[發(fā)明專利]并行流水去塊效應(yīng)濾波器VLSI結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010218577.1
• 申請日: 2010-07-06
• 公開（公告）號: CN101883285A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘭旭光;付強(qiáng);李興玉;賈淑妍;鄭南寧
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于視頻編解碼領(lǐng)域，具體是一種基于H.264的去塊效應(yīng)濾波器VLSI結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的飛速發(fā)展，多媒體技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于通訊、娛樂、醫(yī)療和軍事等諸多領(lǐng)域。多媒體信息中，視頻信息是人類最有效和最重要的信息傳遞形式。由于視頻信息數(shù)據(jù)量極大，在通信中占用大量的帶寬，存儲(chǔ)時(shí)占用大量的存儲(chǔ)資源，其與現(xiàn)有的有限資源之間的矛盾催生了視頻壓縮技術(shù)。目前最有效的壓縮標(biāo)準(zhǔn)是H.264/AVC。H.264采用了很多新技術(shù)，包括環(huán)路去塊效應(yīng)濾波，以解決在高壓縮比的情況下視頻出現(xiàn)的方塊效應(yīng)。方塊效應(yīng)是指解碼后的視頻圖像中出現(xiàn)虛假的方塊邊界，它會(huì)嚴(yán)重的影響到人們的主觀視覺體驗(yàn)，這是基于塊的編碼系統(tǒng)存在的缺陷之一。

采用去塊濾波技術(shù)是H.264編碼標(biāo)準(zhǔn)在相對碼率較低的編碼環(huán)境下仍然具有較好的主觀視覺效果的重要原因。它可以平滑圖像中的虛假邊界，改善塊效應(yīng)帶來的視覺不適，提高視頻的主觀視覺效果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，去塊濾波可以在相同的PSNR基礎(chǔ)上，降低視頻碼流5-10％。但是，這種視頻質(zhì)量的提升和碼率的降低是以增加運(yùn)算復(fù)雜度的代價(jià)換取的。在硬件實(shí)現(xiàn)中，即使經(jīng)過濾波算法的優(yōu)化，去除其中的乘法器，去塊效應(yīng)濾波也輕易的消耗了整個(gè)H.264解碼器1/3的運(yùn)算資源。高效實(shí)時(shí)的去塊效應(yīng)濾波器設(shè)計(jì)成為H.264解碼器設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述背景技術(shù)中的存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供高效實(shí)時(shí)的去塊效應(yīng)濾波器，以對高清和超高清視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)解碼。

為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案是：

視頻幀被劃分為宏塊單元，去塊效應(yīng)濾波以宏塊為基本濾波操作單位，在一個(gè)宏塊內(nèi)以4x4像素點(diǎn)陣為單位劃分子塊，這些子塊邊界就是去塊效應(yīng)濾波將要處理的對象；

一個(gè)宏塊需要濾波的子邊界為48條，每條子邊界對應(yīng)濾波操作的輸入為邊界兩側(cè)4x4子塊像素，邊界濾波器兩個(gè)輸入端口的位寬均為32bit，對應(yīng)為4像素，宏塊數(shù)據(jù)以4像素一行(32bit)為組織形式進(jìn)入兩個(gè)FIFO(First?InFirst?Out)緩存，兩個(gè)FIFO分別向兩個(gè)邊界濾波器提供輸入；

根據(jù)并行濾波次序，邊界濾波器依次濾波所有子邊界，邊界濾波器為五級流水線實(shí)現(xiàn)，包含讀數(shù)據(jù)、門限計(jì)算、預(yù)濾波、濾波和寫數(shù)據(jù)五個(gè)步驟；

濾波計(jì)算公式如下，其中p0～p3、q0～q3表示待濾波的像素值，x0～x3、y0～y4表示第一級計(jì)算結(jié)果；X0～X3、Y0～Y3表示第二級的計(jì)算結(jié)果；p0′～p2′、q0′～q2′、p0″、q0″表示濾波后的像素結(jié)果；bs為濾波強(qiáng)度；

強(qiáng)濾波(Bs＝4)????標(biāo)準(zhǔn)濾波(Bs＝1，2，3)

p0′＝(X0+X2)＞＞3?????delta＝clip(-c1，c1，(Y1+x3+1)＞＞3)

p1′＝X0＞＞2??????????p0′＝clip(0，255，p0+delta)

p2′＝(X0+X1)＞＞3?????q0′＝clip(0，255，q0-delta)

p0″＝Y(jié)0＞＞2??????????p1′＝p1+clip(-c0，c0，X0＞＞2)

q0′＝(X2+Y3)＞＞3?????q1′＝q1+clip(-c0，c0，Y3＞＞2)

q1′＝Y(jié)3＞＞2

q2′＝(Y2+Y3)＞＞3

q0″＝X3＞＞2

算子

????????????????x0＝p0+q0+1

X0＝x0+x1

????????????????x1＝p2+p1+1(bs＝4)

X1＝y(tǒng)1＜＜1

????????????????x1＝2*p2-4*p1(bs！＝4)

X2＝x0+x3

????????????????x2＝q2+q1+1(bs＝4)

X3＝x3+y4

????????????????x2＝2*q2-4*q1(bs！＝4)

Y0＝x3+y3

????????????????x3＝p1+q1+1(bs＝4)

Y1＝y(tǒng)0＜＜2+3

????????????????x3＝p1q1(bs！＝4)

Y2＝y(tǒng)2＜＜1

????????????????y0＝q0-p0

Y3＝x0+x2

????????????????y1＝p3+p2+1

????????????????y2＝q3+q2+1