[發明專利]一種運動估計中確定運動矢量代價的方法及裝置

有效

• 申請號: 201410406168.2
• 申請日: 2014-08-18
• 公開（公告）號: CN104185029B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 翟云
• 申請（專利權）人: 北京君正集成電路股份有限公司
• 主分類號: H04N19/51
• 分類號: H04N19/51;H04N19/176;H04N19/124;H04N19/42;G06F17/30
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 龔燮英

技術領域

本發明涉及運動估計技術領域，尤其涉及一種運動估計中確定運動矢量代價的方法及裝置。

背景技術

運動估計(Motion Estimation)是視頻壓縮中廣泛使用的技術，同時是視頻壓縮過程中最核心且運算量最大的部分之一，如何高質量與高效率的進行運動估計至關重要。運動估計的基本思想是將圖像序列的每一幀分成許多互不重疊的宏塊(Macroblocks)，并認為宏塊內所有象素的位移量都相同，然后對每個宏塊到參考幀(REF)某一給定的特定搜索范圍內根據一定的匹配準則找出與當前塊最相似的塊，即匹配塊，匹配塊與當前塊的相對位移即為運動矢量(Motion Vector，MV)。視頻壓縮的時候，只需保存運動矢量和殘差數據就可以完全恢復出當前塊。

H.264是ITU(International Telecommunication Unite，國際通信聯盟)和MPEG(Motion Picture Experts Group，運動圖像專家組)聯合制定的視頻編碼標準。X264是開源的且公認的最高質量的H.264編解碼器的實現，目前獲得了廣泛的認可與使用，即便如此，巨大的運算量使得高分辨率的實時視頻錄制在軟件層面也難以實現，專用集成電路則是較為可行的實現方式之一。然而如何在電路級實現如此龐大的邏輯規模也有著較大的挑戰，將算法與硬件的特點相結合，從中找到巧妙的方法成為了大家努力研究的方向之一。

X264中采用了基于最佳匹配塊的運動估計算法，運動估計的過程即是計算與尋求最優匹配塊代價(COST)的過程。匹配塊的代價通常由當前塊的殘差數據代價、運動矢量代價與參考幀代價組成。匹配塊的代價一定程度上代表著當前塊編碼后所需花費碼字的代價(視頻壓縮后的尺寸即由一個個的碼字組成)，代價越低則意味著當前運動矢量下的當前塊能取得越好的編碼效果。計算各代價的過程均具有一定的復雜度。

X264中運動矢量代價由公式[1]確定：

MV_COST＝lambda*(log2f(MV|+1)*2+0.718+！！i)+5f [1]

其中，MV_COST表示運動矢量代價，lambda表示拉格朗日系數，由編碼過程中的量化參數(Quantization Parameter，QP)映射得到。從上述公式[1]可以看到計算過程中包含有對數計算，對數計算運算量十分龐大，為此，X264中又進一步在編碼的初始化階段預先將所有MV與QP相對應的COST值預先計算并保存在查找表中，在后續實際的運動估計過程中通過查表直接得到。其中，每一個QP值對應一張查找表，每一張查找表用于表示MV與COST之間的對應關系，現有技術中，MV與COST之間是一一對應關系。

這種處理方式在軟件層面固然是一個很好的方法，然而在硬件層面這將給硬件設計帶來一定的挑戰，考慮到H.264標準中QP的取值范圍是0～51，相應的，對應52張查找表；而MV的取值范圍更大，以MV±2048為例，則整個查找表的尺寸將超過200Kbyte。具體實施中，若不采用查找表而使用動態計算的方式會由于對數計算而使得硬件電路變得不切實際；若采用查找表，如將查找表置于硬件內部則因為表的尺寸而占用大塊的硬件資源，如將查找表置于外存中動態取值則將消耗額外的外存帶寬，且又會因為外存訪問延遲而影響性能。綜上，亟待提供一種便于硬件實現的確定運動矢量代價的方案。

發明內容

本發明實施例提供一種便于硬件實現的確定運動矢量代價的方法及裝置，用以有效降低運動矢量代價計算部分的硬件邏輯的復雜度，從而獲得相對較低的功耗與較小的硅片面積。

本發明實施例提供一種運動估計中確定運動矢量代價的方法，包括：

針對待編碼的當前幀所分成的每一個宏塊，根據當前宏塊使用的量化參數QP值、以及預先為當前幀配置的基準QP及其波動范圍，從所述基準QP及其波動范圍內各QP值對應的查找表中選取需要使用的查找表，所述查找表用于表示運動矢量MV與代價COST之間的對應關系；

根據當前宏塊使用的MV值、以及選取出的需要使用的查找表，確定所述MV值對應的COST值。

基于同一技術構思，本發明實施例提供一種運動估計中確定運動矢量代價的裝置，包括：

存儲模塊，用于存儲預先為當前幀配置的基準QP及其波動范圍內各QP值對應的查找表，所述查找表用于表示運動矢量MV與代價COST之間的對應關系；

選取模塊，用于針對待編碼的當前幀所分成的每一個宏塊，根據當前宏塊使用的量化參數QP值、以及所述基準QP及其波動范圍，從所述存儲模塊中選取需要使用的查找表；