專利名稱：一種avs幀內(nèi)模式?jīng)Q策方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字視頻編解碼技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種AVS幀內(nèi)模式?jīng)Q策方法和裝置。
背景技術(shù)：
為了適應(yīng)現(xiàn)代數(shù)字電視廣播、 數(shù)字存儲(chǔ)媒體、網(wǎng)絡(luò)流媒體、多媒體通信等對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像的壓縮的高標(biāo)準(zhǔn)需求，我國(guó)自主創(chuàng)新研發(fā)的第二代信源編碼AVS(Advanced coding ofaudio and vide)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生，其相對(duì)較低復(fù)雜度和突出的編碼性能成為數(shù)字媒體里領(lǐng)域的一支極具競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的力量。在視頻壓縮領(lǐng)域?yàn)橄臻g冗余度H. 264/AVC標(biāo)準(zhǔn)首先將空域多方向幀內(nèi)預(yù)測(cè)引入應(yīng)用，收到了良好空間壓縮效果。AVS標(biāo)準(zhǔn)同樣引入了幀內(nèi)預(yù)測(cè)算法，但是AVS標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)H. 264/AVC采取了更大的8X8預(yù)測(cè)塊，并運(yùn)用了較少的預(yù)測(cè)模式進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)。盡管如此，在各種幀內(nèi)模式存在的情況下，編碼過程中依然要從眾多模式中選出最優(yōu)的編碼模式以達(dá)到最優(yōu)的編碼效果，這樣，幀內(nèi)模式?jīng)Q策就成為研究的熱點(diǎn)。目前主要的幀內(nèi)模式?jīng)Q策方法主要是基于絕對(duì)差值和(SAD)和率失真優(yōu)化(RDO)等策略，在性能上率失真優(yōu)化(RDO)的方法相比于絕對(duì)差值和(SAD)會(huì)帶了平均O. 5db左右的增益，但是優(yōu)越的決策性能需要相對(duì)復(fù)雜的計(jì)算復(fù)雜度，研究者為解決這一問題大致的策略有，其一是減少選擇的模式數(shù)目，其二是簡(jiǎn)化率失真計(jì)算模型，對(duì)失真和碼率采用近似計(jì)算等方法。但是這樣的方法僅僅是單純地從提升性能優(yōu)化算法的角度出發(fā)，并沒有考慮到實(shí)際應(yīng)用中的對(duì)硬件可實(shí)現(xiàn)性帶來的沖擊。導(dǎo)致理論創(chuàng)新難以更好更廣泛地應(yīng)用于技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域之中去。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于如何在保證客觀高質(zhì)量性能的情況下，大大降低裝置的復(fù)雜度。為了解決以上問題，本發(fā)明公開了一種AVS幀內(nèi)模式?jīng)Q策裝置，包括幀內(nèi)模式?jīng)Q策調(diào)度控制模塊，用于幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊、率失真代價(jià)計(jì)算及模式?jīng)Q策模塊、幀內(nèi)模式?jīng)Q策輸出模塊的輸入、命令控制和功能調(diào)度、模式?jīng)Q策和數(shù)據(jù)輸出，這樣一系列的處理流程的控制；幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊，用于產(chǎn)生每一個(gè)數(shù)據(jù)塊的每一個(gè)模式下對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，以便進(jìn)入率失真優(yōu)化流水線，此模塊用重構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)；率失真代價(jià)計(jì)算及模式?jīng)Q策模塊，用于計(jì)算各個(gè)模式的率失真代價(jià)，同時(shí)進(jìn)行幀內(nèi)模式?jīng)Q策，結(jié)果輸出到幀內(nèi)模式?jīng)Q策輸出模塊；幀內(nèi)模式?jīng)Q策輸出模塊，本模塊用于輸出最優(yōu)模式的模式信息，以及重構(gòu)數(shù)據(jù)、熵編碼息。