[發明專利]基于軟硬件協同處理的MPEG多格式兼容解碼方法及其裝置

有效

• 申請號: 200910163713.9
• 申請日: 2009-08-14
• 公開（公告）號: CN101729893A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 程旭;劉鋒;陸曉鳳;王超
• 申請（專利權）人: 北京北大眾志微系統科技有限責任公司;常州北大眾志網絡計算機有限公司
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/46
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;祁建國

技術領域

本發明涉及數字圖像編解碼技術，特別是涉及一種基于軟硬件協同處理的MPEG多格式兼容解碼方法及其裝置。

背景技術

MPEG-1/2/4是國際標準化組織ISO/IEC制定的數字音視頻壓縮編碼標準，目前，在通訊、計算機、消費電子領域獲得廣泛應用。MPEG-1/2/4的解碼流程是一致的，包括反變換(如Inverse?DCT)、反量化(Inverse?Quantisation)、熵解碼(變長解碼(Variable?Length?Decoding))和運動補償(MotionCompensation)等核心算法，現在以典型的MPEG-2為例介紹視頻解碼的流程，如圖1所示。

按照軟件和硬件實現的劃分，視頻解碼的方法大致可以分為：完全用軟件實現視頻解碼，完全用專用多媒體硬件實現視頻解碼和把解碼的過程分為不同的部分，算法復雜、計算量大的部分用專門的硬件來完成，其他部分用軟件完成，即軟硬件協同的方法。下面對這些方法逐一分析。

1.完全用軟件實現視頻解碼

完全利用基于通用處理器的軟件進行大量視頻處理中反復出現的算術運算操作，例如離散余弦反變換中大量的矩陣浮點乘法操作等，通用處理器對于視頻處理的運算能力有限，通常無法滿足標準或高清視頻圖像的實時解碼要求。

2.完全用專用多媒體硬件實現視頻解碼

這種方法就是用硬件實現多媒體處理的所有算法。三菱Mitsubishi的高級電視解碼器就是這種實現方式。這種方法的硬件實現成本高，驗證需要花費大量的時間，更新速度慢。更重要的是沒有權衡視頻解碼運算中哪些核心算法消耗了大部分的處理時間，完全用硬件實現視頻解碼，可能不必要的提高了芯片面積和運行時的功耗，不適用于這方面敏感的應用領域。同時解碼的靈活性也很差，當需要支持更多的功能和格式時需要修改硬件電路。

3.軟硬件協同處理的方法

這種方法是把解碼的過程分為不同的部分，算法復雜、計算量大的部分用專門的硬件來完成，由軟件實現靈活性高、計算量相對簡單的算法，處理器和專門的硬件之間采用某種標準的接口保證軟硬件的交互。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種基于軟硬件協同處理的MPEG多格式兼容解碼方法及其裝置，用于解決現有技術無法滿足在較低的工作頻率下實現標清編碼視頻碼流的實時解碼顯示，同時在相同解碼效率下降低芯片面積和功耗的問題。

為了實現上述目的，本發明提供了一種基于軟硬件協同處理的MPEG多格式兼容解碼方法，用于通過處理器與硬件加速器實現MPEG多格式兼容解碼，其特征在于，該方法包括：

步驟一，設置處理器與硬件加速器之間的寄存器配置接口均支持MPEG-1/2/4標準；

步驟二，根據運動矢量類型，對讀入的參考宏塊數據進行亞像素插值運算，獲取亞像素插值運算結果，并對殘差數據進行二維離散余弦反變換處理，獲取處理后的殘差數據；

步驟三，根據宏塊的類型，由所述亞像素插值運算結果和所述處理后的殘差數據重構成解碼宏塊；

步驟四，根據當前處理宏塊的坐標、運動矢量、宏塊類型、參考幀位置信息，計算參考宏塊數據的讀取位置，并從參考幀中讀取參考宏塊數據，再將已經重構完成的解碼宏塊寫入重建幀的相應位置地址中；

所述步驟一中，進一步包括：通過以下方式實現所述處理器與所述硬件加速器之間數據交互的步驟：

由AHB總線上的從設備接收來自總線的讀寫請求，配置內部運動補償信息相關的寄存器和IDCT系數寄存器，啟動所述硬件加速器進行圖像解碼處理的計算。

所述的MPEG多格式兼容解碼方法，其中，所述步驟一中，進一步包括：

由所述處理器采用支持全局Reset清零的存儲器結構配置所述IDCT系數寄存器，并將64×16位的存儲器和64個1位的寄存器作為每個系數非零的標志位，并在每次寫入時只寫入存儲器非零的DCT系數和設置1位的IDCT系數寄存器為1，其他系數默認為零。

所述的MPEG多格式兼容解碼方法，其中，所述步驟二中，進一步包括：

采用雙向循環處理雙向參考宏塊得到所述亞像素插值運算結果的步驟，具體為：

將前向參考宏塊的半像素插值的結果寫入緩存中，循環進行后向參考宏塊的插值處理，讀取所述緩存中前向參考宏塊的插值結果，經過均值操作得到所述亞像素插值運算結果。

所述的MPEG多格式兼容解碼方法，其中，所述步驟二中，所述二維離散余弦反變換處理的步驟具體為：