專利名稱：基于預(yù)測(cè)點(diǎn)間相關(guān)性的幀內(nèi)預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電信技術(shù)領(lǐng)域的方法及裝置，具體是一種基于預(yù)測(cè)點(diǎn)間相關(guān) 性的幀內(nèi)預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)的方法及裝置。
背景技術(shù)：
視頻技術(shù)是廣泛用于視頻數(shù)據(jù)的傳輸和存儲(chǔ)，由這些數(shù)據(jù)可以完全或近似地 恢復(fù)出原始圖像。幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù)是利用圖像數(shù)據(jù)空間上的相關(guān)性，使用當(dāng)前塊左 邊和上邊的最鄰近解碼像素值來預(yù)測(cè)當(dāng)前的所有像素。在H,264標(biāo)準(zhǔn)中，定義的 最小塊處理單元是4x4的塊，亮度的預(yù)測(cè)模式共9種，色度的預(yù)測(cè)模式共4種； 在AVS標(biāo)準(zhǔn)中，定義的最小塊處理單元是8x8的塊，亮度的預(yù)測(cè)模式共5種，色 度的預(yù)測(cè)模式共4種。在AVS標(biāo)準(zhǔn)所采用的預(yù)測(cè)模式中，除個(gè)別模式不同于H. 264 標(biāo)準(zhǔn)所采用的外，其余的都能在H. 264標(biāo)準(zhǔn)中找到與之完全對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)模式。
在目前的實(shí)現(xiàn)技術(shù)中，大多是針對(duì)單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行討論?？紤]到不同標(biāo) 準(zhǔn)的特點(diǎn)和實(shí)時(shí)處理的要求，對(duì)于化264的實(shí)現(xiàn)，多數(shù)采用的是4路并行的處理 架構(gòu)；而對(duì)于AVS的實(shí)現(xiàn)，多數(shù)釆用的是8路并行的處理架構(gòu)， 一次輸出一行預(yù) 測(cè)出的像素點(diǎn)。這類實(shí)現(xiàn)方案能很好的滿足實(shí)時(shí)處理的要求，但代價(jià)是使用的硬 件資源成倍的增加。如果僅采用一路處理架構(gòu)處理所有的像素點(diǎn)，雖然硬件開銷 較小，但很難達(dá)到實(shí)時(shí)處理的要求，特別是對(duì)高清晰度視頻圖像的實(shí)時(shí)處理。因 此，有必要尋找一種有效的處理方法和架構(gòu)，兼容H. 264和AVS兩種標(biāo)準(zhǔn)，既能 滿足實(shí)時(shí)處理的要求，特別是對(duì)高猜晰度辦頻圖像的實(shí)時(shí)處理，又能保證硬件開 銷盡可能的小。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，Yu-Wen Huang等人在IEEE Transactions on circuits and systems for video technology, Vol. 15， No. 3， March 2005 (IEEE 的視頻技術(shù)的電路與系統(tǒng)學(xué)報(bào))上所發(fā)表的"Analysis, Fast Algorithm, and VLSI Architecture Design for H. 264/AVC Intra Frame Coder"(針對(duì)H. 264/AVC 幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼器的分析，快速算法和VLSI架構(gòu)設(shè)計(jì))中，設(shè)計(jì)了一種可重用的
4路并行處理架構(gòu)。該架構(gòu)對(duì)于所有的預(yù)測(cè)模式都重用一套運(yùn)算單元， 一定程度 上減少了硬件開銷，并能實(shí)時(shí)處理標(biāo)清的視頻數(shù)據(jù)(對(duì)于720x480， 4: 2: 0格
式的視頻，每秒處理31幀)。但存在如下缺點(diǎn)1、由于采用了大量的控制邏輯，
導(dǎo)致只能處于較低的時(shí)鐘頻率(55MHz)下工作，因而沒能達(dá)到實(shí)時(shí)處理高清視 頻數(shù)據(jù)的要求(對(duì)于1920x1080， 4: 2: O格式的視頻，每秒處理30幀)；2、由 于是采用4路并行處理架構(gòu)，硬件開銷仍然較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于預(yù)測(cè)點(diǎn)間相關(guān)性的幀內(nèi)預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn) 的方法及裝置，使其基于當(dāng)前塊中被預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)行與行間的相關(guān)性，采用一種通用 的單點(diǎn)處理架構(gòu)，以4x4的塊為最小處理單元，兼容H. 264高端規(guī)范和AVS標(biāo)準(zhǔn)， 并能實(shí)現(xiàn)硬件開銷較小，同時(shí)滿足實(shí)時(shí)處理高清視頻數(shù)據(jù)的要求。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明涉及的基于預(yù)測(cè)點(diǎn)間相關(guān)性的幀內(nèi)預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)的方法，包括以下步驟
