一種用于超高清視頻處理系統(tǒng)的片外緩存壓縮方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及視頻處理領(lǐng)域，具體地，設(shè)及一種用于超高清視頻處理系統(tǒng)的片外緩 存壓縮方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，人們對(duì)高品質(zhì)視覺(jué)享受的主觀需求和半導(dǎo)體技術(shù)快速發(fā)展的客觀條件共 同促進(jìn)了視頻產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，高清2K，超高清4K、8K視頻也快速產(chǎn)業(yè)化。超高清視頻處理 系統(tǒng)，如超高清電視后處理ASIC、超高清視頻編解碼器，一般都采用數(shù)據(jù)處理核屯、與外部動(dòng) 態(tài)存儲(chǔ)器協(xié)同工作的架構(gòu)。處理核屯、一般由ASIC或者協(xié)處理器實(shí)現(xiàn)，片外存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ) 大量的視頻數(shù)據(jù)，處理核屯、需要頻繁的訪問(wèn)外存。
[0003] 然而，在當(dāng)前的工藝水平下，CMOS集成電路的速度存在極限，一直W來(lái)存儲(chǔ)器訪問(wèn) 速度的提升落后于邏輯電路，因此存儲(chǔ)訪問(wèn)的帶寬是制約系統(tǒng)性能的瓶頸。若通過(guò)增加片 上存儲(chǔ)單元來(lái)緩解此問(wèn)題也會(huì)大幅度增加成本和忍片功耗。另一方面，頻繁的訪問(wèn)外存也 會(huì)帶來(lái)能耗的大量提升。
[0004] 為了解決帶寬和能耗瓶頸，壓縮片外緩存數(shù)據(jù)是有效可行的辦法。在運(yùn)些應(yīng)用中， 一般要求高速、實(shí)時(shí)的完成編解碼過(guò)程;要求帖隨機(jī)訪問(wèn)，甚至帖內(nèi)像素塊的隨機(jī)訪問(wèn)；要 求無(wú)損或者極小的壓縮損失，卻又不強(qiáng)調(diào)高壓縮比。運(yùn)些特性都是通用編解碼器無(wú)法滿足 的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種用于超高清視頻處理系統(tǒng)的片 外緩存壓縮方法，W實(shí)現(xiàn)超高清視頻處理系統(tǒng)片外訪存帶寬大幅降低，數(shù)據(jù)吞吐率大幅提 升。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)W上目的，本發(fā)明提供一種用于超高清視頻處理系統(tǒng)的片外緩存壓縮方 法，所述方法包括：
[0007] 第一步、壓縮:將來(lái)自原始視頻輸入端的視頻帖數(shù)據(jù)和來(lái)自處理內(nèi)核的完成視頻 處理功能的視頻帖數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，W形成待壓縮塊，并對(duì)每個(gè)待壓縮塊進(jìn)行塊內(nèi)像素分組、 預(yù)測(cè)、量化、反量化和像素重建、賭編碼、碼流打包、簡(jiǎn)化壓縮處理W及壓縮碼流輸出控制操 作，得到壓縮碼流，并將壓縮碼流寫(xiě)到片外緩存中；
[000引第二步、解壓縮:從片外緩存請(qǐng)求并接收壓縮碼流，將壓縮碼流經(jīng)過(guò)碼流解析、賭 解碼、反量化、像素形成、簡(jiǎn)化壓縮處理解碼及像素塊復(fù)原處理后實(shí)時(shí)解碼，形成解壓后像 素塊，并將解壓后像素塊輸出給處理內(nèi)核和輸出顯示模塊。
