[發明專利]一種用于超高清視頻處理系統的片外緩存壓縮方法

有效

• 申請號: 201510870385.1
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN105472389B
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 陳立;薛培培;高志勇;張小云;郭勇
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04N19/42
• 分類號: H04N19/42;H04N19/423;H04N19/433;H04N21/426;H04N21/433
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 徐紅銀;郭國中

本發明提供了一種用于超高清視頻處理系統的片外緩存壓縮方法，步驟為：壓縮：將來自原始視頻輸入端的視頻幀數據和來自處理內核的完成視頻處理功能的視頻幀數據進行分組，以形成待壓縮塊，并對每個待壓縮塊進行塊內像素分組、預測、量化、反量化和像素重建、熵編碼、碼流打包、簡化壓縮處理以及壓縮碼流輸出控制操作，得到壓縮碼流，并將壓縮碼流寫到片外緩存中；解壓縮：從片外緩存讀取壓縮碼流，經過碼流解析、熵解碼、反量化、像素形成、簡化壓縮處理解碼以及像素塊復原處理后實時解碼，形成解壓后像素塊，并將解壓后像素塊輸出給處理內核和輸出顯示模塊。本發明能大幅降低片外訪存帶寬，提升系統的數據吞吐率。

技術領域

本發明涉及視頻處理領域，具體地，涉及一種用于超高清視頻處理系統的片外緩存壓縮方法。

背景技術

近年來，人們對高品質視覺享受的主觀需求和半導體技術快速發展的客觀條件共同促進了視頻產業的蓬勃發展，高清2K，超高清4K、8K視頻也快速產業化。超高清視頻處理系統，如超高清電視后處理ASIC、超高清視頻編解碼器，一般都采用數據處理核心與外部動態存儲器協同工作的架構。處理核心一般由ASIC或者協處理器實現，片外存儲器用于存儲大量的視頻數據，處理核心需要頻繁的訪問外存。

然而，在當前的工藝水平下，CMOS集成電路的速度存在極限，一直以來存儲器訪問速度的提升落后于邏輯電路，因此存儲訪問的帶寬是制約系統性能的瓶頸。若通過增加片上存儲單元來緩解此問題也會大幅度增加成本和芯片功耗。另一方面，頻繁的訪問外存也會帶來能耗的大量提升。

為了解決帶寬和能耗瓶頸，壓縮片外緩存數據是有效可行的辦法。在這些應用中，一般要求高速、實時的完成編解碼過程；要求幀隨機訪問，甚至幀內像素塊的隨機訪問；要求無損或者極小的壓縮損失，卻又不強調高壓縮比。這些特性都是通用編解碼器無法滿足的。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種用于超高清視頻處理系統的片外緩存壓縮方法，以實現超高清視頻處理系統片外訪存帶寬大幅降低，數據吞吐率大幅提升。

為實現以上目的，本發明提供一種用于超高清視頻處理系統的片外緩存壓縮方法，所述方法包括：

第一步、壓縮：將來自原始視頻輸入端的視頻幀數據和來自處理內核的完成視頻處理功能的視頻幀數據進行分組，以形成待壓縮塊，并對每個待壓縮塊進行塊內像素分組、預測、量化、反量化和像素重建、熵編碼、碼流打包、簡化壓縮處理以及壓縮碼流輸出控制操作，得到壓縮碼流，并將壓縮碼流寫到片外緩存中；

第二步、解壓縮：從片外緩存請求并接收壓縮碼流，將壓縮碼流經過碼流解析、熵解碼、反量化、像素形成、簡化壓縮處理解碼及像素塊復原處理后實時解碼，形成解壓后像素塊，并將解壓后像素塊輸出給處理內核和輸出顯示模塊。

優選地：所述第一步，具體實現如下：

S11、壓縮塊形成

將來自原始視頻輸入端及處理內核的待壓縮視頻幀數據拆分為若干小的子塊，形成多個獨立的待壓縮塊；

S12、預測

將S11每個待壓縮塊中的像素進行分組，然后以組為單位進行預測與殘差處理，獲得待壓縮塊中每個像素的殘差；

S13、量化

將S12待壓縮塊中像素的殘差經過量化處理，獲得待壓縮塊中像素的量化后殘差；

S14、反量化和像素重建

將S13待壓縮塊中像素的量化后殘差進行反量化處理和像素重建過程，獲得像素的重建值，供S12預測時使用(S12中當前像素的預測值由待壓縮塊內已處理像素重建值經預測處理獲得)。

S15、熵編碼