步驟一，接收宏塊類型和預(yù)測(cè)模式參數(shù)；
步驟二，接收當(dāng)前宏塊上邊參考像素和左邊參考像素；
步驟三，根據(jù)步驟一、步驟二接收到的預(yù)測(cè)模式和宏塊類型參數(shù)及上邊參考 像素和左邊參考像素，充分利用各種存在相關(guān)性的預(yù)測(cè)模式中當(dāng)前塊行與行間的 數(shù)據(jù)相關(guān)性，通過移位的方式提供參考像素和預(yù)測(cè)值的輸出，為上邊參考像素和 左邊參考像素分配獨(dú)立處理單元，完成對(duì)當(dāng)前宏塊的預(yù)測(cè)計(jì)算和參考像素的更 新；
本步驟可細(xì)分為如下步驟
第1步，判斷當(dāng)前是進(jìn)行H. 264解碼還是進(jìn)行AVS解碼；
第2步，判斷當(dāng)前宏塊是亮度塊還是色度塊；
第3步，如果是亮度塊，則判斷宏塊類型；如果是色度塊，則跳到第4步； 第4步，判斷預(yù)測(cè)模式；
第5步，充分利用各種存在相關(guān)性的預(yù)測(cè)模式中當(dāng)前塊行與行間的數(shù)據(jù)相關(guān) 性，以4x4的塊為基本處理單元，根據(jù)當(dāng)前的預(yù)測(cè)模式，利用上邊參考像素和左
邊參考像素，采用單點(diǎn)計(jì)算的方式，完成對(duì)當(dāng)前宏塊的預(yù)測(cè)計(jì)算，預(yù)測(cè)計(jì)算時(shí)， 利用被預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)間的相關(guān)性，并且對(duì)左邊參考像素點(diǎn)和上邊參考像素點(diǎn)進(jìn)行獨(dú)立
處理，同時(shí)根據(jù)宏塊類型，從接收到的重構(gòu)像素中選擇所需要的參考像素，覆蓋 對(duì)應(yīng)的舊參考像素，完成對(duì)參考像素的更新。
所述移位的方式，是指對(duì)當(dāng)前塊進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算時(shí)，將預(yù)測(cè)當(dāng)前塊所需要的 參考像素均存于移位寄存器中，計(jì)算完一個(gè)點(diǎn)后，按照移位的方向，后一個(gè)點(diǎn)覆 蓋當(dāng)前點(diǎn)的值，提供預(yù)測(cè)下個(gè)點(diǎn)所需的參考像素點(diǎn)，對(duì)于不存在相關(guān)性的預(yù)測(cè)模 式，每個(gè)點(diǎn)均需要計(jì)算，對(duì)于存在相關(guān)性的預(yù)測(cè)模式，利用相關(guān)性，將保存于輸 出寄存器中已經(jīng)計(jì)算出的值移動(dòng)一個(gè)點(diǎn)賦給當(dāng)前相關(guān)點(diǎn)，而不需要再次計(jì)算相關(guān) 點(diǎn)。
所述分配獨(dú)立處理單元，是指對(duì)當(dāng)前塊進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算時(shí)，采用為上邊參考 像素和左邊參考像素分配獨(dú)立處理單元的方法，如果當(dāng)前點(diǎn)是利用左邊參考像素 進(jìn)行預(yù)測(cè)，則使用專供左邊參考像素點(diǎn)計(jì)算的運(yùn)算單元，如果當(dāng)前點(diǎn)是利用上邊 參考像素進(jìn)行預(yù)測(cè)，則使用專供上邊參考像素點(diǎn)計(jì)算的運(yùn)算單元，如果左邊和上 邊參考像素計(jì)算都需要進(jìn)行大量像素點(diǎn)求和時(shí)，兩路運(yùn)算單元同時(shí)使用。
所述相關(guān)性，是指宏塊的本行內(nèi)所有被預(yù)測(cè)點(diǎn)或除1個(gè)點(diǎn)外的其他被預(yù)測(cè) 點(diǎn)，都能在己計(jì)算出的相鄰行或隔行中找到與其值完全相等的點(diǎn)，將己經(jīng)計(jì)算出 的本行像素值直接作為后續(xù)行相關(guān)像素點(diǎn)的值輸出，而不需要再次計(jì)算相關(guān)點(diǎn)。
在H,264和AVS的所有預(yù)測(cè)模式中，除比264中的下水平和上水平模式，以 及AVS中的直流模式以及兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中都使用的平面模式外，其余的預(yù)測(cè)模式都具 有行與行間的數(shù)據(jù)相關(guān)性。
以H. 264中的下右對(duì)角線模式為例，對(duì)于4x4的宏塊類型，將一個(gè)4x4塊的 16個(gè)像素點(diǎn)按照從左至右，從上至下的順序編號(hào)(1至16號(hào))，其中第1行的1， 2， 3號(hào)點(diǎn)與第2行的6， 7， 8號(hào)點(diǎn)是分別對(duì)應(yīng)相等的，即計(jì)算出的第l行的l， 2， 3號(hào)點(diǎn)的值可以直接存儲(chǔ)后作為第2行的6， 7， 8號(hào)點(diǎn)的預(yù)測(cè)值，而不用再 重新計(jì)算。同理，第2行與第3行以及第3行與第4行之間都具有這樣的相關(guān)性。
與下右對(duì)角線模式相似，在具有行與行間數(shù)據(jù)相關(guān)性的預(yù)測(cè)模式中，除 H. 264中的右垂直模式和左垂直模式只具有隔行相關(guān)性，即第1行與第3行的數(shù) 據(jù)才具有相關(guān)性，其他的模式相鄰兩行都具,有相關(guān)性。此種相關(guān)性保證了本行中 至少有3個(gè)點(diǎn)是可以直接由相鄰相關(guān)行提供。