[0009] 優(yōu)選地:所述第一步，具體實(shí)現(xiàn)如下：
[0010] Sll、壓縮塊形成
[0011] 將來(lái)自原始視頻輸入端及處理內(nèi)核的待壓縮視頻帖數(shù)據(jù)拆分為若干小的子塊，形 成多個(gè)獨(dú)立的待壓縮塊；
[0012] S12、預(yù)測(cè)
[0013] 將Sll每個(gè)待壓縮塊中的像素進(jìn)行分組，然后W組為單位進(jìn)行預(yù)測(cè)與殘差處理，獲 得待壓縮塊中每個(gè)像素的殘差；
[0014] S13、量化
[0015] 將S12待壓縮塊中像素的殘差經(jīng)過(guò)量化處理，獲得待壓縮塊中像素的量化后殘差；
[0016] S14、反量化和像素重建
[0017] 將S13待壓縮塊中像素的量化后殘差進(jìn)行反量化處理和像素重建過(guò)程，獲得像素 的重建值，供S12預(yù)測(cè)時(shí)使用（S12中當(dāng)前像素的預(yù)測(cè)值由待壓縮塊內(nèi)已處理像素重建值經(jīng) 預(yù)測(cè)處理獲得）。
[001引 Sl 5、賭編碼
[0019] 將S13待壓縮塊中像素的量化后殘差進(jìn)行賭編碼，得到賭編碼后像素殘差;編碼過(guò) 程中編碼階數(shù)按組劃分，每組內(nèi)所有像素的編碼階數(shù)相同，不同組的編碼階數(shù)可W固定也 可W自適應(yīng)調(diào)整；
[0020] S16、碼流打包
[0021] 按照S15賭編碼后像素殘差按組依次進(jìn)行打包處理，每組賭編碼后像素殘差值打 包成一個(gè)打包后子碼流；
[0022] S17、簡(jiǎn)化壓縮處理
[0023] 在滿足壓縮率要求的約束下，對(duì)待壓縮塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的壓縮處理；
[0024] S18、壓縮碼流輸出控制
[0025] 根據(jù)S16打包后子碼流及S17簡(jiǎn)化壓縮處理形成的壓縮碼流，在壓縮率約束下，控 制壓縮碼流的形成及長(zhǎng)度，形成待壓縮塊的壓縮碼流，并將此壓縮碼流輸出。
[0026] 更優(yōu)選地，所述的第一步中，壓縮的數(shù)據(jù)來(lái)源包括:來(lái)自原始視頻輸入端的視頻帖 數(shù)據(jù)和來(lái)自處理內(nèi)核的完成視頻處理功能的視頻帖數(shù)據(jù)，所述視頻處理功能，如超高清視 頻帖率上變換、視頻去噪、視頻后處理等。
[0027] 更優(yōu)選地，所述的Sll中，待壓縮塊是指:單獨(dú)進(jìn)行壓縮，不依賴(lài)周?chē)曨l帖信息， 形成一個(gè)碼流的視頻像素塊。
[0028] 更優(yōu)選地，所述的Sl3中，每組量化系數(shù)可固定，也可自適應(yīng)調(diào)整。
[0029] 更優(yōu)選地，所述的S18中，所述的壓縮碼流輸出控制，具體過(guò)程如下：
[0030] S181:檢測(cè)每個(gè)打包后子碼流的長(zhǎng)度；
[0031] S182:若某組打包后子碼流的長(zhǎng)度大于傳輸像素原始值的長(zhǎng)度，則在形成壓縮碼 流時(shí)舍棄打包后子碼流，轉(zhuǎn)而使用該組像素的原始像素值的高8位;否則，使用打包后子碼 流；
[0032] S183:在完成S18US182之后，得到候選壓縮碼流的長(zhǎng)度;若候選壓縮碼流的長(zhǎng)度 不滿足壓縮率要求，則舍棄該候選壓縮碼流，選擇簡(jiǎn)化壓縮處理的結(jié)果形成壓縮碼流;否則 使用此候選碼流作為壓縮碼流。
[0033] 優(yōu)選地:所述第二步，具體實(shí)現(xiàn)如下：
[0034] S21、碼流解析
[0035] 將來(lái)自片外緩存的壓縮碼流解析成各個(gè)獨(dú)立的經(jīng)過(guò)賭編碼的像素殘差值；
