一种提高可伸缩视频编码质量增强层编码速度装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种提高可伸缩视频编码中质量增强层编码速度的装置及方法，用于根据待编码图像数据、参考图像数据以及编码过程中保留的用于层间预测的参考数据生成多层质量可伸缩视频编码数据。本发明专利技术具有以下优点：降低了编码系统设计的复杂度、运算单元实现复杂度，节省了总线带宽，同时提高了质量增强层编码速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可伸缩视频编码领域，特别是能够提高可伸缩视频编码中质量增强层编码速度的装置和方法。
技术介绍
可伸缩视频编码(Scalable Video Codec)在传统视频编码标准(H. 264/MPEG4/MPEG2)的基础之上，高度利用了传统视频编码器的各种工具以及概念，增加了时间可伸缩性，空间可伸缩性和质量可伸缩性，提升了更大的编码灵活度，使得视频传输更能适应异构的网络带宽和终端解码、显示及存储设备。为了实现编码的可伸缩性，可伸缩视频编码把每一帧图像数据在空间维度和质量 维度上分成多层进行编码，同时在时间维度上分层实现时间可伸缩性。在质量可伸缩性编码中，在同一空间维度上的质量基本层与质量增强层的分辨率完全相同，不同的是对残差信号编码时的量化参数。通常在编码质量基本层时，会采用较大的量化步长，而在编码质量增强层时，会采用较小的量化步长。在H. 264可伸缩视频编码标准中，还给出了系数分组的方法，使得在采用相同量化步长时，通过系数分组可以产生多个质量可伸缩层。质量基本层的峰值信噪比(PSNR)会比较低，码率低但质量粗糙。而每一个质量增强层都是对质量基本层的一种细化，每一个质量增强层和基本层的数据按照视频编码标准的算法叠加在一起，都可以获得更高质量的编码图像。与传统视频编码相比，可伸缩视频编码的分层结构势必增加了编码系统设计的复杂度，不仅增加了运算单元实现复杂度，同时增大了总线带宽的吞吐量。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种提高可伸缩视频编码中质量增强层编码速度的装置，该装置包括运算单元，用于根据待编码图像数据、参考图像数据以及编码过程中保留的用于层间预测的参考数据生成N+1层质量可伸缩视频编码数据；存储单元，分配有缓冲存储器，所述缓冲存储器为可伸缩视频编码过程中所需要的输入数据、输出数据以及中间数据提供了存储空间；总线，运算单元与存储单元之间的数据传输。进一步，所述运算单元包括预测及模式判决运算子单元，其输入包括待编码图像数据、参考图像数据以及编码过程中保留的用于层间预测的参考数据，预测及模式判决运算子单元根据输入数据进行帧内预测、帧间预测以及层间预测获得预测数据，并依据编码代价、误差信息选出最佳预测模式，用待编码数据减去预测数据，得到残差数据，预测及模式判决运算子单元的输出包括预测模式和预测数据、残差数据以及宏块信息数据；变换运算子单元，其输入是预测及模式判决运算子单元输出的残差数据，变换运算子单元根据整数变换及Hadamard变换输出经过变换之后的系数；并行量化及反量化运算子单元，其输入是变换运算子单元输出的经过变换之后的系数，并行量化及反量化运算子单元包括两套标准量化及反量化子单元，两个子单元分别使用两个量化参数QO和Ql作为质量基本层和质量增强层的量化参数，其中Q0>Q1，并行量化及反量化运算子单元输出质量基本层系数、质量增强层系数、最终的反量化数据；并行扫描运算子单元，其输入是并行量化及反量化运算子单元输出的质量基本层和质量增强层系数，并行扫描运算子单元包括2个标准扫描子单元，分别对质量基本层和质量增强层系数进行重新排列；系数分组运算子单元，其输入为经过重新排列的质量增强层系数，系数分组运算子单元把经过重新排列的质量增强层系数根据编码要求分成N组，其中N为I到16之间的数字，第η组系数的个数为Μη，K η < N，并且满足=16 ;并行熵编码运算子单元，其包括L组标准的熵编码运算子单元，并行熵 n=l编码运算子单元的输入数据包括并行扫描运算子单元产生的重新排列的质量基本层系数、系数分组运算子单元产生的N组质量增强层系数、预测及模式判决预算子单元产生的宏块信息数据，其中N < L，并行熵编码运算子单元对N+1组输入质量层系数分别进行编码，同时生成N+1层质量可伸缩编码数据。 进一步，所述装置进一步包括图像重构运算子单元，其输入包括并行量化及反量化运算子单元输出的最终反量化数据以及预测及模式判决运算子单元输出的预测模式和预测数据，图像重构运算子单元首先把最终的反量化数据进行整数反变换及Hadamard反变换，然后根据预测模式利用反变换之后的数据和预测数据进行图像的重构，生成参考帧数据和用于层间预测的参考数据。进一步，所述装置中的并行量化及反量化运算子单元的处理过程如下首先对输入的系数用QO进行量化，得到质量基本层系数；然后对质量基本层系数用QO进行反量化，得到质量基本层反量化之后的系数；再用输入的系数减去反量化之后的系数，得到用QO进行量化的误差数据；然后把误差数据用Ql进行量化，得到质量增强层系数；最后把质量增强层系数用Ql进行反量化，并且加上质量基本层反量化之后的系数得到最终的反量化数据。进一步，所述装置中的并行熵编码运算子单元还编码产生质量基本层宏块头信息和质量增强层宏块头信息，质量基本层宏块头信息由预测及模式判决预算子单元产生的宏块信息数据编码而成；而质量增强层的宏块头信息全部编码成仅包含系数信息。