進(jìn)行垂直濾波和水平濾波；第三級(jí)流水線把已經(jīng)完成濾波的宏塊數(shù)據(jù)輸出到外部存儲(chǔ)器。通過三級(jí)流水線操作，把環(huán)路濾波操作的各個(gè)過程分配到不同的流水線步驟，即減少了每級(jí)流水線操作的復(fù)雜性，又提高了整個(gè)環(huán)路濾波操作的并行性。
在整個(gè)環(huán)路濾波裝置中，第二級(jí)流水線操作中水平邊界和垂直邊界濾波過程也設(shè)計(jì)為多級(jí)流水線方式，這樣利用兩條并行的流水線結(jié)構(gòu)，完全可以滿足高清晰度視頻實(shí)時(shí)編解碼過程中對(duì)環(huán)路濾波操作的要求。
本發(fā)明通過下列步驟完成對(duì)宏塊邊界的濾波步驟一、在環(huán)路濾波控制器的控制下，選擇器提取外部存儲(chǔ)器中需要濾波的宏塊邊界數(shù)據(jù)，存入中間數(shù)據(jù)緩存器，再通過排列器將宏塊邊界數(shù)據(jù)按行列順序排列，并依次輸入到垂直/水平濾波器；同時(shí)濾波邊界強(qiáng)度計(jì)算器及濾波邊界闕值計(jì)算器分別從外部存儲(chǔ)器提取需要濾波宏塊的邊界數(shù)據(jù)，計(jì)算出整個(gè)宏塊中各個(gè)塊的邊界強(qiáng)度及闕值，存入先進(jìn)先出數(shù)據(jù)緩存器，先進(jìn)先出數(shù)據(jù)緩存器按先進(jìn)先出的順序?qū)K邊界強(qiáng)度及闕值輸入到垂直/水平濾波器。
步驟二、濾波控制器使用上一級(jí)操作計(jì)算的塊邊界濾波強(qiáng)度和邊界闕值對(duì)整個(gè)宏塊邊界濾波，環(huán)路濾波控制器按照塊級(jí)流水線方式控制整個(gè)宏塊邊界的垂直/水平濾波過程；將濾波后的結(jié)果中需要再次濾波的數(shù)據(jù)寫回到中間數(shù)據(jù)緩存器，把已經(jīng)完成濾波的數(shù)據(jù)寫到輸出模塊。
步驟三、完成對(duì)一個(gè)塊數(shù)據(jù)的濾波操作同時(shí)，從中間數(shù)據(jù)緩存器中把下一個(gè)需要濾波的塊邊界的行/列數(shù)據(jù)讀出，按照以上方法依次送入垂直/水平濾波器進(jìn)行濾波操作；步驟四、反復(fù)執(zhí)行步驟二及步驟三的操作，直到完成當(dāng)前整個(gè)宏塊邊界數(shù)據(jù)的過濾；步驟五、在對(duì)當(dāng)前宏塊的各個(gè)塊數(shù)據(jù)濾波同時(shí)，垂直/水平濾波器輸出的最終數(shù)據(jù)寫入輸出數(shù)據(jù)緩存，等待寫外存接口進(jìn)行寫外部存儲(chǔ)器的操作。
本發(fā)明利用多級(jí)并行流水線結(jié)構(gòu)完成視頻圖像各個(gè)宏塊邊界的環(huán)路濾波，同時(shí)考慮到了編解碼器設(shè)計(jì)當(dāng)中的參考幀存儲(chǔ)過程和環(huán)路濾波的實(shí)際接口問題，保證了圖像編解碼過程中圖像環(huán)路濾波操作的實(shí)時(shí)性，減少了訪問外部存儲(chǔ)器的壓力，并且控制了整個(gè)硬件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，從而有利于設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。


圖1宏塊環(huán)路濾波流程圖；圖2塊垂直水平濾波邊界圖；圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4二級(jí)流水水平/垂直邊界濾波器示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步說明第一實(shí)施例一種基于多級(jí)并行流水線方式的環(huán)路濾波裝置及實(shí)現(xiàn)AVS標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)路濾波算法的步驟如圖3