[0036] S22、賭解碼
[0037] 將S21經(jīng)過(guò)賭編碼的像素殘差值進(jìn)行解碼處理，獲得解碼后的像素殘差值；
[0038] S23、反量化
[0039] 將S22解碼后的像素殘差值進(jìn)行反量化處理，獲得反量化后的像素殘差值；
[0040] S24、像素形成
[0041] 包含當(dāng)前像素預(yù)測(cè)值和重建像素值計(jì)算:在一個(gè)壓縮碼流內(nèi)部，已獲得的重建像 素值經(jīng)過(guò)S12中的預(yù)測(cè)處理，可W得到當(dāng)前像素的預(yù)測(cè)值;將S23反量化后的像素殘差值加 上像素預(yù)測(cè)值，得到重建像素值；
[0042] S25、簡(jiǎn)化壓縮處理解碼
[0043] 若來(lái)自片外緩存的壓縮碼流是第一步中簡(jiǎn)化壓縮處理形成的碼流，則進(jìn)行簡(jiǎn)化壓 縮處理解碼將此碼流解碼，得到解碼后的重建像素值；
[0044] S26、像素塊復(fù)原
[0045] 將S24得到的重建像素值進(jìn)行組裝，得到候選解壓后像素塊;若來(lái)自片外緩存的壓 縮碼流是第一步中簡(jiǎn)化壓縮處理形成的碼流，則舍棄此候選解壓后像素塊，使用S25解碼后 得到的重建像素值，組裝形成最終的解壓后像素塊;否則使用候選解壓后像素塊作為最終 的解壓后像素塊。
[0046] 更優(yōu)選地，所述的S24中，使用已得到的重建像素值經(jīng)過(guò)與第一步中S12相同的預(yù) 測(cè)過(guò)程，得到當(dāng)前像素的預(yù)測(cè)值。
[0047] 本發(fā)明中：在預(yù)測(cè)時(shí)進(jìn)行分組，并且W組為單位進(jìn)行后續(xù)的處理，每個(gè)待壓縮塊獨(dú) 立壓縮，不依賴(lài)其他信息，因此在解碼端僅通過(guò)壓縮碼流信息，就可復(fù)原出像素;壓縮率固 定，因此可做到壓縮塊的隨機(jī)讀取訪問(wèn)。
[0048] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0049] 1實(shí)時(shí)壓縮來(lái)自原始視頻輸入和處理內(nèi)核的視頻帖數(shù)據(jù)，然后再寫(xiě)入片外緩存，從 而降低片外存儲(chǔ)器寫(xiě)帶寬；
[0050] 2實(shí)時(shí)解壓縮壓縮碼流，然后再輸出給內(nèi)核處理模塊和視頻輸出顯示模塊，從而降 低片外存儲(chǔ)器讀帶寬；
[0051 ] 3每個(gè)壓縮塊獨(dú)立進(jìn)行壓縮和解壓縮，且每個(gè)壓縮塊可W設(shè)置固定壓縮比，因此可 W實(shí)現(xiàn)壓縮塊的隨機(jī)訪問(wèn)；
[0052] 4可W根據(jù)內(nèi)核處理模塊的數(shù)據(jù)讀取特點(diǎn)，靈活的設(shè)置壓縮塊的大小與形狀，減少 數(shù)據(jù)重復(fù)讀取，提高讀寫(xiě)效率；
[0053] 5片外緩存存儲(chǔ)的所有數(shù)據(jù)是壓縮碼流，因此可W大幅降低片外緩存的容量。
【附圖說(shuō)明】
[0054] 通過(guò)閱讀參照W下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
[0055] 圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的系統(tǒng)框圖；
[0056] 圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的壓縮模塊結(jié)構(gòu)框圖；
[0057] 圖3為本發(fā)明一實(shí)施例