视频编解码系统中去块滤波方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及视频编解码系统中去块滤波技术。本发明专利技术针对现有去块滤波技术中，片内缓存使用率与对片外存储器读写次数间配置不合理，片外存储器读写和滤波运算的并行度低的缺点，公开了一种视频编解码系统中去块滤波方法及其装置。本发明专利技术的视频编解码系统中去块滤波方法，利用折半预取宏块数据技术及宏块数据单周期缓写技术，实现片内缓存器对片外存储器读写宏块数据，滤波强度系数计算与像素滤波计算并行执行。本发明专利技术还公开了实施上述方法的装置。本发明专利技术的有益效果是，片内缓存使用率和对片外存储器读写次数之间取得很好的平衡，降低了滤波运算复杂度；实现了对片外存储器的读写操作与片内去块滤波运算操作之间的高度并行执行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及视频编解码系统，特别涉及视频编解码系统中去块滤波技术。
技术介绍
当前主流的视频编解码方法和标准，都是采用基于块变换的混合编码方案。在这些编解 码方法中，解码器反变换反量化后重建的图像会出现人工的块效应。这是因为基于运动 补偿的算法是以块(4X4或8X8像素大小)为单位，以及帧内/帧间预测残差的DCT变换和量化也 是以块(4X4或8X8像素大小)为单位运算的。通过对解码重建后图像进行去块滤波，对每个块 的内边界滤波，可以有效去除这种方块效应。视频编解码系统中去块滤波的过程一般包括(1)取得当前宏块以及上紧邻宏块和左 紧邻宏块(如果存在)的宏块参数(滤波参数、量化参数、运动参数和类型参数等数据)，计 算各个待滤波边界的滤波强度系数，称为滤波强度系数计算；(2)取得当前宏块以及上紧 邻宏块和左紧邻宏块(如果存在)的亮度和色度像素值，进行亮度/色度像素各分量的滤波计 算，称为滤波计算；(3)边界滤波计算的调度，确保亮度/色度像素各分量在每个边界上的 滤波顺序符合编码规范所定义， 一般先从左至右对垂直边界进行滤波，随后从上至下对水平 边界进行滤波。视频编解码系统中去块滤波中的宏块一般由4X4的方块组成，如图l中上边界、下边界 、左边界、右边界围成的方块，每个方块为滤波的最小单位——亚宏块单元(4X4或8X8像素 大小)。宏块与宏块之间是相邻的，如图1所示，Current宏块指当前宏块，为当前滤波处理 的宏块，当前宏块的前一宏块——Left (左紧邻)宏块，为已经滤波处理后的宏块，当前宏 块的后一宏块——Up (上紧邻)宏块，为待滤波处理的宏块。消除当前宏块各垂直边界上的方块效应时，参与滤波的有当前边界左右两边的4小块像 素数据及宏块参数；消除水平边界上的方块效应时，参与滤波的有当前边界上下两边的4小 块像素数据及宏块参数。对当前宏块的右边界和下边界不进行消除边界方块效应处理。去块滤波处理的引入，急剧提高了编解码的运算复杂度，比如最新的国际视频编码标准 H,264中，去块滤波的计算复杂度约占解码运算复杂度的三分之一。降低去块滤波的计算复 杂度，对整个编解码系统有着极其重要的意义。在编解码器的集成电路实现中，由于芯片的 片内缓存空间的成本很高， 一般重建后去块滤波前整帧图像的像素值和参数信息存储于片外 。滤波时将所需的参数和像素数据由片外存储器读入片内缓存器，滤波处理后，再将滤波后 的像素数据由片内缓存器写出到片外存储器。现有的去块滤波技术方案一般有(1) 片内存储N+1个宏块(N表示一帧图像的宏块宽度)的全部像素和参数数据，以循环链表的方式管理这个存储空间。该方法的优点是可以将对片外存储器的读写操作次数降到尽 可能低。 一般在对一个宏块滤波前就将其全部参数和像素数据读入片内缓存单元，所以该方 法另一优点是滤波运算和片外存储读写的并行控制复杂度最小。但是该方法对片内缓存空间的使用只作了很低程度的优化，N+1个链表单元中有N-2个单元的数据不参与当前宏块滤波运 算，只为等待将作为上紧邻宏块参与滤波而留存在片内缓存器，所以片内缓存空间使用率较 低。该方法还有一个缺点是N+1线性依赖于帧图像的宏块宽度，片内缓存空间大小将依据芯 片规范所支持的最大分辨率图像宏块宽度而定。