[發明專利]基于軟硬件分區的AVS-2視頻解碼器裝置

有效

• 申請號: 201710355806.6
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107277505B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 解曉東;王宇鷺;賈惠柱
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H04N19/109
• 分類號: H04N19/109;H04N19/11;H04N19/124;H04N19/156;H04N19/159;H04N19/42;H04N19/51
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發明提供了一種基于軟硬件分區的AVS?2視頻解碼器裝置。包括：軟件運算單元和硬件運算單元；軟件運算單元用于實現AVS?2視頻解碼器的系統控制，對進入AVS?2視頻解碼器的碼流進行語法語義，獲取碼流的序列頭、幀頭語法信息，對碼流的參考幀進行管理；根據碼流的序列頭、幀頭語法信息、參考幀和硬件單元傳輸過來的系數參數進行碼流的每個幀的重排列，得到作為解碼結果的視頻序列；硬件運算單元對所述碼流的解碼處理過程中各個部分進行并行加速處理，解析出碼流中的系數參數。本發明通過合理的結構設計，通過軟硬件分區的思路，實現一個高效的解碼器系統，能夠對AVS?2標準下的超高清視頻進行高性能、高能效的解碼，可滿足超高清視頻的實時解碼需求。

技術領域

本發明涉及視頻解碼技術領域，尤其涉及一種基于軟硬件分區的AVS-2 視頻解碼器裝置。

背景技術

視頻編碼技術，是從時域冗余、空域冗余、統計冗余等方向，對原始視頻數據進行壓縮，有效的解決海量視頻的存儲、傳輸等問題，廣泛地應用于網絡視頻傳輸、數字視頻點播、安防監控等等各類相關領域。AVS(Audio Video coding Standard，音視頻編碼標準)-2作為我國具有自主知識產權的新一代視頻編碼標準，能夠針對超高清視頻進行非常高效的壓縮，滿足了人們對分辨率和質量日益提高的要求，因此有著廣闊的應用前景。以安防監控為例，AVS-2能夠針對視頻中的靜態背景和動態前景進行優化，一方面針對超高清視頻提高了壓縮效率，另一方面也對視頻中的監控目標與背景區域進行了有效地分離，監控人員可以更加容易地發現監控區域可能突發的潛在事件或威脅，及早發現問題、解決問題。

視頻編碼通常會采取幀內預測、幀間預測、變換、量化和熵編碼等算法工具，在混合編解碼框架下對原始視頻進行壓縮。不過以軟件為基礎實現的解碼器往往具有較高的運算復雜度，而面向通用需求的軟件CPU在執行視頻編解碼算法時，其運行效率只能做到中規中矩，并且在運行時會占據較多的運算資源和存儲資源，尤其是在面臨移動終端上的在線視頻需求時，如何處理其續航、畫面質量、聲音質量以及發熱等問題都成為實現和優化的難點。

近年來，基于硬件實現的解碼器越來越受到重視。硬件實現的解碼器的優勢如下：

指令和操作的專用化。相比于通用CPU，其處理視頻編解碼過程中的特定運算操作會更快捷效率，如位操作，軟件中實現位操作比較難，而硬件要進行位操作則及其快捷效率。在進行同樣的計算量時，專業化的硬件系統能夠用更少操作、更快的運算時間達到執行結果。

更少的資源調度。在軟件解碼器中，由于軟件本身的運行需要經過系統平臺的調度，因而在運算資源上存在大量潛在的競爭，例如在多開程序時，必然會導致編解碼器運行效率降低；在數據存取上，所有算法工具、模塊以及其他無關程序模塊都是通過通用的cache和內存進行，因此也存在大量的競爭，并且其訪存效率無法保證。而硬件實現中，對于解碼器本身是定制化實現，無論是運行資源還是存儲資源，都會進行全局的規劃，每一個算法模塊都會有自己專用的運算和存儲資源，因此資源利用率極高。

高性能，高能效。在軟件實現時，所有的運算必須通過CPU執行，因此在物理上往往都是串行執行。而對于硬件，由于可以對各個算法模塊進行專用實現，因此存在極高的并行度，從而帶來極高編解碼效率。此外，由于減少了不必要的系統資源調度，在運行能耗上，也具有極大的優勢。

不過，硬件實現的解碼器的本身存在一定的局限性，即靈活性不足，對于AVS-2標準中的一些較為靈活的算法和碼流解析的處理上存在缺陷。

發明內容

本發明的實施例提供了一種基于軟硬件分區的AVS-2視頻解碼器裝置，以實現對AVS-2標準下的超高清視頻進行高性能、高能效的解碼。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

一種基于軟硬件分區的AVS-2視頻解碼器結構裝置，包括：軟件運算單元和硬件運算單元；