所示，一種基于多級(jí)并行流水線方式的環(huán)路濾波裝置，它包括三級(jí)流水線模塊宏塊邊界計(jì)算模塊、垂直/水平濾波模塊及輸出模塊；三級(jí)流水線模塊按流水順序同時(shí)運(yùn)行；所述的宏塊邊界計(jì)算模塊包括濾波邊界強(qiáng)度計(jì)算器、濾波邊界闕值計(jì)算器及FIFO(先進(jìn)先出)數(shù)據(jù)緩存器；所述的濾波邊界強(qiáng)度計(jì)算器及濾波邊界闕值計(jì)算器分別從外部存儲(chǔ)器提取需要濾波宏塊的邊界數(shù)據(jù)，計(jì)算出整個(gè)宏塊中各個(gè)塊的邊界強(qiáng)度及闕值，存入FIFO數(shù)據(jù)緩存器；所述的FIFO數(shù)據(jù)緩存器按先進(jìn)先出的順序?qū)⒑陦K濾波的邊界強(qiáng)度及闕值輸入到垂直/水平濾波模塊；所述的垂直/水平濾波模塊包括垂直/水平濾波器、排列器、中間數(shù)據(jù)緩存器、選擇器及環(huán)路濾波控制器；所述的選擇器連接外部存儲(chǔ)器，在環(huán)路濾波控制器的控制下，所述的選擇器提取外部存儲(chǔ)器中需要濾波的宏塊邊界數(shù)據(jù)，存入中間數(shù)據(jù)緩存器；所述的中間數(shù)據(jù)緩存器連接有排列器，該排列器將宏塊邊界數(shù)據(jù)按行列順序排列并依次輸入到垂直/水平濾波器；所述的垂直/水平濾波器在環(huán)路濾波控制器的控制下對(duì)排列器傳來的行列數(shù)據(jù)進(jìn)行垂直/水平邊界濾波，將濾波后的結(jié)果中需要再次濾波的數(shù)據(jù)寫回到中間數(shù)據(jù)緩存器，把已經(jīng)完成濾波的數(shù)據(jù)寫到輸出模塊。
所述的輸出模塊包括輸出數(shù)據(jù)緩存器及寫外存接口；所述的輸出數(shù)據(jù)緩存器存儲(chǔ)從垂直/水平邊界濾波傳來的已經(jīng)完成濾波的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄懲獯娼涌?；所述的寫外存接口在環(huán)路濾波控制器的控制下將完成濾波的數(shù)據(jù)寫到外部存儲(chǔ)器。
整個(gè)裝置分為三級(jí)流水線完成環(huán)路濾波操作第一級(jí)流水線對(duì)將要濾波宏塊各條濾波邊界的邊界強(qiáng)度以及邊界闕值進(jìn)行計(jì)算；第二級(jí)流水線對(duì)將要濾波宏塊各條濾波邊界進(jìn)行垂直濾波和水平濾波；第三級(jí)流水線把已經(jīng)完成濾波的宏塊數(shù)據(jù)輸出到外部存儲(chǔ)器。通過三級(jí)流水線操作，把環(huán)路濾波操作的各個(gè)過程分配到不同的流水線步驟，即減少了每級(jí)流水線操作的復(fù)雜性，又提高了整個(gè)環(huán)路濾波操作的并行性。
本發(fā)明通過下列步驟實(shí)現(xiàn)AVS標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)路濾波算法步驟一、計(jì)算宏塊中8×8塊數(shù)據(jù)的邊界濾波強(qiáng)度和邊界闕值；步驟二、同時(shí)從外存中讀入需要濾波的左邊、上邊和當(dāng)前塊的數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)放入中間數(shù)據(jù)緩存器；步驟三、當(dāng)前宏塊的塊數(shù)據(jù)、邊界濾波強(qiáng)度和邊界闕值準(zhǔn)備好后，和左邊塊待濾波的數(shù)據(jù)經(jīng)過中間數(shù)據(jù)緩存器，同時(shí)送入數(shù)據(jù)排列器，然后按照行順序依次送入垂直/水平濾波器中；步驟四、垂直/水平濾波器中按流水線結(jié)構(gòu)對(duì)垂直邊界數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，同時(shí)濾波后的數(shù)據(jù)依次寫回到中間數(shù)據(jù)