此外，本专利技术还提供了一种提高可伸缩视频编码中质量增强层编码速度的方法，该方法包括如下步骤运算步骤，用于根据待编码图像数据、参考图像数据以及编码过程中保留的用于层间预测的参考数据生成N+1层质量可伸缩视频编码数据；存储步骤，用于将可伸缩视频编码过程中所需要的输入数据、输出数据以及中间数据存储在缓冲存储器中；传输步骤，使用总线将数据在运算单元与存储单元之间传输。进一步，所述运算步骤包括预测及模式判决运算步骤，其根据输入的待编码图像数据、参考图像数据以及编码过程中保留的用于层间预测的参考数据进行帧内预测、帧间预测以及层间预测获得预测数据，并依据编码代价、误差信息选出最佳预测模式，用待编码数据减去预测数据，得到残差数据，该步骤输出包括预测模式和预测数据、残差数据以及宏块信息数据；变换运算步骤，用于将预测及模式判决运算步骤输出的残差数据进行整数变换及Hadamard变换输出经过变换之后的系数；并行量化及反量化运算步骤，分别使用两个量化参数QO和Ql作为质量基本层和质量增强层的量化参数将变换运算步骤输出的经过变换之后的系数进行量化及反量化，其中Q0>Q1，并行量化及反量化运算步骤输出质量基本层系数、质量增强层系数、最终的反量化数据；并行扫描运算步骤，用于将并行量化及反量化运算步骤输出的质量基本层和质量增强层系数分别进行重新排列；系数分组运算步骤，用于将经过重新排列的质量增强层系数根据编码要求分成N组，其中N为I到16之间的数字，第η组系数的个数为Μη，I < η < N，并且满足本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高可伸缩视频编码中质量增强层编码速度的装置，其特征在于该装置包括：运算单元，用于根据待编码图像数据、参考图像数据以及编码过程中保留的用于层间预测的参考数据生成多层质量可伸缩视频编码数据；存储单元，分配有缓冲存储器，所述缓冲存储器为可伸缩视频编码过程中所需要的输入数据、输出数据以及中间数据提供了存储空间；总线，用于运算单元与存储单元之间的数据传输。

【技术特征摘要】
1.一种提高可伸缩视频编码中质量增强层编码速度的装置，其特征在于该装置包括 运算单元，用于根据待编码图像数据、参考图像数据以及编码过程中保留的用于层间预测的参考数据生成多层质量可伸缩视频编码数据； 存储单元，分配有缓冲存储器，所述缓冲存储器为可伸缩视频编码过程中所需要的输入数据、输出数据以及中间数据提供了存储空间； 总线，用于运算单元与存储单元之间的数据传输。2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于所述运算单元进一步包括 预测及模式判决运算子单元，其输入包括待编码图像数据、参考图像数据以及编码过程中保留的用于层间预测的参考数据，预测及模式判决运算子单元根据输入数据进行帧内预测、帧间预测以及层间预测获得预测数据，并依据编码代价、误差信息选出最佳预测模式，用待编码数据减去预测数据，得到残差数据，预测及模式判决运算子单元的输出包括预测模式和预测数据、残差数据以及宏块信息数据； 变换运算子单元，其输入是预测及模式判决运算子单元输出的残差数据，变换运算子单元根据整数变换及Hadamard变换输出经过变换之后的系数； 并行量化及反量化运算子单元，其输入是变换运算子单元输出的经过变换之后的系数，并行量化及反量化运算子单元包括两套标准量化及反量化子单元，两个子单元分别使用两个量化参数QO和Ql作为质量基本层和质量增强层的量化参数，其中QO > Q1，并行量化及反量化运算子单元输出质量基本层系数、质量增强层系数、最终的反量化数据； 并行扫描运算子单元，其输入是并行量化及反量化运算子单元输出的质量基本层和质量增强层系数，并行扫描运算子单元包括2个标准扫描子单元，分别对质量基本层和质量增强层系数进行重新排列； 系数分组运算子单元，其输入为经过重新排列的质量增强层系数，系数分组运算子单元把经过重新排列的质量增强层系数根据编码要求分成N组，其中N为I到16之间的数字，第η组系数的个数为Mn, I彡η彡N，并且满足；^封..:=16 ; 并行熵编码运算子单元，其包括L组标准的熵编码运算子单元，并行熵编码运算子单元的输入数据包括并行扫描运算子单元产生的重新排列的质量基本层系数、系数分组运算子单元产生的N组质量增强层系数、预测及模式判决预算子单元产生的宏块信息数据，其中N < L，并行熵编码运算子单元对Ν+1组质量层系数分别进行编码，同时生成Ν+1层质量可伸缩编码数据。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于该装置进一步包括 图像重构运算子单元，其输入包括并行量化及反量化运算子单元输出的最终反量化数据以及预测及模式判决运算子单元输出的预测模式和预测数据，图像重构运算子单元首先把最终的反量化数据进行整数反变换及Hadamard反变换，然后根据预测模式利用反变换之后的数据和预测数据进行图像的重构，生成参考帧数据和用于层间预测的参考数据。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于并行量化及反量化运算子单元的处理过程如下 首先对输入的系数用QO进行量化，得到质量基本层系数；然后对质量基本层系数用QO进行反量化，得到质量基本层反量化之后的系数；再用输入的系数减去反量化之后的系数，得到用QO进行量化的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琪，付桂鹏，
申请(专利权)人：芯原微电子北京有限公司，芯原微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：