[發(fā)明專利]高性能宏塊編碼實現(xiàn)方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110002648.9
• 申請日: 2011-01-05
• 公開（公告）號: CN102065298A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設計）人: 宋銳;李云松;仵小波;賈媛;王養(yǎng)利;肖嵩;杜建超;李宏偉;奉玉麗;韓晶晶
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/50
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發(fā)明涉及視頻圖像處理領域，尤其涉及一種視頻編碼的實現(xiàn)方法，可用于H.264視頻編碼系統(tǒng)的視頻壓縮處理。?

背景技術

未來社會是信息化的社會，數(shù)字化的信息，尤其是數(shù)字化后的視頻和音頻信息，有一系列優(yōu)點，如直觀性，確切性，高效性，廣泛性等，但是信息量太大，給信息的存儲和傳輸造成很大的困難，成為阻礙人類獲取和使用有效信息的瓶頸之一。要使視頻信息得到有效的應用，必須解決編碼壓縮率和解碼圖像質(zhì)量的問題。因此，研究和開發(fā)新型有效的多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼方法，以壓縮的形式存儲和傳輸這些數(shù)據(jù)將是最好的選擇。在視頻編碼標準H.264中，如圖1所示，視頻數(shù)據(jù)按照宏塊單位進行編碼：首先對當前宏塊進行幀內(nèi)預測和幀間預測，選擇出最佳的預測模式，由當前宏塊和最佳模式得到的預測宏塊產(chǎn)生殘差宏塊，對其進行DCT變換、量化；對量化系數(shù)進行重排序后進行熵編碼；將編碼后的結(jié)果遞交到網(wǎng)絡層進行傳輸；同時為了保證編解碼的一致性，對量化系數(shù)進行反量化、反DCT變換、反預測、去塊效應濾波，將處理結(jié)果用作后續(xù)圖像的編碼參考。?

H.264的實際應用中，主要包括運動估計、宏塊編碼、熵編碼和去塊效應濾波等幾個模塊。針對宏塊編碼，目前提出了很多基于模式選擇的快速算法，用于提高系統(tǒng)的處理速度，這些算法的主要思想有：基于邊界檢測、對預測模式進行分類、應用直方圖和提前終止等，相對于標準的率失真算法，這些算法的計算量都有大幅度的下降，但是它們都是基于軟件實現(xiàn)的，同時對圖像質(zhì)量都有一定程度的影響，在硬件實現(xiàn)時，這些算法過于復雜，且沒有充分考慮硬件的并行處理能力和資源的復用，無法滿足實時性的要求。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術的不足，提供一種高性能宏塊編碼的實現(xiàn)方法，與RDO算法相比，以保證圖像質(zhì)量在沒有任何下降的情況下，提高H.264視頻編碼的實時處理能力。?

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：?

一、術語說明?

子塊：大小為4×4的像素塊。?

宏塊：圖像被分為若干個16×16的塊，每一個塊就稱為一個宏塊。?

量化系數(shù)：像素進行量化后的值。?

zig-zag掃描：按照“Z”字形進行掃描，具體如圖2所示。?

殘差數(shù)據(jù)：原始像素減去預測像素得到的差值數(shù)據(jù)。?

殘差宏塊：預測宏塊與當前宏塊對應位置的像素值相減得到的宏塊數(shù)據(jù)。?

二、實現(xiàn)方案?

本發(fā)明的宏塊編碼方法，包括以下步驟：?

(1)以16×16的宏塊為基本編碼單元，先緩存當前宏塊的亮度和色度原始數(shù)據(jù)以及幀間對亮度、色度前向預測、后向預測和雙向預測數(shù)據(jù)，再對亮度原始數(shù)據(jù)進行二次緩存；?

(2)幀內(nèi)預測步驟?

2a)對當前宏塊開始兩路并行預測，一路進行幀內(nèi)4×4亮度預測，即首先將16×16的宏塊分成16個4×4的子塊，然后按照zig-zag掃描順序，依次完成對這16個子塊的垂直、水平、DC、下左對角線、下右對角線、右垂直、下水平、左垂直和上水平九種模式的預測；另一路直接對16×16的亮度塊和對應的8×8色度塊依次完成垂直、水平、DC和平面四種模式的預測；?

2b)兩路預測結(jié)束后，通過DCT變換分別得到幀內(nèi)4×4亮度預測方式、幀內(nèi)16×16的亮度預測方式和幀內(nèi)8×8色度預測方式的最佳預測模式，并對最佳模式對應的DCT變換結(jié)果進行寄存；?

(3)幀內(nèi)最佳預測方式選擇步驟?

3a)對幀內(nèi)4×4亮度預測和幀內(nèi)16×16亮度預測的最佳模式的DCT變換結(jié)果依次進行量化操作，并對量化結(jié)果分別進行累加，將累加的結(jié)果作為幀內(nèi)4×4亮度預測代價和幀內(nèi)16×16亮度預測代價；?

3b)將上述兩種預測代價進行比較，選擇代價值小的預測代價作為當前宏塊幀內(nèi)亮度最佳預測代價，并將該代價值小的預測代價所對應的預測方式作為當前宏塊的幀內(nèi)亮度最佳預測方式；?

3c)對幀內(nèi)色度最佳模式的DCT變換結(jié)果進行量化，并對量化結(jié)果進行累加，將累加的結(jié)果作為幀內(nèi)色度最佳預測代價；?

3d)對幀內(nèi)色度最佳預測代價與幀內(nèi)亮度最佳預測代價求和，將求和的結(jié)果作為當前宏塊的最佳幀內(nèi)預測代價；?

(4)幀間最佳預測方式選擇步驟?

4a)讀取當前宏塊的亮度和色度原始數(shù)據(jù)以及幀間對亮度、色度的前向預測、后向預測和雙向預測數(shù)據(jù)；?