如果芯片应用是处理较小图像，则有一部分 存储空间将被闲置。(2) 通过变换常规的滤波顺序，对滤波的最小亚宏块单元(4X4或8X8像素大小)，实现 其在宏块内的从左到右，从上到下的滤波顺序。对参与上紧邻宏块和左紧邻宏块滤波的数据 ，等到使用之前才读入片内缓存。对片外存储器每次读写数据的基本量是滤波的最小单位。 该方法的优点是片内缓存空间使用效率极高，片内缓存上的中间数据量尽可能少。片内缓存 的空间不到一个宏块像素数据所占空间大小。但是，该方法对片外存储器的读写操作极为频 繁，仅对亮度像素滤波都需要20X2次读写操作。(3) 现有方法中， 一般能实现对片外存储器读写数据与滤波运算的并行执行，以及亮 度滤波与色度滤波的并行处理。但没有片内滤波运算的并行处理和对片外存储器读写的并行 综合考虑。视频图像去块滤波的集成电路的设计有着数据读写密集和运算密集的特点，其设计目标 是提升性能和縮小电路规模。通过提高片外存储器读写和片内滤波运算的并行度，提高各像 素分量间滤波运算的并行度以提升集成电路的性能；通过降低片内缓存大小和降低滤波运算 复杂度以縮小集成电路规模。因为集成电路读写片外存储器总是会有一定时延(由于等待总 线的分配，从发起读/写命令到真正开始数据读/写一般有8个时钟周期)的特点，虽然这个时 延可以根据总线占用情况以及内存控制器调度策略的不同而变化，所以单次读/写命令传输 的数据量越高，发起读/写命令的次数就越少，那么读写片外存储器传输数据使用时间的有 效率越高。依据上述对设计目标和对芯片外存储器读写数据特点的分析，可以看出当前去块 滤波处理存在的缺陷如下1.在控制片内缓存大小和控制对片外存储器读写次数方面，未取得平衡。要么如方法(1) 所述，虽然对片外存储器读写的次数少，但片内缓存空间使用效率很低。要么如方法(2) 所述，对片内缓存空间使用率高，但对片外存储器读写频繁。2. 对片外存储器读写和滤波运算的并行执行仅为亮度/色度像素分量的并行执行。3. 应用处理的图像色度格式单一。即其设计应用对象只针对图像色度格式YUV 4: 2: 0 ，YUV 4: 1: 1， YUV 4: 2: 2或YUV 4: 4: 4图像色度格式中的一种。其中，YUV 4: 2: 0 ，YUV 4: 1: 1， YUV 4: 2: 2， YUV 4: 4: 4指图象的不同YUV采样格式，YUV 4: 2: 0指在 水平和垂直方向上每2个连续的像素采样点包括2个Y分量、1个U分量和1个V分量；YUV 4: 1:1指在每条扫描线上每4个连续的像素采样点包括4个Y分量、1个U分量和1个V分量；YUV 4 :2: 2指在每条扫描线上每4个连续的像素采样点包括4个Y分量，2个U分量和V分量；YUV 4: 4: 4指在每条扫描线上每4个连续的像素采样点包括4个Y分量，4个U分量和4个V分量。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，本专利技术针对现有去块滤波技术中，片内缓存的使用率与 对片外存储器读写次数之间的配置不合理，以及片外存储器读写和滤波运算的并行度低的缺 点，提供一种视频编解码系统中去块滤波方法及其装置。本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是，视频编解码系统中去块滤波方法，其特征在于，包括下列步骤a. 将第一个宏块的宏块参数、前半部分宏块像素数据依次由片外存储器读入片内缓存 器，宏块参数存储在第一指定缓存单元；b. 依次对当前像素数据进行滤波处理，滤波后的像素数据覆盖读入的像素数据；同时 ，将后半部分宏块像素数据、上紧邻像素数据依次由片外存储器读入片内缓存器；c. 依次对当前像素数据进行滤波处理，滤波后的像素数据覆盖读入的像素数据；当前 宏块的滤波处理完成后，将参与后一宏块去块滤波处理的部分宏块参数转存到第二指定缓存 单元，并从片外存储器读入后一宏块的宏块参数到第一指定缓存单元，再依次从片外存储器 读入后一宏块的前部分宏块像素数据到片内缓存器；d. 若当前宏块为最后本文档来自技高网...