進(jìn)一步，作為一種優(yōu)選，所述的幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊，包括預(yù)測(cè)部分、數(shù)據(jù)更新維護(hù)兩大部分；預(yù)測(cè)部分支持亮度5種模式，色度4種模式的預(yù)測(cè)；包括幀內(nèi)預(yù)測(cè)控制模塊、預(yù)處理濾波模塊、以及六種預(yù)測(cè)模式對(duì)應(yīng)的模塊；數(shù)據(jù)更新維護(hù)部分包括一個(gè)64X480bits亮度Y色度UV數(shù)據(jù)依次存儲(chǔ)的行緩存模塊，一個(gè)8X17bits的列緩存，兩8X9bits的列緩存模塊；先經(jīng)過數(shù)據(jù)更新模塊，再經(jīng)過行列緩存，再經(jīng)過預(yù)處理濾波模塊再進(jìn)入某一種模式的預(yù)測(cè)模塊中，幀內(nèi)預(yù)測(cè)控制模塊用于過程中的控制。進(jìn)一步，作為一種優(yōu)選，所述的率失真代價(jià)計(jì)算及模式?jīng)Q策模塊在硬件設(shè)計(jì)中采用高效5級(jí)流水線結(jié)構(gòu)，包括順序連接的水平DCT模塊、垂直DCT和量化模塊、逆量化和逆水平DCT模塊、逆垂直DCT模塊、zigzag掃描模塊、熵編碼模塊、代價(jià)計(jì)算及模式?jīng)Q策模塊。同時(shí)本發(fā)明還公開了一種AVS幀內(nèi)模式?jīng)Q策方法，包括步驟一、幀內(nèi)預(yù)測(cè)獲取每一種模式下的幀內(nèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，此步驟針對(duì)AVS所有幀內(nèi) 預(yù)測(cè)模式，包括所有色度塊與亮度塊；步驟二、確定流水線調(diào)度策略，采用5級(jí)流水方案，優(yōu)先調(diào)度亮度塊進(jìn)行流水，為解決幀內(nèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)塊之間的數(shù)據(jù)依賴造成的流水線中斷的問題，將色度塊的處理插入亮度塊調(diào)度間隙中，同時(shí)針對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)塊的模式，采取可用模式提前進(jìn)行流水的策略；步驟
三、基于率失真代價(jià)模型，計(jì)算率失真代價(jià)，首先將幀內(nèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)位置的原始像素做差的出殘差數(shù)據(jù)，然后針對(duì)殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行整數(shù)離散余弦變換、量化、反量化、反變換后與原始像素值求和得出失真D ;同時(shí)對(duì)量化系數(shù)進(jìn)行zigzag掃描，熵編碼得到預(yù)測(cè)像素塊的碼率R ;根據(jù)得到的失真和碼率信息計(jì)算得到率失真代價(jià)；步驟四、幀內(nèi)模式?jīng)Q策與緩存數(shù)據(jù)更新，比較經(jīng)過計(jì)算得到的每個(gè)幀內(nèi)模式對(duì)應(yīng)的率失真代價(jià)，確定當(dāng)前數(shù)據(jù)塊最優(yōu)預(yù)測(cè)模式，并將當(dāng)前塊最優(yōu)模式下的最右邊和最下邊的重構(gòu)像素?cái)?shù)據(jù)更新到對(duì)應(yīng)的行緩存和列緩存相應(yīng)位置，為后面的將要處理的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行參考數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。進(jìn)一步，作為一種優(yōu)選，所述幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元支持亮度塊的水平模式、垂直模式、直流模式、左下對(duì)角模式和右下對(duì)角模式5種模式，色度塊的水平模式、垂直模式、直流模式和平面模式4種模式。進(jìn)一步，作為一種優(yōu)選，所述流水線調(diào)度策略中，數(shù)據(jù)依賴性僅存在于亮度塊的各個(gè)塊之間，所以先針對(duì)亮度塊的各種模式進(jìn)行調(diào)度，將色度塊模式插入亮度塊流水間隙中，與此同時(shí)將不依賴前一亮度塊的亮度模式處理插入流水間隙中，進(jìn)一步優(yōu)化流水策略。進(jìn)一步，作為一種優(yōu)選，所述的率失真代價(jià)計(jì)算步驟中某種模式下數(shù)據(jù)塊的失真D和碼率R的計(jì)算均為為高效流水算法，計(jì)算失真D具體步驟包括水平DCT、垂直DCT、量化、反量化、逆水平DCT、逆垂直DCT、重構(gòu)數(shù)據(jù)生成、失真D的計(jì)算；計(jì)算碼率R具體步驟包括水平DCT、垂直DCT、量化、N路并行的z igzag掃描方法、N路并行熵編碼和bit數(shù)目統(tǒng)計(jì)、碼率R的獲得。