緩存器；步驟五、完成當(dāng)前宏塊的一個(gè)塊數(shù)據(jù)的垂直邊界濾波后，把可以輸出的左邊宏塊的數(shù)據(jù)寫入輸出數(shù)據(jù)緩存器，通知輸出接口進(jìn)行寫外存操作，同時(shí)開始當(dāng)前宏塊的下一個(gè)塊邊界垂直濾波；步驟六、反復(fù)執(zhí)行步驟三、步驟四或步驟五的操作，直到完成所有塊邊界的垂直濾波；步驟七、從中間緩存器中取出上邊和當(dāng)前宏塊邊界中等待水平濾波的數(shù)據(jù)，送入數(shù)據(jù)排列器；步驟八、當(dāng)前宏塊的塊數(shù)據(jù)和上邊待濾波的塊數(shù)據(jù)經(jīng)過中間數(shù)據(jù)緩存器，同時(shí)送入數(shù)據(jù)排列器，然后按照列順序依次送入垂直/水平濾波器；步驟九、垂直/水平濾波器中按流水線結(jié)構(gòu)對(duì)水平邊界數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，同時(shí)濾波后的數(shù)據(jù)依次寫回到中間數(shù)據(jù)緩存器；
步驟十、完成當(dāng)前宏塊的一個(gè)塊的水平邊界濾波后，把上邊宏塊中可以輸出的數(shù)據(jù)寫入輸出數(shù)據(jù)緩存器，通知輸出接口進(jìn)行寫外存操作，同時(shí)開始當(dāng)前宏塊的下一個(gè)塊邊界水平濾波；步驟十一、反復(fù)執(zhí)行步驟八、步驟九或步驟十的操作，直到完成所有塊邊界的水平濾波；步驟十二、按照以上方式完成一幀內(nèi)各個(gè)宏塊的環(huán)路濾波并輸出到外存。
實(shí)施例二一種基于多級(jí)并行流水線方式的環(huán)路濾波裝置及實(shí)現(xiàn)MPEG4-part10/h.264標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)路濾波算法的步驟如圖3所示，一種基于多級(jí)并行流水線方式的環(huán)路濾波裝置，它包括三級(jí)流水線模塊宏塊邊界計(jì)算模塊、垂直/水平濾波模塊及輸出模塊；三級(jí)流水線模塊按流水順序同時(shí)運(yùn)行；所述的宏塊邊界計(jì)算模塊包括濾波邊界強(qiáng)度計(jì)算器、濾波邊界闕值計(jì)算器及FIFO(先進(jìn)先出)數(shù)據(jù)緩存器；所述的濾波邊界強(qiáng)度計(jì)算器及濾波邊界闕值計(jì)算器分別從外部存儲(chǔ)器提取需要濾波宏塊的邊界數(shù)據(jù)，計(jì)算出整個(gè)宏塊中各個(gè)塊的邊界強(qiáng)度及闕值，存入FIFO數(shù)據(jù)緩存器；所述的FIFO數(shù)據(jù)緩存器按先進(jìn)先出的順序?qū)⒑陦K濾波的邊界強(qiáng)度及闕值輸入到垂直/水平濾波模塊；所述的垂直/水平濾波模塊包括垂直/水平濾波器、排列器、中間數(shù)據(jù)緩存器、選擇器及環(huán)路濾波控制器；所述的選擇器連接外部存儲(chǔ)器，在環(huán)路濾波控制器的控制下，所述的選擇器提取外部存儲(chǔ)器中需要濾波的宏塊邊界數(shù)據(jù)，存入中間數(shù)據(jù)緩存器；所述的中間數(shù)據(jù)緩存器連接有排列器，該排列器將宏塊邊界數(shù)據(jù)按行列順序排列并依次輸入到垂直/水平濾波器；所述的垂直/水平濾波器在環(huán)路濾波控制器的控制下對(duì)排列器傳來的行列數(shù)據(jù)進(jìn)行垂直/水平邊界濾波，將濾波后的結(jié)果中需要再次濾波的數(shù)據(jù)寫回到中間數(shù)據(jù)緩存器，把已經(jīng)完成濾波的數(shù)據(jù)寫到輸出模塊。
所述的輸出模塊包括輸出數(shù)據(jù)緩存器及寫外存接口；所述的輸出數(shù)據(jù)緩存器存儲(chǔ)從垂直/水平邊界濾波傳來的已經(jīng)完成濾波的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄懲獯娼涌?；所述的寫外存接口在環(huán)路濾波控制器的控制下將完成濾波的數(shù)據(jù)寫到外部存儲(chǔ)器。
