[發明專利]一種用于高分辨率視頻的H.264幀間編碼存儲管理方法

在審

• 申請號: 201410232742.7
• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN103986937A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 謝震;齊靜瑞;徐情生;顧宇巍;劉新寧;楊軍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04N19/50
• 分類號: H04N19/50;H04N19/503
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明涉及視頻編碼技術領域，尤其涉及一種用于高分辨率視頻的H.264幀間編碼存儲管理方法。

背景技術

H.264標準是ITU-T(ITU-T?for?ITU?Telecommunication?Standardization?Sector,國際電信聯盟遠程通信標準化組織)的VCEG(Video?Coding?Experts?Group,視頻專家組)和ISO/IEC(國際標準化組織/國際電工委員會)的MPEG(Moving?Pictures?Experts?Group,活動圖像專家組)的JVT(Joint?Video?Team,聯合視頻組)開發的視頻編碼標準。在相同的重建圖像質量下，H.264比H.263節約一半的碼率。它既保留了以往壓縮技術的優點和精華，又具有其他壓縮技術無法比擬的許多優點，既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4的第10部分。

隨著高清視頻的發展和普及，視頻編解碼技術在大存儲、大數據量、高帶寬占用等方面，又面臨著嚴峻的挑戰。如果處理不好帶寬的優化、編碼器數據存取等問題，只是通過改進編碼器內部的編碼算法，也無法使整個編碼器系統的性能，得到明顯的提高。在H.264編碼過程中，最基本的做法是將從圖像傳感器采集到的數據存放到外部的SDRAM中，然后從SDRAM中取得編碼的原始數據進行編碼，將編碼后的最終數據再重新存入外部的SDRAM中，完成一幀圖像的編碼。在做幀間編碼時，需要從外部的SDRAM中讀取參考幀數據，對于當前幀的每個MB，在取參考幀數據時，除了要從SDRAM中讀取參考幀對應位置的MB數據外，還需從參考幀中同時讀取對應位置的MB上下左右4個MB的數據。因此參考幀中的每個MB都會被用到5次，對于一幀圖像的幀間編碼來講，相當于需要從外部SDRAM中對參考幀數據重復讀取5次，相當于5幀的數據量，占用了大量的SDRAM帶寬資源。針對水平方向數據連續的特點，可以通過緩沖將連續幾個MB的數據復用，這種方法無法復用垂直方向的數據，因此，還是需要從SDRAM中讀取3幀的數據量。

進一步降低SDRAM帶寬，可以采用3個整行MB(寬度等于圖像寬度，高度為16個像素)大小的Line?Buffer進行緩沖，來減少對外部SDRAM的訪問次數。即從SDRAM中取出3個整行MB的參考幀數據，存入到Line?Buffer中，在做幀間編碼時，直接從Line?Buffer中取得參考幀數據進行編碼。這樣，只需要從外部的SDRAM中取一次參考幀數據，對SDRAM的帶寬占用減少到1幀的數據量。這種采用整個MB行做Line?Buffer的緩沖策略，雖然減少了對SDRAM的帶寬占用，但需要大量的內部存儲器資源用于緩沖區。隨著視頻分辨率的不斷提升，采用這種MB行Line?Buffer做緩沖，需要的緩沖區大小隨著分辨率的上升而線性增加，在高分辨率的應用中并不可取。因此，充分利用小容量存儲器來降低SDRAM帶寬，利用較少的內部存儲資源，來實現帶寬利用率的最優化，就成為本發明需要解決的問題。

發明內容

本發明提供一種用于高分辨率H.264幀間編碼的存儲管理方法，目的是基于有限容量的內部緩沖區，減少幀間編碼對外部SDRAM訪問的帶寬開銷。

該發明采用以下技術方案來實現：

將輸入的圖像等分成2N列，N根據分辨率來設定。按照從左向右的順序，依次對每一列圖像分別進行編碼，每列圖像按照自上而下的順序依次編碼。2N個圖像列編碼后產生2N個H.264碼流，碼流以鏈表的形式存入外部的SDRAM，最后由軟件把2N個碼流合并為一個完整的碼流，完成H.264幀間編碼。

H.264進行幀間編碼時，采用Reference?Buffer作為緩沖，進行幀間編碼時，先從SDRAM中取出參考幀數據，存入到內部的Reference?Buffer，然后直接從Reference?Buffer中讀取參考幀數據進行編碼。針對每個MB取參考幀數據，除了要取參考幀對應位置的MB數據外，還要取對應MB相鄰的上、下、左、右四個MB數據。為避免參考幀數據的重復讀取，Reference?Buffer由3個MB行組成。

Reference?Buffer每行的空間大小用BufMBLine表示，單位為一個MB的大小，其計算方法為：

BufMBLine＝Width/(16x2N)+2????(1)