第6步，計(jì)算完一行4個(gè)點(diǎn)后，進(jìn)行一次預(yù)測(cè)值輸出。
步驟四，將步驟三中計(jì)算好的預(yù)測(cè)值送給外部的重構(gòu)模塊。
本發(fā)明涉及的基于預(yù)測(cè)點(diǎn)間相關(guān)性的幀內(nèi)預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)的裝置，包括參考像素 寄存器組、參考像素控制單元、基本運(yùn)算單元和輸出控制單元。
所述參考像素寄存器組分為左邊參考像素寄存器組和上邊參考像素寄存器 組兩部分，左邊參考像素寄存器組負(fù)責(zé)左邊參考像素的存儲(chǔ)工作，上邊參考像素 寄存器組負(fù)責(zé)上邊參考像素的存儲(chǔ)工作。
所述參考像素寄存器組包括寄存器、移位寄存器、臨時(shí)寄存器，所述寄存器 負(fù)責(zé)保存外部輸入的參考像素，并為參考像素控制單元提供參考像素的選擇；所 述移位寄存器接收參考像素控制單元選擇送入的參考像素，移位寄存器的輸出端 與基本運(yùn)算單元的輸入端相連，為基本運(yùn)算單元提供輸入數(shù)據(jù)；所述臨時(shí)寄存器 用于存儲(chǔ)計(jì)算直流和平面模式中產(chǎn)生的部分之和，供基本運(yùn)算單元繼續(xù)計(jì)算使 用。
所述參考像素控制單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有控制信號(hào)的判斷、參考像素的選擇、移 位控制、參考像素的更新，根據(jù)當(dāng)前宏塊的情況，選擇保存在參考像素寄存器組 中參考像素，或?qū)⒖枷袼厮突貐⒖枷袼丶拇嫫鹘M內(nèi)部的移位寄存器，并控制移 位寄存器的移位及參考像素的更新，所述參考像素控制單元分為左邊參考像素控 制單元和上邊參考像素控制單元兩部分，左邊參考像素控制單元負(fù)責(zé)控制左邊參 考像素，上邊參考像素控制單元負(fù)責(zé)控制上邊參考像素。
所述的參考像素控制單元，根據(jù)預(yù)測(cè)模式將參考像素按順序送入移位寄存器 中，并控制移位寄存器一個(gè)周期移動(dòng)一個(gè)點(diǎn)，使得移動(dòng)一個(gè)點(diǎn)后存放的參考像素 能直接用于計(jì)算下一個(gè)預(yù)測(cè)點(diǎn)時(shí)使用。
所述基本運(yùn)算單元，接收參考像素寄存器組內(nèi)部移位寄存器中的數(shù)據(jù)作為基 本運(yùn)算單元的輸入數(shù)據(jù)，基本運(yùn)算單元完成計(jì)算后將結(jié)果輸出給輸出控制單元。
所述基本運(yùn)算單元，由9個(gè)16比特的加法器組成，其中4個(gè)加法器組成一 路子運(yùn)算單元供利用左邊參考像素計(jì)算時(shí)使用，另4個(gè)加法器組成另一路子運(yùn)算 單元供利用上邊參考像素計(jì)算時(shí)使用，另設(shè)置了一個(gè)加法器用于計(jì)算此兩路計(jì)算 結(jié)果的和，基本運(yùn)算單元共有10個(gè)16比特的輸入端和3個(gè)16比特的輸出端， 其輸入端與左邊參考像素寄存器組和上邊參考像素寄存器組內(nèi)部的移位寄存器 相聯(lián)，輸出端與輸出控制單元的輸入端相聯(lián)，10個(gè)輸入端中5個(gè)是利用左邊參
考像素計(jì)算時(shí)使用，另5個(gè)是利用上邊參考像素計(jì)算時(shí)使用，3個(gè)輸出端分別為 2個(gè)子運(yùn)算單元的計(jì)算結(jié)果輸出端和1個(gè)兩子運(yùn)算單元的相加結(jié)果輸出端。所述 基本運(yùn)算單元在只利用左邊參考像素計(jì)算當(dāng)前預(yù)測(cè)點(diǎn)時(shí)，上邊參考像素寄存器組
中的移位寄存器被輸入0;而基本運(yùn)算單元在只利用上邊參考像素計(jì)算當(dāng)前預(yù)測(cè) 點(diǎn)時(shí)，左邊參考像素寄存器組中的移位寄存器被輸入O。
所述輸出控制單元，包括輸出寄存器和控制邏輯單元，控制邏輯單元從基本 運(yùn)算單元輸出端中選擇當(dāng)前需要的計(jì)算結(jié)果，根據(jù)預(yù)測(cè)模式，將計(jì)算結(jié)果送回基 本運(yùn)算單元輸入端進(jìn)行累加運(yùn)算，或者將計(jì)算結(jié)果送回參考像素寄存器組中的臨 時(shí)寄存器保存，或者將計(jì)算結(jié)果送給輸出控制單元內(nèi)部的輸出寄存器中相應(yīng)位保 存，以及根據(jù)當(dāng)前存在的相關(guān)性控制輸出寄存器的移位，獲得相關(guān)點(diǎn)的輸出值。
所述的輸出控制單元根據(jù)當(dāng)前模式行與行間的相關(guān)性，控制當(dāng)前行的數(shù)據(jù)保 持不變，左移一個(gè)點(diǎn)或右移一個(gè)點(diǎn)以葺接作為下一行中相關(guān)點(diǎn)的輸出值。
本發(fā)明的裝置主要是利用接收到的宏塊類型、預(yù)測(cè)模式等參數(shù)和參考像素， 完成對(duì)當(dāng)前宏塊的預(yù)測(cè)，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)對(duì)上邊參考像素和左邊參考像素的更新，對(duì) 所有的宏塊類型都以4x4的塊為處理單位，順序處理。
