[實用新型]可變塊尺寸運動預測裝置

有效

• 申請號: 200920124187.0
• 申請日: 2009-07-09
• 公開（公告）號: CN201639717U
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 胡紅旗;陳劍軍
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭微電子股份有限公司
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及信號處理中的圖像和視頻編碼技術領域，特別涉及在編碼過程中可變塊尺寸運動預測技術。

背景技術

在視頻壓縮中，為了更好的去除視頻信息的冗余，達到在保持視頻質量的同時盡可能提高壓縮比的目的，廣泛采用預測編碼和變換編碼結合的基于塊的混合編碼方法，通過變換編碼將空域圖像映射到頻域系數，有效地去除像素間的空間相關性，而基于運動估計和運動補償的預測編碼則充分利用了相鄰幀間的時間相關性，從而獲得較好的壓縮性能。

由于塊匹配具有較低的硬件復雜度，對于實際運動來說被認為是最通用的方法之一，因此在VLSI中廣泛采用，幾乎所有的H.261/H.263和MPEG1，2/4的編解碼電路的物理組合都把塊匹配用于運動估計。

為了得到最小的預測誤差，在H.264/AVC中進行幀間預測時不再采用固定塊尺寸模式，而是采用可變塊尺寸模式對每個劃分的子塊進行運動估計和運動補償，以得到最佳的匹配塊，從而提高壓縮效率。H.264/AVC的多模式運動估計中，一個16×16的宏塊(Macroblock，MB)可以進一步劃分成若干個子塊進行補償。如圖1所示宏塊分割模式包括16×16，16×8，8×16，8×8；對于8×8子塊，可以進一步劃分成8×4，4×8，4×4塊模式，具體應用如圖2所示，圖2的當前宏塊在參考幀的搜索區域內搜索出的最優預測模式為左上方的8×8子塊最優模式為兩個8×4子塊，對應得運動矢量為Mv0和Mv1，其余三個8×8子塊的最優預測模式是8×8塊，對應得運動矢量分別是Mv2、Mv3和Mv4。宏塊分割模式大大提高了各宏塊之間及宏塊內部子塊的關聯性。H.264/AVC對編碼的宏塊進行運動預測時要遍歷所有的預測模式，即對每一種尺寸的子塊都要執行一次搜索動作，因此幀間預測就能針對圖像中不同大小物體的各種移動，利用最適合的子塊尺寸進行組合，以提高搜索的正確性，而不會因為用固定尺寸的塊去搜索不同大小的物體而導致在移動時產生的誤差。

確定宏塊分割模式(塊的尺寸)后，需要對每一個子塊編碼，計算每一個待編碼的子塊對應的運動矢量，然后編碼傳輸每個運動矢量和宏塊分割模式。因此當選定一個比較大的塊尺寸時，則需要較少的碼字對分塊信息和運動矢量進行編碼傳送，但是難于達到精確的匹配，也就是說在圖像的殘差部分可能包含著比較多的信息；而選定一個較小的塊尺寸，可以顯著降低殘差部分的信息，但是產生比較高的碼率來表示運動矢量和對應的分塊策略。因此在不同的條件下需要選擇合適塊分塊策略，塊劃分策略的好壞直接影響著編碼系統的效率和壓縮效果。

目前有兩種普遍的運動預測的方法，一種方法是對各種宏塊分割模式逐一進行固定塊尺寸的運動預測，這種方法由于對每一中宏塊分割模式都需要遍歷搜索窗區域，所需的存儲器操作帶寬巨大，同時所需的計算時間長，無法實現實時處理。另外一種方法基于具有最小的宏塊分割尺寸的子塊進行處理，計算出這些最小子塊的SAD殘差值后，通過若干最小子塊的組合得到較大子塊的SAD殘差值，這種方法需存儲較多的中間計算結果，所需的暫存資源較多。

發明內容

本實用新型的目的是為了克服已有技術的不足，提出了一種實時處理H.264/AVC中可變塊尺寸運動預測方法，該方法可以降低硬件開銷，所需存儲器操作帶寬小，計算時間短，所需暫存資源少。

本實用新型同時提出了一種可變塊尺寸運動預測裝置。

可變塊尺寸運動預測方法，包括如下步驟：

(1)從外部存儲器中持續取出待預測幀中用于預測某一候選運動矢量的當前宏塊像素及其對應的參考宏塊像素，分別存儲在當前宏塊像素存儲器和搜索窗像素存儲器，直到遍歷搜索窗中的所有候選運動矢量；

(2)從當前宏塊像素存儲器取出一個候選運動矢量的當前宏塊像素，并對當前宏塊像素進行降采樣和像素截位處理；

(3)進行步驟(2)的同時，從搜索窗像素存儲器取出一個候選運動矢量的參考宏塊像素，并對取出的參考宏塊像素進行降采樣和像素截位處理；

(4)將步驟(2)和步驟(3)處理后的像素送到SAD計算單元進行運算，計算該候選運動矢量對應的參考宏塊在各種宏塊分割模式下的SAD值；

(5)各種宏塊分割模式下的SAD值與前一個候選運動矢量運算得到的各種宏塊分割模式下的SAD值進行比較，選取各種宏塊分割模式下最小SAD值和對應的運動矢量。