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較有如下優(yōu)勢(shì)通過算法級(jí)優(yōu)化將算法改造成硬件可實(shí)現(xiàn)的算法，在保證性能的前提下，大幅降低編碼器硬件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，綜合考慮了算法和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法；打破幀內(nèi)預(yù)測(cè)自身的數(shù)據(jù)依賴性，優(yōu)化了流水線調(diào)度策略，是流水線不因?yàn)閿?shù)據(jù)依賴而被迫中斷，大幅提高流水線效率；合理劃分了模塊處理單元，提高電路的并行度，從而提高了電路的處理能力和速度，實(shí)現(xiàn)了一種AVS幀內(nèi)模式?jīng)Q策高性能裝置；本發(fā)明的轉(zhuǎn)置具有良好的可靠性，在低帶寬環(huán)境中維持較高的編碼質(zhì)量，滿足實(shí)時(shí)性要求，在帶寬充足的環(huán)境下能夠表現(xiàn)出高質(zhì)量的視頻圖像壓縮質(zhì)量；另外本裝置可以為幀間模式?jīng)Q策提供良好的思路與方法。


當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，其中圖I是幀內(nèi)模式?jīng)Q策裝置結(jié)構(gòu)圖；圖2是幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊結(jié)構(gòu)圖；圖3是幀內(nèi)預(yù)測(cè)行緩存和列緩存組織圖；圖4是率失真代價(jià)計(jì)算及模式?jīng)Q策模塊結(jié)構(gòu)圖；圖5是本發(fā)明幀內(nèi)模式?jīng)Q策算法流程圖；圖6是幀內(nèi)模式?jīng)Q策流水線調(diào)度策略圖。
具體實(shí)施例方式以下參照?qǐng)D1-6對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。為使上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。參照?qǐng)D1，為本發(fā)明的幀內(nèi)模式?jīng)Q策裝置結(jié)構(gòu)圖，該裝置包括幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊100，率失真代價(jià)計(jì)算及模式?jīng)Q策模塊101，幀內(nèi)模式?jīng)Q策輸出模塊102和幀內(nèi)模式?jīng)Q策調(diào)度控制模塊103。幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊100，用于生成每一種模式的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、更新行緩存201和列緩存202中的重構(gòu)數(shù)據(jù)。100與幀內(nèi)模式據(jù)側(cè)輸出模塊102以及率失真代價(jià)計(jì)算及模式?jīng)Q策模101相連，從102獲取重構(gòu)數(shù)據(jù)，將每一種模式的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)輸出給101。率失真代價(jià)計(jì)算及模式?jīng)Q策模塊101，用于進(jìn)行每一種模式下的率失真代價(jià)計(jì)算并從各種可用模式中決策出最優(yōu)模式，它與幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊100、幀內(nèi)模式?jīng)Q策輸出模塊102相連，從100獲取預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，將最優(yōu)模式和最優(yōu)模式下的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)輸出給102。幀內(nèi)模式?jīng)Q策輸出模塊102與率失真代價(jià)計(jì)算及模式?jīng)Q策模塊101、幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊100相連。用于最優(yōu)模式的相關(guān)信息的輸出。幀內(nèi)模式?jīng)Q策調(diào)度控制模塊103與所有其他模塊均有控制線相連，為整個(gè)裝置的調(diào)度控制單元，決定了整個(gè)裝置的工作流程和流水策略。參照?qǐng)D2，為本發(fā)明的幀內(nèi)模式?jīng)Q策裝置子模塊幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，圖中帶箭頭的實(shí)線為數(shù)據(jù)線，帶箭頭的虛線為控制線。數(shù)據(jù)更新模塊200獲取重構(gòu)數(shù)據(jù)信息后要針對(duì)行緩存201和列緩存202中的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。