H.264的主規(guī)范中編碼時(shí)需要處理13種模式，而高清視頻流(1920x1080) 的數(shù)據(jù)量是標(biāo)清(720x480)的6倍，僅使用本發(fā)明提出的單路處理結(jié)構(gòu)就完全 能滿足高清實(shí)時(shí)解碼的要求。由于本發(fā)明提出的單路處理結(jié)構(gòu)的處理速度是對(duì)比 文件中4路并行處理結(jié)構(gòu)的處理速度的1.5倍，若要達(dá)到能對(duì)H.264的main profile (主規(guī)范)實(shí)現(xiàn)高清實(shí)時(shí)編碼，則需要使用4路本發(fā)明提出的單路處理 結(jié)構(gòu)，構(gòu)成4路并行處理單元。若要達(dá)到能對(duì)H. 264的high profile (高端規(guī) 范)實(shí)現(xiàn)高清實(shí)時(shí)編碼，則需要使用7路本發(fā)明提出的單路處理結(jié)構(gòu)，構(gòu)成7 路并行處理單元。而且采用本發(fā)明提出的單路處理結(jié)構(gòu)所實(shí)現(xiàn)的編解碼器是完全 兼容AVS標(biāo)準(zhǔn)的。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明提出的單路處理結(jié) 構(gòu)，充分利用了行與行間的相關(guān)性，對(duì)于具有相鄰行相關(guān)性的預(yù)測(cè)模式，僅4x4 塊的第一行需要4個(gè)周期計(jì)算出4個(gè)點(diǎn)，后三行只需要3個(gè)周期得出三行的點(diǎn)， 共7個(gè)周期，相對(duì)于不利用行與行間相關(guān)性的單路處理結(jié)構(gòu)(4x4塊，需16個(gè) 周期)，處理速度提高了2倍多，而相對(duì)于不利用行與行間相關(guān)性的4路處理結(jié)
構(gòu)(4x4塊，需4個(gè)周期)，處理速度只降低了不到一半，同時(shí)采用移位代替選 擇和左邊、上邊參考分開獨(dú)立處理的方式，減少了控制邏輯延時(shí)，使用0. 18的 工藝庫，可綜合頻率能達(dá)到150MHz以上，在最優(yōu)情況下，所獲得的處理速度能 達(dá)到原處理速度的1. 5倍；2、從硬件資源開銷上來看，本發(fā)明提出的單路處理 結(jié)構(gòu)，利用了行與行間的相關(guān)性，省去了計(jì)算相關(guān)點(diǎn)所需的控制邏輯和多余的計(jì) 算單元，因而降低了硬件資源開銷；3、從功耗上來看，本發(fā)明充分利用了行與 行間的相關(guān)性，直接利用己經(jīng)計(jì)算出的值，去除了過多的冗余計(jì)算，降低了功耗; 4、從整體架構(gòu)上來看，本發(fā)明提供了一種較通用的幀內(nèi)預(yù)測(cè)架構(gòu)，能支持到 H. 264的high profile (高端規(guī)范)，并完全兼容AVS標(biāo)準(zhǔn)。


圖1是對(duì)H.264中的下右對(duì)角線模式中存在的行與行間數(shù)據(jù)相關(guān)性的示意
圖2是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明裝置中基本運(yùn)算單元的結(jié)構(gòu)示意圖4是對(duì)本發(fā)明裝置在下右對(duì)角線模式時(shí)進(jìn)行計(jì)算的工作示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案
為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù) 范圍不限于下述的實(shí)施例。
本實(shí)施例基于對(duì)一個(gè)4x4塊的處理，包括如下歩驟
步驟一，將接收到的宏塊類型和預(yù)測(cè)模式等需要的參數(shù)送參考像素寄存器組
的內(nèi)部寄存器保存；
所述宏塊類型，H. 264的高端規(guī)范對(duì)于幀內(nèi)預(yù)測(cè)部分新增加了 8x8的宏塊類 型，而AVS均采用了8x8的宏塊類型，兩者在區(qū)別為H. 264需要對(duì)獲得的參考 像素進(jìn)行濾波，而AVS則不需要。
所述預(yù)測(cè)模式，對(duì)于亮度預(yù)測(cè)模式，H. 264仍采用了 4x4宏塊類型中的9種 模式，而AVS只采用了5種，包括垂直，水平，直流，下左對(duì)角線和下右對(duì)角線 模式，其中的直流以及下左對(duì)角線模式與H.264中的有所不同，其余的3種與 & 264中的完全相同；對(duì)于色度預(yù)測(cè)模式，兩者都采用了4種，其中只有直流模
式不同。
在實(shí)現(xiàn)H. 264的高端規(guī)范的基礎(chǔ)上，只用增加對(duì)AVS中的直流及下左對(duì)角線 模式的支持，就能實(shí)現(xiàn)這兩種標(biāo)準(zhǔn)的兼容。
步驟二，接收當(dāng)前宏塊的上邊參考像素及左邊參考像素，存入?yún)⒖枷袼丶拇?器組，若對(duì)于當(dāng)前宏塊此步驟已完成，則直接跳到下一步；
步驟三，判斷參數(shù)寄存器，決定當(dāng)前是進(jìn)行H，264解碼還是進(jìn)行AVS解碼， 判斷計(jì)數(shù)寄存器，決定當(dāng)前是亮度塊還是色度塊，如果是亮度塊，判斷參數(shù)寄存 器，決定當(dāng)前的宏塊類型，判斷預(yù)測(cè)模式并根據(jù)預(yù)測(cè)模式，判斷當(dāng)前塊所需的參 考像素是否已經(jīng)保存，若已保存，則將上邊參考像素及左邊參考像素送入相應(yīng)的 上邊移位寄存器及左邊移位寄存器，移位寄存器直接與基本運(yùn)算單元的輸入端相 聯(lián)，否則，繼續(xù)等待參考像素的保存，采用參考像素移位，利用行與行間數(shù)據(jù)相 關(guān)性，并且對(duì)左邊參考像素點(diǎn)和上邊參考像素點(diǎn)進(jìn)行獨(dú)立處理完成對(duì)當(dāng)前宏塊的 計(jì)算，基本計(jì)算單元的所有輸入和輸出端均為16比特，計(jì)算完成的像素點(diǎn)經(jīng)移 位后送輸出寄存器相應(yīng)位保存，計(jì)算完一行4個(gè)像素點(diǎn)后，輸出寄存器進(jìn)行一次 輸出，并同時(shí)接收重構(gòu)模塊送回的像素重構(gòu)值，選擇所需要的參考像素，更新相 應(yīng)的參考像素寄存器，用于下一個(gè)塊的計(jì)算；