整個(gè)裝置分為三級(jí)流水線完成環(huán)路濾波操作第一級(jí)流水線對(duì)將要濾波宏塊各條濾波邊界的邊界強(qiáng)度以及邊界闕值進(jìn)行計(jì)算；第二級(jí)流水線對(duì)將要濾波宏塊各條濾波邊界進(jìn)行垂直濾波和水平濾波；第三級(jí)流水線把已經(jīng)完成濾波的宏塊數(shù)據(jù)輸出到外部存儲(chǔ)器。通過三級(jí)流水線操作，把環(huán)路濾波操作的各個(gè)過程分配到不同的流水線步驟，即減少了每級(jí)流水線操作的復(fù)雜性，又提高了整個(gè)環(huán)路濾波操作的并行性。
如圖4所示，在整個(gè)環(huán)路濾波裝置中，第二級(jí)流水線操作中水平邊界和垂直邊界濾波過程也設(shè)計(jì)為多級(jí)流水線方式，這樣利用兩條并行的流水線結(jié)構(gòu)，完全可以滿足高清晰度視頻實(shí)時(shí)編解碼過程中對(duì)環(huán)路濾波操作的要求。
本發(fā)明通過下列步驟實(shí)現(xiàn)MPEG4-part 10/h.264標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)路濾波算法步驟一、計(jì)算宏塊中4×4塊數(shù)據(jù)的邊界濾波強(qiáng)度和邊界闕值；和AVS標(biāo)準(zhǔn)相比，需要濾波的塊數(shù)多，但是需要的中間緩存器的大小會(huì)減小；步驟二、同時(shí)從外存中讀入需要濾波的左邊、上邊和當(dāng)前塊的數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)放入中間數(shù)據(jù)緩存器；步驟三、當(dāng)前宏塊的塊數(shù)據(jù)、邊界濾波強(qiáng)度和邊界闕值準(zhǔn)備好后，和左邊塊待濾波的數(shù)據(jù)經(jīng)過中間數(shù)據(jù)緩存器，同時(shí)送入數(shù)據(jù)排列器，然后按照行順序依次送入垂直/水平濾波器中；步驟四、垂直/水平濾波器中按流水線結(jié)構(gòu)對(duì)垂直邊界數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，同時(shí)濾波后的數(shù)據(jù)依次寫回到中間數(shù)據(jù)緩存器；步驟五、完成當(dāng)前宏塊的一個(gè)塊數(shù)據(jù)的垂直邊界濾波后，把可以輸出的左邊宏塊的數(shù)據(jù)寫入輸出數(shù)據(jù)緩存器，通知輸出接口進(jìn)行寫外存操作，同時(shí)開始當(dāng)前宏塊的下一個(gè)塊邊界垂直濾波；步驟六、反復(fù)執(zhí)行步驟三、步驟四或步驟五的操作，直到完成所有塊邊界的垂直濾波；步驟七、從中間緩存器中取出上邊和當(dāng)前宏塊邊界中等待水平濾波的數(shù)據(jù)，送入數(shù)據(jù)排列器；步驟八、當(dāng)前宏塊的塊數(shù)據(jù)和上邊待濾波的塊數(shù)據(jù)經(jīng)過中間數(shù)據(jù)緩存器，同時(shí)送入數(shù)據(jù)排列器，然后按照列順序依次送入垂直/水平濾波器；步驟九、垂直/水平濾波器中按流水線結(jié)構(gòu)對(duì)水平邊界數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，同時(shí)濾波后的數(shù)據(jù)依次寫回到中間數(shù)據(jù)緩存器；步驟十、完成當(dāng)前宏塊的一個(gè)塊的水平邊界濾波后，把上邊宏塊中可以輸出的數(shù)據(jù)寫入輸出數(shù)據(jù)緩存器，通知輸出接口進(jìn)行寫外存操作，同時(shí)開始當(dāng)前宏塊的下一個(gè)塊邊界水平濾波；步驟十一、反復(fù)執(zhí)行步驟八、步驟九或步驟十的操作，直到完成所有塊邊界的水平濾波；步驟十二、按照以上方式完成一幀內(nèi)各個(gè)宏塊的環(huán)路濾波并輸出到外存。