預(yù)處理濾波模塊203它與緩存201、202相連，從行列緩存中獲取當(dāng)前塊的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行預(yù)處理濾波操作，目的是便于下一步針對(duì)具體模式進(jìn)行預(yù)測(cè)操作；同時(shí)也與205至210模塊相連，提供各種模式的預(yù)測(cè)單元所需預(yù)處理后的預(yù)測(cè)信息。205到210為具體模式的預(yù)測(cè)單元模塊，依次為垂直模式、水平模式、直流模式、平面模式、左下對(duì)角模式、右下對(duì)角模式。它們的功能是根據(jù)本模式的操作規(guī)則進(jìn)行預(yù)測(cè)操作，并輸出相應(yīng)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。211是一個(gè)多路選擇器，功能是數(shù)據(jù)具體一路的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，它與205至210單元相連。204為幀內(nèi)預(yù)測(cè)控制單元，用于判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)塊的可用模式并對(duì)整個(gè)幀內(nèi)預(yù)測(cè)內(nèi)部模塊操作進(jìn)行控制。由于數(shù)據(jù)塊在幀圖像內(nèi)的位置不同，在某些邊界位置上某些模式是不可用的，例如，在幀圖像最頂上的一行數(shù)據(jù)塊是不能進(jìn)行垂直模式預(yù)測(cè)的。參照?qǐng)D3，為本發(fā)明的幀內(nèi)模式?jīng)Q策裝置子模塊幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊100內(nèi)部行列緩存201和202的內(nèi)部組織圖。行緩存用來存儲(chǔ)緊挨當(dāng)前預(yù)測(cè)塊上面一整幀寬度的行像素?cái)?shù)據(jù)，包括亮度和色度；列緩存用來存儲(chǔ)緊挨著當(dāng)前預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)塊左邊的17個(gè)亮度像素和9個(gè)色度像素。并且隨著數(shù)據(jù)塊的處理動(dòng)態(tài)地對(duì)緩存數(shù)據(jù)維護(hù)和更新，保證幀內(nèi)預(yù)測(cè)時(shí)準(zhǔn)確地從相應(yīng)位置獲取參考像素。行緩存每一行可存儲(chǔ)8個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)，即64bits，對(duì)于IOSOp分辨率圖像，幀圖像寬度1920像素，則需要240深度存儲(chǔ)亮度數(shù)據(jù)，120X2個(gè)深度的色度數(shù)據(jù)。行緩存采取了 YUV依次存儲(chǔ)的組織結(jié)構(gòu)，形成64X480bit的組織結(jié)構(gòu)。列緩存采用YUV分開 存儲(chǔ)的策略，空間大小分別為8X17bits、8X9bits和8X9bits，其中列緩存中包括亮度Y列緩存301、色度U列緩存302、色度V列緩存303。參照?qǐng)D4，為本發(fā)明的幀內(nèi)模式?jīng)Q策裝置子模塊率失真代價(jià)計(jì)算及模式?jīng)Q策模塊101結(jié)構(gòu)圖。它是ー個(gè)高效的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)流水線結(jié)構(gòu)，包含殘差與水平DCT處理模塊400、垂直DCT與量化處理模塊401、zigzag掃描模塊402、碼率統(tǒng)計(jì)模塊403、反量化與逆水平DCT變化模塊404、逆DCT垂直變換模塊405、代價(jià)計(jì)算及模式選擇模塊406以及各前后流水級(jí)之間的ping-pong緩存407。其中殘差與水平DCT處理模塊400，用于計(jì)算當(dāng)前塊的預(yù)測(cè)像素與原始像素的差值，同時(shí)對(duì)差值進(jìn)行水平DCT變換，把變換的結(jié)果存儲(chǔ)到后面的ping-pong緩存中；垂直DCT與量化處理模塊401與模塊400之間的ping-pong緩存407連接，用于對(duì)模塊400的結(jié)果進(jìn)行垂直DCT變換和量化操作，并把量化后的結(jié)果存儲(chǔ)到后面的ping-pong緩存中；zigzag掃描模塊402以及反量化與逆水平DCT變化模塊404，都與模塊401之間的ping-pong緩存連接，模塊402用于對(duì)量化系數(shù)進(jìn)行zigzag掃描,生成(run, level)pair,同時(shí)確定熵編碼的碼表，并把結(jié)果輸出到后面的ping-pong緩存中，而模塊404用于對(duì)量化后的系數(shù)進(jìn)行反量化和逆水平DCT變換操作；碼率統(tǒng)計(jì)模塊403，與zigzag掃描402后面的ping-pong緩存相連，用于對(duì)(run，level)pair進(jìn)行熵編碼操作，同時(shí)統(tǒng)計(jì)出碼率R ;逆DCT垂直變換模塊405與模塊404輸出的ping-pong緩存相連，對(duì)模塊404的輸出進(jìn)行逆垂直DCT變換操作，并把結(jié)果輸出到后級(jí)ping-pong緩存中；代價(jià)計(jì)算及模式選擇模塊406同時(shí)與碼率統(tǒng)計(jì)模塊403、逆DCT垂直變換模塊405后面的ping-pong緩存相連，完成失真D的計(jì)算，并根據(jù)R計(jì)算率失真代價(jià)RDcost，最后，基于RDcost進(jìn)行模式?jīng)Q策，并把結(jié)果輸出。