步驟四，計(jì)算完當(dāng)前的4x4塊后，開始下一個(gè)4x4塊的計(jì)算。
步驟三中，如圖1和圖4所示，所述計(jì)算以化264的"4的宏塊類型中的下 右對(duì)角線模式為例。該模式需要計(jì)算7個(gè)點(diǎn)的值，點(diǎn)1至4由上邊參考處理單元 計(jì)算，計(jì)算公式如下
1:I+M+M+A+2>〉2
2:M+A+A+B+2》2
3:A+B+B+C+2》2
4:B+C+C+D+2>>2 點(diǎn)5， 9， 13由左邊參考處理單元計(jì)算，計(jì)算公式如下
5:M+I+I+J+2〉〉2
9:I+J+J+K+2〉>2
13:J+K+K+L+2〉〉2 對(duì)一個(gè)4x4塊中每個(gè)像素點(diǎn)的計(jì)算過程如下
第一個(gè)周期，將參考像素點(diǎn)I, M， A， B， C， D送移位寄存器U保存；
第二個(gè)周期，計(jì)算出第1個(gè)點(diǎn)的和值部分，并通過輸出控制單元右移2位后 將低8位送輸出寄存器的第1點(diǎn)位保存，同時(shí)將移位寄存器U左移一個(gè)點(diǎn)位，即 M覆蓋I， A覆蓋M， B覆蓋A， C覆蓋B， D覆蓋C;
第三個(gè)周期，計(jì)算出第2個(gè)點(diǎn)的和值部分，并通過輸出控制單元右移2位后 將低8位送輸出寄存器的第2點(diǎn)位保存，同時(shí)將移位寄存器U左移一個(gè)點(diǎn)位；
第四個(gè)周期，計(jì)算出第3個(gè)點(diǎn)的和值部分，并通過輸出控制單元右移2位后 將低8位送輸出寄存器的第3點(diǎn)位保存，同時(shí)將移位寄存器U左移一個(gè)點(diǎn)位；
第五個(gè)周期，計(jì)算出第4個(gè)點(diǎn)的和值部分，并通過輸出控制單元右移2位后 將低8位送輸出寄存器的第4點(diǎn)位保存，同時(shí)將參考像素點(diǎn)M, I， J， K， L送移位寄 存器L保存，并輸出一行計(jì)算的完成信號(hào)；
第六個(gè)周期，計(jì)算出第5個(gè)點(diǎn)的和值部分，并通過輸出控制單元右移2位后 將低8位送輸出寄存器的第1點(diǎn)位保存，同時(shí)將輸出寄存器右移一個(gè)點(diǎn)位，即l 中的像素值覆蓋2， 2覆蓋3， 3覆蓋4，并輸出一行計(jì)算的完成信號(hào)，并且移位 寄存器L左移一個(gè)點(diǎn)位，即I覆蓋M，.J覆蓋I, K覆蓋J， L覆蓋K;
第七個(gè)周期，計(jì)算出第9個(gè)點(diǎn)的和值部分，并通過輸出控制單元右移2位后 將低8位送輸出寄存器的第1點(diǎn)位保存，同時(shí)將輸出寄存器右移一個(gè)點(diǎn)位，并輸 出一行計(jì)算的完成信號(hào)。并且移位寄存器L左移一個(gè)點(diǎn)位；
第八個(gè)周期，計(jì)算出第13個(gè)點(diǎn)的和值部分，并通過輸出控制單元右移2位 后將低8位送輸出寄存器的第1點(diǎn)位保存，同時(shí)將輸出寄存器右移一個(gè)點(diǎn)位，并 輸出一行計(jì)算的完成信號(hào)，完成了一個(gè)4x4塊的計(jì)算。
如圖2所示，本實(shí)施例裝置包括參考像素寄存器組、參考像素控制單元、 基本運(yùn)算單元和輸出控制單元。 ，
所述參考像素寄存器組分為左邊參考像素寄存器組和上邊參考像素寄存器 組兩部分，左邊參考像素寄存器組負(fù)責(zé)左邊參考像素的存儲(chǔ)工作，上邊參考像素 寄存器組負(fù)責(zé)上邊參考像素的存儲(chǔ)工作。
所述參考像素寄存器組包括寄存器、移位寄存器、臨時(shí)寄存器，所述寄存器 負(fù)責(zé)保存外部輸入的參考像素，并為參考像素控制單元提供參考像素的選擇；所 述移位寄存器接收參考像素控制單^選擇送入的參考像素，移位寄存器的輸出端
與基本運(yùn)算單元的輸入端相連，為基本運(yùn)算單元提供輸入數(shù)據(jù)；所述臨時(shí)寄存器 用于存儲(chǔ)計(jì)算直流和平面模式中產(chǎn)生的部分之和，供基本運(yùn)算單元繼續(xù)計(jì)算使 用。
所述參考像素控制單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有控制信號(hào)的判斷、參考像素的選擇、移 位控制、參考像素的更新，根據(jù)當(dāng)前宏塊的情況，選擇保存在參考像素寄存器組 中參考像素，或?qū)⒖枷袼厮突貐⒖枷袼丶拇嫫鹘M內(nèi)部的移位寄存器，并控制移 位寄存器的移位及參考像素的更新，所述參考像素控制單元分為左邊參考像素控 制單元和上邊參考像素控制單元兩部分，左邊參考像素控制單元負(fù)責(zé)控制左邊參
考像素，上邊參考像素控制單元負(fù)責(zé)控制上邊參考像素。
所述的參考像素控制單元，根據(jù)預(yù)測(cè)模式將參考像素按順序送入移位寄存器 中，并控制移位寄存器一個(gè)周期移動(dòng)一個(gè)點(diǎn)，使得移動(dòng)一個(gè)點(diǎn)后存放的參考像素 能直接用于計(jì)算下一個(gè)預(yù)測(cè)點(diǎn)時(shí)使用。