本發(fā)明利用多級(jí)并行流水線結(jié)構(gòu)完成視頻圖像各個(gè)宏塊邊界的環(huán)路濾波，保證了圖像編解碼過程中圖像環(huán)路濾波操作的實(shí)時(shí)性，減少了訪問外部存儲(chǔ)器的壓力，并且控制了整個(gè)硬件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，從而有利于設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。
最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種基于多級(jí)并行流水線方式的環(huán)路濾波裝置，它包括宏塊邊界計(jì)算模塊、垂直/水平濾波模塊及輸出模塊，其特征在于，所述的宏塊邊界計(jì)算模塊與垂直/水平濾波模塊為并行流水線結(jié)構(gòu)，按流水順序同時(shí)運(yùn)行；所述的宏塊邊界計(jì)算模塊從外部存儲(chǔ)器提取需要濾波宏塊的邊界數(shù)據(jù)，計(jì)算出整個(gè)宏塊中各個(gè)塊的邊界強(qiáng)度及闕值，并輸入到垂直/水平濾波模塊；所述的垂直/水平濾波模塊包括垂直/水平濾波器、排列器、中間數(shù)據(jù)緩存器、選擇器及環(huán)路濾波控制器；所述的選擇器連接外部存儲(chǔ)器，在環(huán)路濾波控制器的控制下，該選擇器提取外部存儲(chǔ)器中需要濾波的宏塊邊界數(shù)據(jù)，存入中間數(shù)據(jù)緩存器，再通過排列器將宏塊邊界數(shù)據(jù)按行列順序排列，并依次輸入到垂直/水平濾波器；所述的垂直/水平濾波器在環(huán)路濾波控制器的控制下利用宏塊邊界計(jì)算模塊傳來的宏塊濾波的邊界強(qiáng)度及闕值，對(duì)行列數(shù)據(jù)進(jìn)行垂直/水平邊界濾波，將濾波后的結(jié)果中需要再次濾波的數(shù)據(jù)寫回到中間數(shù)據(jù)緩存器，把已經(jīng)完成濾波的數(shù)據(jù)寫到輸出模塊。所述的輸出模塊將完成濾波的數(shù)據(jù)寫到外部存儲(chǔ)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多級(jí)并行流水線方式的環(huán)路濾波裝置，其特征在于所述的宏塊邊界計(jì)算模塊包括濾波邊界強(qiáng)度計(jì)算器及濾波邊界闕值計(jì)算器，所述的濾波邊界強(qiáng)度計(jì)算器及濾波邊界闕值計(jì)算器分別計(jì)算出整個(gè)宏塊中各個(gè)塊的邊界強(qiáng)度及闕值，并輸入到垂直/水平濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于多級(jí)并行流水線方式的環(huán)路濾波裝置，其特征在于所述的宏塊邊界計(jì)算模塊還包括一個(gè)數(shù)據(jù)緩存器，所述的數(shù)據(jù)緩存器接收并緩存濾波邊界強(qiáng)度計(jì)算器及濾波邊界闕值計(jì)算器傳來的宏塊濾波的邊界強(qiáng)度及闕值，并將其輸入到垂直/水平濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多級(jí)并行流水線方式的環(huán)路濾波裝置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)緩存器，為先進(jìn)先出數(shù)據(jù)緩存器；所述的先進(jìn)先出數(shù)據(jù)緩存器按先進(jìn)先出的順序?qū)⒑陦K濾波的邊界強(qiáng)度及闕值輸入到垂直/水平濾波模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一所述的基于多級(jí)并行流水線方式的環(huán)路濾波裝置，其特征在于所述的輸出模塊包括輸出數(shù)據(jù)緩存器及寫外存接口；所述的輸出數(shù)據(jù)緩存器存儲(chǔ)從垂直/水平邊界濾波傳來的已經(jīng)完成濾波的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄懲獯娼涌?