[發明專利]解碼器運動補償模塊的流水設計方法及系統

在審

• 申請號: 201310390113.2
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103458245A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 商迪;鄭成根;錢宏達;閆磊;柴亮;王旭升;王峰;劉志恒;管云峰;孫軍;戴楊
• 申請（專利權）人: 上海高清數字科技產業有限公司
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于H.264解碼器的運動補償模塊的流水線設計，尤其是一種基于4x4子塊作為最小處理單元的H.264解碼器的運動補償模塊的流水線設計的方法及系統。

背景技術

目前主流的H.264解碼器通常采用基于宏塊的多段流水線設計，最常見的H.264解碼器通常劃分為：熵解碼模塊和運動向量產生模塊、反變化量化模塊和取數據模塊、運動補償模塊和幀內插值模塊、去塊濾波模塊4個流水段，其中上述的運動補償模塊主要完成參考數據選擇、幀間插值、加權預測、數據重建功能。作為H.264解碼器中訪存及運算量最大的模塊，運動補償模塊的硬件開銷及其完成單個宏塊所需要的周期數等兩項指標對H.264解碼器IP的性能具有非常大的影響。

現有設計中，運動補償模塊常見的主要有基于8x8子塊和4x4子塊作為最小處理單元的兩種設計方法，前者以8x8子塊作為最小處理單元，能夠并行處理8個像素點，其優點是處理速度快，但相應的缺點則是需要在參考數據讀取、幀間插值、加權預測、數據重建等運動補償的每個階段均要支持8個像素點的并行操作，從而造成硬件開銷過大；后者以4x4子塊作為最小處理單元，同時處理4個像素點，優點是只需要支持4個像素點的并行操作，硬件開銷小，但缺點則是由于并行度的下降，導致硬件的處理速度較低，可能會使得運動補償模塊成為解碼器最高工作頻率的瓶頸。

綜上所述，鑒于以上所述現有技術的缺點，如何使得運動補償模塊在滿足解碼器設計頻率要求的前提下，又不耗費過多的硬件資源，是本領域技術人員所亟需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于：在采用4x4子塊作為最小處理單元的運動補償模塊設計方案中，通過在運動補償模塊內部引入4x4子塊間的流水線設計，在小幅增加控制邏輯復雜度的基礎上，獲得了與以8x8子塊作為最小處理單元設計方案相近的處理速度，能夠滿足在小于150MHz的工作頻率下完成1080P高清實時解碼的需求，克服了傳統的4x4子塊設計方案高清解碼工作頻率需求過高的缺點，并且相應的硬件實現復雜度卻遠低于8x8的設計方案，相對于傳統4x4設計方案僅有非常小幅度的增加。

為實現上述目的，本發明提供一種解碼器運動補償模塊的流水設計方法，其包括參考數據讀取、幀間插值、加權預測、數據重建4個子模塊，其還至少包括：

1）幀間插值模塊完成參考數據讀取時，將運動補償模塊劃分為2個流水段：第一個流水段和第二個流水段；

2）在第一個流水段完成參考數據讀取和幀間插值的數據輸入的工作；

3）在第二個流水段，完成幀間插值的數據輸出、加權預測計算、數據重建的工作；

4）第一個流水段與第二個流水段處于并行的工作狀態，運動補償模塊啟動和結束時段除外。

優選地，上述的兩段式流水設計是基于4x4子塊作為最小處理單元，所述的處于并行工作狀態的2個流水段分別處理的是連續的2個4x4子塊。

優選地，所述步驟2）、3）中對應的每個流水段的開銷為11個時鐘周期。

基于上述目的，本發明還一種解碼器運動補償模塊的流水設計系統，其包括：參考數據讀取、幀間插值、加權預測、數據重建4個子模塊，其至少還包括：流水控制模塊，以控制各個子模塊之間形成流水結構。

優選地，所述流水控制模塊在運動補償模塊啟動后，在插值模塊完成參考數據讀取時，將運動補償模塊劃分為2個流水段：在第一個流水段完成參考數據讀取和幀間插值的數據輸入的工作；在第二個流水段，完成幀間插值的數據輸出、加權預測計算、數據重建的工作；2個流水段大部分時間內都處于并行工作狀態。

優選地，上述的兩段式流水設計是基于4x4子塊作為最小處理單元，所述的處于并行工作狀態的2個流水段分別處理的是連續的2個4x4子塊。

優選地，每個流水段的開銷為11個時鐘周期。