[發明專利]一種AVS幀內模式決策方法和裝置

有效

• 申請號: 201210115623.4
• 申請日: 2012-04-18
• 公開（公告）號: CN102647593A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 解曉東;劉宇通;祝闖;賈惠柱
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/32
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 毛燕生

技術領域

本發明涉及數字視頻編解碼技術領域，尤其涉及一種AVS幀內模式決策方法和裝置。

背景技術

為了適應現代數字電視廣播、數字存儲媒體、網絡流媒體、多媒體通信等對運動圖像的壓縮的高標準需求，我國自主創新研發的第二代信源編碼AVS(Advanced?coding?of?audio?and?vide)標準應運而生，其相對較低復雜度和突出的編碼性能成為數字媒體里領域的一支極具競爭實力的力量。在視頻壓縮領域為消除空間冗余度H.264/AVC標準首先將空域多方向幀內預測引入應用，收到了良好空間壓縮效果。AVS標準同樣引入了幀內預測算法，但是AVS標準相對H.264/AVC采取了更大的8×8預測塊，并運用了較少的預測模式進行幀內預測。盡管如此，在各種幀內模式存在的情況下，編碼過程中依然要從眾多模式中選出最優的編碼模式以達到最優的編碼效果，這樣，幀內模式決策就成為研究的熱點。

目前主要的幀內模式決策方法主要是基于絕對差值和(SAD)和率失真優化(RDO)等策略，在性能上率失真優化(RDO)的方法相比于絕對差值和(SAD)會帶了平均0.5db左右的增益，但是優越的決策性能需要相對復雜的計算復雜度，研究者為解決這一問題大致的策略有，其一是減少選擇的模式數目，其二是簡化率失真計算模型，對失真和碼率采用近似計算等方法。但是這樣的方法僅僅是單純地從提升性能優化算法的角度出發，并沒有考慮到實際應用中的對硬件可實現性帶來的沖擊。導致理論創新難以更好更廣泛地應用于技術應用領域之中去。

發明內容

本發明解決的技術問題在于如何在保證客觀高質量性能的情況下，大大降低裝置的復雜度。

為了解決以上問題，本發明公開了一種AVS幀內模式決策裝置，包括：

幀內模式決策調度控制模塊，用于幀內預測模塊、率失真代價計算及模式決策模塊、幀內模式決策輸出模塊的輸入、命令控制和功能調度、模式決策和數據輸出，這樣一系列的處理流程的控制；

幀內預測模塊，用于產生每一個數據塊的每一個模式下對應的預測數據，以便進入率失真優化流水線，此模塊用重構數據進行幀內預測；

率失真代價計算及模式決策模塊，用于計算各個模式的率失真代價，同時進行幀內模式決策，結果輸出到幀內模式決策輸出模塊；

幀內模式決策輸出模塊，本模塊用于輸出最優模式的模式信息，以及重構數據、熵編碼信息。

進一步，作為一種優選，所述的幀內預測模塊，包括預測部分、數據更新維護兩大部分；預測部分支持亮度5種模式，色度4種模式的預測；包括幀內預測控制模塊、預處理濾波模塊、以及六種預測模式對應的模塊；數據更新維護部分包括一個64×480bits亮度Y色度UV數據依次存儲的行緩存模塊，一個8×17bits的列緩存，兩8×9bits的列緩存模塊；先經過數據更新模塊，再經過行列緩存，再經過預處理濾波模塊再進入某一種模式的預測模塊中，幀內預測控制模塊用于過程中的控制。

進一步，作為一種優選，所述的率失真代價計算及模式決策模塊在硬件設計中采用高效5級流水線結構，包括順序連接的水平DCT模塊、垂直DCT和量化模塊、逆量化和逆水平DCT模塊、逆垂直DCT模塊、zigzag掃描模塊、熵編碼模塊、代價計算及模式決策模塊。

同時本發明還公開了一種AVS幀內模式決策方法，包括：

步驟一、幀內預測獲取每一種模式下的幀內預測數據，此步驟針對AVS所有幀內預測模式，包括所有色度塊與亮度塊；

步驟二、確定流水線調度策略，采用5級流水方案，優先調度亮度塊進行流水，為解決幀內預測數據塊之間的數據依賴造成的流水線中斷的問題，將色度塊的處理插入亮度塊調度間隙中，同時針對每一個數據塊的模式，采取可用模式提前進行流水的策略；步驟三、基于率失真代價模型，計算率失真代價，首先將幀內預測數據與對應位置的原始像素做差的出殘差數據，然后針對殘差數據進行整數離散余弦變換、量化、反量化、反變換后與原始像素值求和得出失真D；同時對量化系數進行zigzag掃描，熵編碼得到預測像素塊的碼率R；根據得到的失真和碼率信息計算得到率失真代價；

步驟四、幀內模式決策與緩存數據更新，比較經過計算得到的每個幀內模式對應的率失真代價，確定當前數據塊最優預測模式，并將當前塊最優模式下的最右邊和最下邊的重構像素數據更新到對應的行緩存和列緩存相應位置，為后面的將要處理的數據塊進行參考數據準備。