參照?qǐng)D5，為發(fā)明的幀內(nèi)模式?jīng)Q策算法流程圖，具體包括以下步驟啟動(dòng)模式?jīng)Q策開始500后，首先進(jìn)行初始化步驟501，在初始化的過程中，給模式選擇配置需要的參數(shù)，主要用圖像寬度，量化步長(zhǎng)；之后啟動(dòng)502對(duì)可用幀內(nèi)模式進(jìn)行判斷，因?yàn)閿?shù)據(jù)塊在所處的幀圖像內(nèi)的位置不同，有些模式是不可用的，比如圖像最上面的一行數(shù)據(jù)塊是不能進(jìn)行垂直模式預(yù)測(cè)的。得出可用幀內(nèi)模式之后，進(jìn)入步驟503對(duì)當(dāng)前處理的數(shù)塊某種模式下進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)，得到這個(gè)模式下的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)，隨后根據(jù)我們提出的高效流水線調(diào)度策略，進(jìn)行步驟為504流水線調(diào)度，隨之計(jì)算這種模式的率失真代價(jià)505，然后判斷是否處理完ー個(gè)數(shù)據(jù)塊所有的可用模式506 :在ー個(gè)數(shù)據(jù)塊的所有可用模式調(diào)度處理沒有結(jié)束時(shí)，會(huì)根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的流水線調(diào)度策略重復(fù)進(jìn)行步驟503、504、505、506 ；否則將進(jìn)入步驟507進(jìn)行當(dāng)前塊的模式選擇，隨后當(dāng)前數(shù)據(jù)塊最優(yōu)模式下的重構(gòu)數(shù)據(jù)更新到幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊中的行緩存和列緩存中。然后進(jìn)入步驟508判斷是否已經(jīng)處理完所有數(shù)據(jù)塊如果所有數(shù)據(jù)塊的模式?jīng)Q策均已經(jīng)得出，則進(jìn)入步驟510結(jié)束整個(gè)處理過程；否則會(huì)繼續(xù)執(zhí)行503至509步驟。需要說明的是整個(gè)503到509步驟均在本發(fā)明設(shè)計(jì)圖6所示的高效流水線調(diào)度策略中，并不是傳統(tǒng)意義上的串行處理方式。參照?qǐng)D6，為本發(fā)明的幀內(nèi)模式?jīng)Q策流水線調(diào)度策略圖，圖中不同陰影的正方塊表示不同的數(shù)據(jù)塊，B00 、B01、B02、B03、U、V依次表示亮度I號(hào)塊到4號(hào)塊，色度U塊和色度V塊。同屬于同一個(gè)數(shù)據(jù)塊的正方塊中標(biāo)注的數(shù)字表示此數(shù)據(jù)塊的某ー種具體模式。亮度塊中的1、2、3、4、5依次表示垂直模式、水平模式、直流模式、左下對(duì)角模式和右下對(duì)角模式，色度快占用的1、2、3、4依次表示垂直模式、水平模式、直流模式和平面模式。a)首先依次調(diào)度亮度O號(hào)塊的垂直模式、水平模式、直流模式、左下對(duì)角模式、右下對(duì)角模式；b)為使流水線不被亮度O、I號(hào)塊之間的數(shù)據(jù)依賴性打斷，亮度I號(hào)塊的垂直模式和亮度2號(hào)塊的水平模式可以馬上依次調(diào)度，不需要等待亮度O號(hào)塊的重構(gòu)數(shù)據(jù)；c)因?yàn)樯葔K與亮度塊之間沒有數(shù)據(jù)依賴，緊接著亮度2號(hào)塊的水平模式，色度U塊的垂直模式和水平模式將被依次調(diào)度；d)此時(shí)亮度O號(hào)塊重構(gòu)數(shù)據(jù)已經(jīng)可用，馬上調(diào)度亮度I號(hào)塊的水平模式、直流模式、左下對(duì)角模式和右下對(duì)角模式；e)在等待亮度I號(hào)塊重構(gòu)數(shù)據(jù)得出的時(shí)間空隙內(nèi)，依次調(diào)度無數(shù)據(jù)相關(guān)性的色度U塊的直流模式、平面模式、亮度2號(hào)塊的垂直模式、色度V塊的垂直模式；f)此時(shí)亮度I號(hào)塊的重構(gòu)數(shù)據(jù)已經(jīng)可用，依次調(diào)度亮度2號(hào)塊的直流模式、左下對(duì)角模式和右下對(duì)角模式；g)在等待亮度2號(hào)塊重構(gòu)數(shù)據(jù)得出的時(shí)間空隙內(nèi)，依次調(diào)度無數(shù)據(jù)依賴性的色度V塊的水平模式、直流模式、平面模式；h)此時(shí)亮度2號(hào)塊重構(gòu)數(shù)據(jù)已經(jīng)可用，依次調(diào)度亮度3號(hào)塊的垂直模式、水平模式、直流模式、左下對(duì)角模式和右下對(duì)角模式。