【技术保护点】
视频编解码系统中去块滤波方法，其特征在于，包括下列步骤：ａ．将第一个宏块的宏块参数、前半部分宏块像素数据依次由片外存储器读入片内缓存器，宏块参数存储在第一指定缓存单元；ｂ．依次对当前像素数据进行滤波处理，滤波后的像素数据覆盖读入的像素数据；同时，将后半部分宏块像素数据、上紧邻像素数据依次由片外存储器读入片内缓存器；ｃ．依次对当前像素数据进行滤波处理，滤波后的像素数据覆盖读入的像素数据；当前宏块的滤波处理完成后，将参与后一宏块去块滤波处理的部分宏块参数转存到第二指定缓存单元，并从片外存储器读入后一宏块的宏块参数到第一指定缓存单元，再依次从片外存储器读入后一宏块的前部分宏块像素数据到片内缓存器；ｄ．若当前宏块为最后一个滤波宏块，则进入步骤ｆ；否则进入步骤ｅ；ｅ．依次对当前像素数据进行滤波处理，滤波后的像素数据覆盖读入的像素数据；同时，依次将前一宏块滤波后的宏块像素数据和前一宏块的上紧邻像素数据由片内缓存器写出到片外存储器，以及当前宏块的后部分宏块像素数据和上紧邻像素数据由片外存储器读入片内缓存器；然后返回步骤ｃ；ｆ．依次对当前像素数据进行去块滤波处理，滤波后的像素数据覆盖读入的像素数据；同时，依次将前一宏块滤波后的宏块像素数据和前一宏块的上紧邻像素数据由片内缓存器写出到片外存储器，以及当前宏块的后部分宏块像素数据读入片内缓存器；ｇ．对当前像素数据进行滤波处理，滤波后的像素数据依次覆盖读入的像素数据；当前宏块的滤波处理完成后，依次将滤波后的像素数据由片内缓存器写出到片外存储器，滤波处理结束。...

【技术特征摘要】
1.视频编解码系统中去块滤波方法，其特征在于，包括下列步骤a.将第一个宏块的宏块参数、前半部分宏块像素数据依次由片外存储器读入片内缓存器，宏块参数存储在第一指定缓存单元；b.依次对当前像素数据进行滤波处理，滤波后的像素数据覆盖读入的像素数据；同时，将后半部分宏块像素数据、上紧邻像素数据依次由片外存储器读入片内缓存器；c.依次对当前像素数据进行滤波处理，滤波后的像素数据覆盖读入的像素数据；当前宏块的滤波处理完成后，将参与后一宏块去块滤波处理的部分宏块参数转存到第二指定缓存单元，并从片外存储器读入后一宏块的宏块参数到第一指定缓存单元，再依次从片外存储器读入后一宏块的前部分宏块像素数据到片内缓存器；d.若当前宏块为最后一个滤波宏块，则进入步骤f；否则进...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁梓瑾，何祥，
申请(专利权)人：四川虹微技术有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]