[發明專利]一種軟硬件配合的視頻解碼器實現方法

無效

• 申請號: 200710303732.8
• 申請日: 2007-12-21
• 公開（公告）號: CN101466037A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發明（設計）人: 何文學;王大旗
• 申請（專利權）人: 北京中電華大電子設計有限責任公司
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/64
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種數字視頻編解碼技術領域的方法，具體是一種用于視頻解碼器設計的整體實現方案。

背景技術

隨著視頻壓縮標準的相繼制定，視頻編解碼器的應用日益廣泛，目前已涉及廣播、通信、電視、娛樂等諸多領域。AVS作為我國自主制定的第二代數字音視頻信源標準，其編碼效率與國際標準MPEG-4/H.264相當，因其具有國有知識產權，得到大力推行。

隨著諸多新標準逐漸產業化，數字電視也逐漸開始由標清向準高清、高清開始過渡。為實現高清視頻的實時解碼，普遍采用集成電路設計來實現。但新的壓縮標準，如H.264、AVS等算法，引入多項新技術，在實現優質畫面的同時也帶來了更高的運算復雜性。若單靠軟件實現，其運算量過大，就目前的CPU來看是難以實現的。若只靠硬件實現，對于實際應用所需要的高糾錯、高性能、高畫質等要求，硬件設計復雜并且難以實現。所以，為了滿足解碼效率和靈活性方面的要求，勢必要求軟件、硬件系統配合，共同完成解碼任務。

現有的軟硬件配合多見于兩種方式。

一種是軟件封裝、硬件實現，其實質仍然屬于硬件實現，只是向應用提供了一些APIs函數以便于使用。其缺點不僅在于硬件實現的復雜性，也在于對視頻協議的依賴性，可重復利用性降低，不利于多標準的實現。

另一種方式是軟件參與了所有語法元素的解析，而解碼功能塊(如：反量化、反變換、預測等模塊)由硬件來實現。這種方式雖然降低了硬件的復雜性，提高了實現的靈活性，但對于高清圖像來說，數據量劇增所導致的軟件硬件交互時間的增加，勢必加重CPU的負擔。這種實現大都需要專用的CPU配合解碼，這樣勢必增加系統的復雜性和成本。

發明內容

本發明克服上述兩種設計方法中的不足，提出一種用于視頻解碼器設計的實現方案，降低硬件設計部分的復雜度，增強設計的靈活性，并且提高解碼器的運行效率。

本發明采用的技術方案包含了碼流預處理功能塊、圖像級解析功能塊、條帶級解碼功能塊(此處稱為條帶級解碼功能塊是指所處理數據的最高級別信息為slice頭信息)和軟件控制功能塊，如圖1所示，其中：

所述碼流預處理功能塊，對輸入碼流按照相應格式進行解封裝處理，同時以起始碼作為標記將碼流分解成不同的分段，并以鏈表等組織形式進行存儲，為了便于軟件查找所需要的碼流信息，將碼流預處理過程中所得的起始碼值、起始碼出現的位置以及其他相關的輔助信息以隊列等形式單獨存儲，并與碼流分段結構以指針等信息相關聯。

所述圖像級解析功能塊，對視頻協議所規定的圖像級信息進行解析，當遇到第一個slice時將之后的數據傳遞給條帶級解碼功能塊進行解碼。所述圖像級解析功能塊采用軟件進行解析，但也可通過使用相應硬件加速單元配合解析，提高解碼效率。

所述條帶級解碼功能塊，當圖像級解析功能塊解碼到第一個slice時傳遞給本模塊，本模塊負責對slice、宏塊進行解析，之后對殘差進行解碼，并根據不同的標準完成圖像解碼、重建。此部分運算量很大，采用硬件進行處理。

所述軟件控制功能塊，完成錯誤分析、錯誤恢復處理及發送控制命令的任務，協調所述圖像級解析功能塊和條帶級解碼功能塊的協同工作，在調度下圖像級解析功能塊和條帶級解碼功能塊均可獨立、并行的運行。

所述圖像級解析功能塊完成圖像級的參數的糾錯處理，由于采用軟件來實現，因此可選用更為靈活復雜的算法；由于條帶級解碼功能塊從slice一級開始解析而不是通常的宏塊級，因此硬件也可以實現一些簡單的錯誤恢復，當出現不可恢復的錯誤時硬件可以采用一些掩蔽算法，搜索到下一個slice起始位置繼續解碼。

由于大部分常用的視頻編解碼標準(如MPEG2、H.264、AVS等)都有slice級別，所以以slice作為軟硬件的劃分可適用于多種標準，但實際并不局限于slice頭，可以根據所適應視頻協議的規定靈活制定，以最小的具有起始碼的可定位的單元均可。

所述圖像級解析功能塊與條帶級解碼功能塊以圖像slice進行劃分，slice級別之上(包含序列頭信息、圖像頭信息、擴展頭信息等等語法元素)屬于圖像級解析功能塊；slice級別之上(包含slice頭信息、宏塊頭信息、參差信息等等語法元素)屬于條帶級解碼功能塊；

本發明所述的視頻解碼器的工作流程如下，如圖3所示：

首先，碼流預處理功能塊對輸入碼流進行解封裝的同時進行起始碼的檢測，并以起始碼作為標記將碼流分段及輔助信息進行存儲，便于軟件查找所需要的碼流信息。