經(jīng)過以上步驟完成的調(diào)度，流水線將不會(huì)因?yàn)閹瑑?nèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)依賴而被打斷，顯著提高流水線的工作效率。如上所述，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)地說明，但是只要實(shí)質(zhì)上沒有脫離本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)及效果可以有很多的變形，這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種AVS幀內(nèi)模式?jīng)Q策裝置，其特征在于，包括 幀內(nèi)模式?jīng)Q策調(diào)度控制模塊，用于幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊、率失真代價(jià)計(jì)算及模式?jīng)Q策模塊、幀內(nèi)模式?jīng)Q策輸出模塊的輸入、命令控制和功能調(diào)度、模式?jīng)Q策和數(shù)據(jù)輸出，這樣一系列的處理流程的控制； 幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊，用于產(chǎn)生每一個(gè)數(shù)據(jù)塊的每一個(gè)模式下對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，以便進(jìn)入率失真優(yōu)化流水線，此模塊用重構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)； 率失真代價(jià)計(jì)算及模式?jīng)Q策模塊，用于計(jì)算各個(gè)模式的率失真代價(jià)，同時(shí)進(jìn)行幀內(nèi)模式?jīng)Q策，結(jié)果輸出到幀內(nèi)模式?jīng)Q策輸出模塊； 幀內(nèi)模式?jīng)Q策輸出模塊，本模塊用于輸出最優(yōu)模式的模式信息，以及重構(gòu)數(shù)據(jù)、熵編碼信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I中所示的一種AVS幀內(nèi)模式?jīng)Q策裝置，其特征在于，所述的幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊，包括預(yù)測(cè)部分、數(shù)據(jù)更新維護(hù)兩大部分；預(yù)測(cè)部分支持亮度5種模式，色度4種模式的預(yù)測(cè)；包括幀內(nèi)預(yù)測(cè)控制模塊、預(yù)處理濾波模塊、以及六種預(yù)測(cè)模式對(duì)應(yīng)的模塊；數(shù)據(jù)更新維護(hù)部分包括一個(gè)64X480bits亮度Y色度UV數(shù)據(jù)依次存儲(chǔ)的行緩存模塊，一個(gè)8X17bits的列緩存，兩8X9bits的列緩存模塊；數(shù)據(jù)先經(jīng)過數(shù)據(jù)更新模塊，再經(jīng)過行列緩存，再經(jīng)過預(yù)處理濾波模塊在進(jìn)入每個(gè)模式的預(yù)測(cè)模塊，幀內(nèi)預(yù)測(cè)控制模塊控制整個(gè)處理過程。
3.根據(jù)權(quán)利要求I中所示的一種AVS幀內(nèi)模式?jīng)Q策裝置，其特征在于，所述的率失真代價(jià)計(jì)算及模式?jīng)Q策模塊在硬件設(shè)計(jì)中采用高效5級(jí)流水線結(jié)構(gòu)，包括順序連接的水平DCT模塊、垂直DCT和量化模塊、逆量化和逆水平DCT模塊、逆垂直DCT模塊、zigzag掃描模塊、熵編碼模塊、代價(jià)計(jì)算及模式?jīng)Q策模塊。
4.一種AVS幀內(nèi)模式?jīng)Q策方法，其特征在于，包括步驟一、幀內(nèi)預(yù)測(cè)獲取每一種模式下的幀內(nèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，此步驟針對(duì)AVS所有幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式，包括所有色度塊與亮度塊； 步驟二、確定流水線調(diào)度策略，采用5級(jí)流水方案，優(yōu)先調(diào)度亮度塊進(jìn)行流水，為解決幀內(nèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)塊之間的數(shù)據(jù)依賴造成的流水線中斷的問題，將色度塊的處理插入亮度塊調(diào)度間隙中，同時(shí)針對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)塊的模式，采取可用模式提前進(jìn)行流水的策略； 