所述基本運(yùn)算單元，接收參考像素寄存器組內(nèi)部移位寄存器中的數(shù)據(jù)作為基 本運(yùn)算單元的輸入數(shù)據(jù)，基本運(yùn)算單元完成計(jì)算后將結(jié)果輸出給輸出控制單元。
如圖3所示，所述基本運(yùn)算單元，由9個(gè)16比特的加法器組成，其中4個(gè) 加法器組成一路子運(yùn)算單元供利用左邊參考像素計(jì)算時(shí)使用，另4個(gè)加法器組成
另 一路子運(yùn)算單元供利用上邊參考像素計(jì)算時(shí)使用，另設(shè)置了 一個(gè)加法器用于計(jì)
算此兩路計(jì)算結(jié)果的和，基本運(yùn)算單元共有10個(gè)16比特的輸入端和3個(gè)16比 特的輸出端，其輸入端與左邊參考像素寄存器組和上邊參考像素寄存器組內(nèi)部的 移位寄存器相聯(lián)，輸出端與輸出控制單元的輸入端相聯(lián)，10個(gè)輸入端中5個(gè)是 利用左邊參考像素計(jì)算時(shí)使用，另5個(gè)是利用上邊參考像素計(jì)算時(shí)使用，3個(gè)輸 出端分別為2個(gè)子運(yùn)算單元的計(jì)算結(jié)果輸出端和1個(gè)兩子運(yùn)算單元的相加結(jié)果輸 出端。所述基本運(yùn)算單元在只利用左邊參考像素計(jì)算當(dāng)前預(yù)測(cè)點(diǎn)時(shí)，上邊參考像 素寄存器組中的移位寄存器被輸入0;而基本運(yùn)算單元在只利用上邊參考像素計(jì) 算當(dāng)前預(yù)測(cè)點(diǎn)時(shí)，左邊參考像素寄存器組中的移位寄存器被輸入0。
所述輸出控制單元，包括輸出,寄存器和控制邏輯單元，控制邏輯單元從基本
運(yùn)算單元輸出端中選擇當(dāng)前需要的計(jì)算結(jié)果，根據(jù)預(yù)測(cè)模式，將計(jì)算結(jié)果送回基 本運(yùn)算單元輸入端進(jìn)行累加運(yùn)算，或者將計(jì)算結(jié)果送回參考像素寄存器組中的臨 時(shí)寄存器保存，或者將計(jì)算結(jié)果送給輸出控制單元內(nèi)部的輸出寄存器中相應(yīng)位保
存，以及根據(jù)當(dāng)前存在的相關(guān)性控制輸出寄存器的移位，獲得相關(guān)點(diǎn)的輸出值。 所述的輸出控制單元根據(jù)當(dāng)前模式行與行間的相關(guān)性，控制當(dāng)前行的數(shù)據(jù)保
持不變，左移一個(gè)點(diǎn)或右移一個(gè)點(diǎn)以直接作為下一行中相關(guān)點(diǎn)的輸出值。
本實(shí)施例具有以下有益效果1、本實(shí)施例相對(duì)于不利用行與行間相關(guān)性的
單路處理結(jié)構(gòu)(4x4塊，需16個(gè)周期)，處理速度提高了2倍多，而相對(duì)于不利
用行與行間相關(guān)性的4路處理結(jié)構(gòu)(4x4塊，需4個(gè)周期)，處理速度只降低了
不到一半；2、本實(shí)施例利用了行與行間的相關(guān)性，省去了計(jì)算相關(guān)點(diǎn)所需的控
制邏輯和多余的計(jì)算單元，因而降低了硬件資源開銷；3、本實(shí)施例充分利用了 行與行間的相關(guān)性，直接利用已經(jīng)計(jì)算出的值，去除了過多的冗余計(jì)算，降低了 功耗；4、本實(shí)施例提供了一種較通用的幀內(nèi)預(yù)測(cè)架構(gòu)，能支持到H. 264的high profile (高端規(guī)范)，并完全兼容AVS標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種基于預(yù)測(cè)點(diǎn)間相關(guān)性的幀內(nèi)預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一，接收宏塊類型和預(yù)測(cè)模式參數(shù)；步驟二，接收當(dāng)前宏塊上邊參考像素和左邊參考像素；步驟三，根據(jù)步驟一、步驟二接收到的預(yù)測(cè)模式和宏塊類型參數(shù)及上邊參考像素和左邊參考像素，利用各種存在相關(guān)性的預(yù)測(cè)模式中當(dāng)前塊行與行間的數(shù)據(jù)相關(guān)性，通過移位的方式提供參考像素和預(yù)測(cè)值的輸出，為上邊參考像素和左邊參考像素分配獨(dú)立處理單元，完成對(duì)當(dāng)前宏塊的預(yù)測(cè)計(jì)算和參考像素的更新；步驟四，將步驟三中的預(yù)測(cè)計(jì)算值送給外部的重構(gòu)模塊。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的華于預(yù)測(cè)點(diǎn)間相關(guān)性的幀內(nèi)預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)的方法，其 特征是，步驟三中，所述預(yù)測(cè)計(jì)算和參考像素的更新，是指利用各種存在相關(guān)性 的預(yù)測(cè)模式中當(dāng)前塊行與行間的數(shù)據(jù)相關(guān)性，以4x4的塊為基本處理單元，根據(jù) 當(dāng)前的預(yù)測(cè)模式，利用上邊參考像素和左邊參考像素，采用單點(diǎn)計(jì)算的方式，完 成對(duì)當(dāng)前宏塊的預(yù)測(cè)計(jì)算，預(yù)測(cè)計(jì)算時(shí)，利用被預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)間的相關(guān)性，并且對(duì)左 邊參考像素點(diǎn)和上邊參考像素點(diǎn)進(jìn)行獨(dú)立處理，同時(shí)根據(jù)宏塊類型，從接收到的 重構(gòu)像素中選擇所需要的參考像素，覆蓋對(duì)應(yīng)的舊參考像素，完成對(duì)參考像素的 更新。