[發明專利]AVS視頻標準中時域直接模式運動矢量的計算方法和裝置

有效

• 申請號: 201010110939.5
• 申請日: 2010-02-10
• 公開（公告）號: CN101783958A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: 邢云冰;陳益強;紀雯;張繪國
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算技術研究所
• 主分類號: H04N7/50
• 分類號: H04N7/50
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

技術領域

本發明涉及視頻編解碼領域，尤其涉及一種AVS視頻標準中計算時域直接模式運動矢量的方法和裝置。

背景技術

AVS視頻標準采用混合編解碼框架，其基本流程如下：首先確定原始塊的最佳預測模式，其次對原始塊(原始圖像)和預測塊(參考圖像)進行幀內預測或幀間預測，對預測殘差進行8×8整數變換、量化和掃描，得到一維排列的殘差系數；同時對原始塊和預測塊的相對位置偏移——運動矢量進行中值預測和差分編碼；最后，對殘差系數和上述差分編碼的運動矢量進行二進制熵編碼，以去除符號冗余度，并且將碼字輸出。

在AVS、H264、MPEG4等第二代數字視頻標準中，幀間預測廣泛應用了雙向直接模式，其包括雙向跳過模式。對于該模式，在降低碼率的同時，運動矢量的計算將使用與后向參考圖像相關的大量信息，運算更加復雜，對片外存儲器的數據帶寬要求也更高，尤其是對于VLSI(超大規模集成電路Very?Large?Scale?Integration)。

在AVS視頻標準中，雙向直接模式分為空域直接模式和時域直接模式。其中，時域直接模式8×8塊運動矢量的計算是唯一需要使用與后向參考圖像相關的信息的部分。

AVS視頻標準支持圖像級幀場自適應，統計結果表明AVS幀場自適應編碼具有幀場選擇方式上的連續性，即在視頻序列中，幀編碼或場編碼往往連續出現，很少出現幀編碼和場編碼頻繁切換的情況。如果當前宏塊類型為時域直接模式B_Skip或B_Direct_16×16，則其4個8×8塊均為SB_Direct_8×8模式，該4個8×8塊的運動矢量可能并不一樣，需要針對每個8×8塊分別計算，并且在高分辨率圖像AVS碼流中，B_Skip和B_Direct_16×16宏塊出現的概率遠遠大于其中僅包含一個SB_Direct_8×8模式8×8塊的宏塊出現的概率。

在圖像級幀場自適應AVS編解碼中，后向參考圖像的參考圖像、前向參考圖像、當前B圖像以及后向參考圖像可能為幀，也可能為場。圖1中示出了上述4個圖像的一種顯示順序。在存在當前B圖像的情況下，圖像的處理順序和顯示順序并不一致。本領域的普通技術人員可以理解，關于圖像顯示順序，后向參考圖像的參考圖像可能出現在前向參考圖像之前，也可能出現在前向參考圖像和當前B圖像之間，還可能出現在當前B圖像和后向參考圖像之間，甚至可能就是前向參考圖像。而按照圖像處理順序，如圖1所示，編解碼器首先處理前向參考圖像和后向參考圖像的參考圖像，然后處理后向參考圖像，最后處理當前B圖像。

計算時域直接模式8×8塊的運動矢量需要的與后向參考圖像相關的信息包括：

1、后向共同位置8×8塊的參考索引MbReferenceIdCol，取值范圍是0～3，2bit表示，其中后向共同位置8×8塊是指后向參考圖像中與當前B圖像中的當前時域直接模式8×8塊的左上角樣本位置對應的樣本所在的8×8編碼塊；

2、后向共同位置8×8塊的塊距離BlockDistanceCol，取值范圍是0～511，9bit表示；

3、后向共同位置8×8塊的水平運動矢量mvCol_x，如果圖像水平方向亮度像素樣本為-2048～2047.75，其取值范圍是-8192～8191，14bit表示；

4、后向共同位置8×8塊的垂直運動矢量mvCol_y，如果圖像垂直方向亮度像素樣本為-512～511.75，其取值范圍是-2048～2047，12bit表示。

綜上，與后向共同位置8×8塊相關的信息至少需要2+9+14+12＝37bit表示，考慮到數據存儲需要字節對齊，與后向參考圖像中每8×8塊相關的信息以40bit(5Byte)表示。

下面以高清1080p/1080i圖像為例說明存儲與后向參考圖像相關的信息所需的存儲器容量。后向參考圖像所屬的幀以宏塊為單位的寬度和高度：

MbWidth＝(HorizontalSize+15)/16＝(1920+15)/16＝120；

MbHeight＝(VerticalSize+15)/16＝(1080+15)/16＝68。

因此，對于每個高清1080p/1080i幀，存儲與后向參考圖像相關的MbReferenceIdCol、BlockDistanceCol和mvCol所需存儲器的容量至少為120×68×4×5＝163200Byte。考慮到成本和面積問題，如此大量的數據片內存儲器顯然無法承受，只能存儲在片外存儲器中。