；所述的寫外存接口在環(huán)路濾波控制器的控制下將完成濾波的數(shù)據(jù)寫到外部存儲(chǔ)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一所述的基于多級(jí)并行流水線方式的環(huán)路濾波裝置，其特征在于所述的垂直/水平濾波器為二級(jí)流水線水平/垂直邊界濾波器，它包括濾波條件判決器模塊及濾波計(jì)算器模塊；二級(jí)流水線模塊按流水順序同時(shí)運(yùn)行；所述的濾波條件判決器模塊包括濾波條件判決器及數(shù)據(jù)緩存器，所述的濾波條件判決器接收排列器傳來的行列數(shù)據(jù)、先進(jìn)先出數(shù)據(jù)緩存器傳來的宏塊濾波的邊界強(qiáng)度及闕值，計(jì)算出邊界濾波判決條件，決定將要進(jìn)行濾波操作的邊界象素點(diǎn)，并把邊界象素點(diǎn)通過數(shù)據(jù)緩存器輸入到下級(jí)流水線進(jìn)行濾波；所述的濾波計(jì)算模塊包括濾波計(jì)算器，其對(duì)各個(gè)象素點(diǎn)進(jìn)行濾波計(jì)算，并將濾波計(jì)算后的象素點(diǎn)輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于多級(jí)并行流水線方式的環(huán)路濾波裝置，其特征在于所述的濾波條件判決器又分為兩級(jí)或兩級(jí)以上的流水線模塊，兩級(jí)或兩級(jí)以上的流水線模塊按流水順序同時(shí)運(yùn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于多級(jí)并行流水線方式的環(huán)路濾波裝置，其特征在于所述的濾波計(jì)算器又分為兩級(jí)或兩級(jí)以上的流水線模塊，兩級(jí)或兩級(jí)以上的流水線模塊按流水順序同時(shí)運(yùn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于多級(jí)并行流水線方式的環(huán)路濾波裝置，將計(jì)算整個(gè)宏塊邊界強(qiáng)度、邊界閾值的過程和對(duì)整個(gè)宏塊邊界進(jìn)行濾波的過程分成兩級(jí)流水線操作；對(duì)整個(gè)宏塊邊界濾波的過程按照塊級(jí)流水線方式依次對(duì)各個(gè)塊數(shù)據(jù)邊界進(jìn)行濾波；需要濾波的塊邊界的每行/列數(shù)據(jù)依次送入一個(gè)多級(jí)流水垂直/水平濾波器進(jìn)行濾波，獲得濾波后的行/列數(shù)據(jù)；當(dāng)前宏塊的各個(gè)塊數(shù)據(jù)濾波的同時(shí)，已經(jīng)完成濾波的數(shù)據(jù)進(jìn)行寫外部存儲(chǔ)器的操作。本發(fā)明利用多級(jí)并行流水線完成視頻圖像各個(gè)宏塊邊界的環(huán)路濾波，提高了濾波速度，減少了訪問外部存儲(chǔ)器的壓力，保證了圖像編解碼過程中圖像環(huán)路濾波操作的實(shí)時(shí)性，并且控制了整個(gè)硬件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，從而有利于設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H04N7/50GK1589032SQ20041007020
公開日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月30日
發(fā)明者解曉東, 吳迪, 賈惠柱, 生濱, 鄭俊浩, 張鵬, 鄧?yán)? 張力, 張幀睿, 王忠立, 高文 申請(qǐng)人:聯(lián)合信源數(shù)字音視頻技術(shù)(北京)有限公司