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于預(yù)測(cè)點(diǎn)間相關(guān)性的幀內(nèi)預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)的方法，其 特征是，步驟三中，所述移位的方式，是指對(duì)當(dāng)前塊進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算時(shí)，將預(yù)測(cè) 當(dāng)前塊所需要的參考像素均存于移位寄存器中，計(jì)算完一個(gè)點(diǎn)后，按照移位的方 向，后一個(gè)點(diǎn)覆蓋當(dāng)前點(diǎn)的值，提供預(yù)測(cè)下個(gè)點(diǎn)所需的參考像素點(diǎn)，對(duì)于不存在 相關(guān)性的預(yù)測(cè)模式，每個(gè)點(diǎn)均需要計(jì)算，對(duì)于存在相關(guān)性的預(yù)測(cè)模式，利用相關(guān) 性，將保存于輸出寄存器中已經(jīng)計(jì)算出的值移動(dòng)一個(gè)點(diǎn)賦給當(dāng)前相關(guān)點(diǎn)，而不需 要再次計(jì)算相關(guān)點(diǎn)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于預(yù)測(cè)點(diǎn)間相關(guān)性的幀內(nèi)預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)的 方法，其特征是，步驟三中，所述相關(guān)性，是指宏塊的本行內(nèi)所有被預(yù)測(cè)點(diǎn)或除 1個(gè)點(diǎn)外的其他被預(yù)測(cè)點(diǎn)，都能在已計(jì)算出的相鄰行或隔行中找到與其值完全相 等的點(diǎn)，將已經(jīng)計(jì)算出的本行像素值直接作為后續(xù)行相關(guān)像素點(diǎn)的值輸出，而不 需要再次計(jì)算相關(guān)點(diǎn)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于預(yù)測(cè)點(diǎn)間相關(guān)性的幀內(nèi)預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)的方法，其 特征是，步驟三中，所述分配獨(dú)立處理單元，是指對(duì)當(dāng)前塊進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算時(shí)， 采用為上邊參考像素和左邊參考像素分配獨(dú)立處理單元的方法，如果當(dāng)前點(diǎn)是利 用左邊參考像素進(jìn)行預(yù)測(cè)，則使用專供左邊參考像素點(diǎn)計(jì)算的運(yùn)算單元，如果當(dāng) 前點(diǎn)是利用上邊參考像素進(jìn)行預(yù)測(cè)，則使用專供上邊參考像素點(diǎn)計(jì)算的運(yùn)算單 元，如果左邊和上邊參考像素計(jì)算都需要進(jìn)行大量像素點(diǎn)求和時(shí)，兩路運(yùn)算單元 同時(shí)使用。
6、 一種基于預(yù)測(cè)點(diǎn)間相關(guān)性的幀內(nèi)預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)的裝置，包括參考像素寄存 器組、參考像素控制單元、基本運(yùn)算單元和輸出控制單元，其特征在于，所述參考像素寄存器組分為左邊參考像素寄存器組和上邊參考像素寄存器 組兩部分，左邊參考像素寄存器組負(fù)責(zé)左邊參考像素的存儲(chǔ)工作，上邊參考像素 寄存器組負(fù)責(zé)上邊參考像素的存儲(chǔ)工作；所述參考像素控制單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有控制信號(hào)的判斷、參考像素的選擇、移 位控制、參考像素的更新，根據(jù)當(dāng)前宏塊的情況，選擇保存在參考像素寄存器組 中參考像素，或?qū)⒖枷袼厮突貐⒖枷袼丶拇嫫鹘M內(nèi)部的移位寄存器，并控制移 位寄存器的移位及參考像素的更新，所述參考像素控制單元分為左邊參考像素控 制單元和上邊參考像素控制單元兩部分，左邊參考像素控制單元負(fù)責(zé)控制左邊參 考像素，上邊參考像素控制單元負(fù)責(zé)控制上邊參考像素；所述基本運(yùn)算單元，接收參考像素寄存器組內(nèi)部移位寄存器中的數(shù)據(jù)作為基 本運(yùn)算單元的輸入數(shù)據(jù)，基本運(yùn)算單元完成計(jì)算后將結(jié)果輸出給輸出控制單元；所述輸出控制單元，包括輸出寄存器和控制邏輯單元，控制邏輯單元從基本 運(yùn)算單元輸出端中選擇當(dāng)前需要的計(jì)算結(jié)果，根據(jù)預(yù)測(cè)模式，將計(jì)算結(jié)果送回基 本運(yùn)算單元輸入端進(jìn)行累加運(yùn)算，或者將計(jì)算結(jié)果送回參考像素寄存器組中的臨 時(shí)寄存器保存，或者將計(jì)算結(jié)果送給輸出控制單元內(nèi)部的輸出寄存器中相應(yīng)位保 存，以及根據(jù)當(dāng)前存在的相關(guān)性控制輸出寄存器的移位，獲得相關(guān)點(diǎn)的輸出值。