步驟三、基于率失真代價(jià)模型，計(jì)算率失真代價(jià)，首先將幀內(nèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)位置的原始像素做差的出殘差數(shù)據(jù)，然后針對(duì)殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行整數(shù)離散余弦變換、量化、反量化、反變換后與原始像素值求和得出失真D ;同時(shí)對(duì)量化系數(shù)進(jìn)行zigzag掃描，熵編碼得到預(yù)測(cè)像素塊的碼率R ;根據(jù)得到的失真和碼率信息計(jì)算得到率失真代價(jià)； 步驟四、幀內(nèi)模式?jīng)Q策與緩存數(shù)據(jù)更新，比較經(jīng)過計(jì)算得到的每個(gè)幀內(nèi)模式對(duì)應(yīng)的率失真代價(jià)，確定當(dāng)前數(shù)據(jù)塊最優(yōu)預(yù)測(cè)模式，并將當(dāng)前塊最優(yōu)模式下的最右邊和最下邊的重構(gòu)像素?cái)?shù)據(jù)更新到對(duì)應(yīng)的行緩存和列緩存相應(yīng)位置，為后面的將要處理的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行參考數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所示的一種AVS幀內(nèi)模式?jīng)Q策方法，其特征在于，所述幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元支持亮度塊的水平模式、垂直模式、直流模式、左下對(duì)角模式和右下對(duì)角模式5種模式，色度塊的水平模式、垂直模式、直流模式和平面模式4種模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所示的一種AVS幀內(nèi)模式?jīng)Q策方法，其特征在于，所述流水線調(diào)度策略中，數(shù)據(jù)依賴性僅存在于亮度塊的各個(gè)塊之間，所以先針對(duì)亮度塊的各種模式進(jìn)行調(diào)度，將色度塊模式插入亮度塊流水間隙中，與此同時(shí)將不依賴前一亮度塊的亮度模式處理插入流水間隙中，進(jìn)一步優(yōu)化流水策略。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所示的一種AVS幀內(nèi)模式?jīng)Q策方法，其特征在于，所述的率失真代價(jià)計(jì)算步驟中某種模式下數(shù)據(jù)塊的失真D和碼率R的計(jì)算均為為高效流水算法，計(jì)算失真D具體步驟包括水平DCT、垂直DCT、量化、反量化、逆水平DCT、逆垂直DCT、重構(gòu)數(shù)據(jù)生成、失真D的計(jì)算；計(jì)算碼率R具體步驟包括水平DCT、垂直DCT、量化、N路并行的zigzag掃描方法、N路并行熵編碼和bit數(shù)目統(tǒng) 計(jì)、碼率R的獲得。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種AVS幀內(nèi)模式?jīng)Q策裝置，包括幀內(nèi)模式?jīng)Q策調(diào)度控制模塊，用于幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊、率失真代價(jià)計(jì)算及模式?jīng)Q策模塊、幀內(nèi)模式?jīng)Q策輸出模塊的輸入、命令控制、功能調(diào)度和數(shù)據(jù)輸出，這樣一系列的處理流程的控制；幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊，用于產(chǎn)生每一個(gè)數(shù)據(jù)塊的每一個(gè)模式下對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，以便進(jìn)入率失真優(yōu)化流水線，此模塊用重構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)；率失真代價(jià)計(jì)算及模式?jīng)Q策模塊，用于計(jì)算各個(gè)模式的率失真代價(jià)，同時(shí)進(jìn)行幀內(nèi)模式?jīng)Q策，結(jié)果輸出到幀內(nèi)模式?jīng)Q策輸出模塊；幀內(nèi)模式?jīng)Q策輸出模塊，本模塊用于輸出最優(yōu)模式的模式信息，以及重構(gòu)數(shù)據(jù)、熵編碼信息。同時(shí)還公開了一種AVS幀內(nèi)模式?jīng)Q策算法。
文檔編號(hào)H04N7/26GK102647593SQ20121011562
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者劉宇通, 祝闖, 解曉東, 賈惠柱 申請(qǐng)人:北京大學(xué)