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于預(yù)測(cè)點(diǎn)間相關(guān)性的幀內(nèi)預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)的裝置，其 特征是，所述參考像素寄存器組包括寄存器、移位寄存器、臨時(shí)寄存器，所述寄存器負(fù)責(zé)保存外部輸入的參考像素，并為參考像素控制單元提供參考像素的選 擇；所述移位寄存器接收參考像素控制單元選擇送入的參考像素，移位寄存器的 輸出端與基本運(yùn)算單元的輸入端相連，為基本運(yùn)算單元提供輸入數(shù)據(jù)；所述臨時(shí) 寄存器用于存儲(chǔ)計(jì)算直流和平面模式中產(chǎn)生的部分之和，供基本運(yùn)算單元繼續(xù)計(jì) 算使用。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于預(yù)測(cè)點(diǎn)間相關(guān)性的幀內(nèi)預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)的裝置，其 特征是，所述的參考像素控制單元，根據(jù)預(yù)測(cè)模式將參考像素按順序送入移位寄 存器中，并控制移位寄存器一個(gè)周期移動(dòng)一個(gè)點(diǎn)，使得移動(dòng)一個(gè)點(diǎn)后存放的參考 像素能直接用于計(jì)算下一個(gè)預(yù)測(cè)點(diǎn)時(shí)使用。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于預(yù)測(cè)點(diǎn)間相關(guān)性的幀內(nèi)預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)的裝置，其 特征是，所述基本運(yùn)算單元，由9個(gè)16比特的加法器組成，其中4個(gè)加法器組 成一路子運(yùn)算單元供利用左邊參考像素計(jì)算時(shí)使用，另4個(gè)加法器組成另一路子 運(yùn)算單元供利用上邊參考像素計(jì)算時(shí)使用，另設(shè)置了 一個(gè)加法器用于計(jì)算此兩路計(jì)算結(jié)果的和，基本運(yùn)算單元共有10個(gè)16比特的輸入端和3個(gè)16比特的輸出 端，其輸入端與左邊參考像素寄存器組和上邊參考像素寄存器組內(nèi)部的移位寄存 器相聯(lián)，輸出端與輸出控制單元的輸入端相聯(lián)，10個(gè)輸入端中5個(gè)是利用左邊 參考像素計(jì)算時(shí)使用，另5個(gè)是利用上邊參考像素計(jì)算時(shí)使用，3個(gè)輸出端分別 為2個(gè)子運(yùn)算單元的計(jì)算結(jié)果輸出端和1個(gè)兩子運(yùn)算單元的相加結(jié)果輸出端，基 本運(yùn)算單元在只利用左邊參考像素計(jì)算當(dāng)前預(yù)測(cè)點(diǎn)時(shí)，上邊參考像素寄存器組中 的移位寄存器被輸入0;而棊本運(yùn)譯單元在只利用上邊參考像素計(jì)算當(dāng)前預(yù)測(cè)點(diǎn) 時(shí)，左邊參考像素寄存器組中的移位寄存器被輸入O。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于預(yù)測(cè)點(diǎn)間相關(guān)性的幀內(nèi)預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)的裝置，其 特征是，所述的輸出控制單元根據(jù)當(dāng)前模式行與行間的相關(guān)性，控制當(dāng)前行的數(shù) 據(jù)保持不變，左移一個(gè)點(diǎn)或右移一個(gè)點(diǎn)以直接作為下一行中相關(guān)點(diǎn)的輸出值。
全文摘要
一種視頻技術(shù)領(lǐng)域中基于預(yù)測(cè)點(diǎn)間相關(guān)性的幀內(nèi)預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)的方法及裝置。本發(fā)明的方法首先接收宏塊類型、預(yù)測(cè)模式參數(shù)、上邊參考像素和左邊參考像素；然后根據(jù)接收到的預(yù)測(cè)模式和宏塊類型參數(shù)及上邊參考像素和左邊參考像素，完成對(duì)當(dāng)前宏塊的預(yù)測(cè)計(jì)算和參考像素的更新，最后將計(jì)算好的的預(yù)測(cè)值送給外部的重構(gòu)模塊。本發(fā)明的裝置包括參考像素寄存器組、參考像素控制單元、基本運(yùn)算單元和輸出控制單元。本發(fā)明支持H.264的高端規(guī)范和AVS標(biāo)準(zhǔn)，提高了設(shè)計(jì)的可綜合頻率，且在數(shù)據(jù)處理能力相同的情況下，具有硬件資源開銷小，功耗低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04N7/26GK101115207SQ20071004544
公開日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2007年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月30日
發(fā)明者劉佩林, 周大江, 磊 朱 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)