專利名稱：Dvd編碼方法和編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻壓縮解碼技術(shù)，尤指一種用于DVD高清解碼板的視頻壓縮編碼方法和裝置。
背景技術(shù)：
數(shù)字視頻技術(shù)在通信和視聽領(lǐng)域獲得了日益廣泛的應(yīng)用，特別是20世紀(jì)90年以來(lái)，隨著Internet和移動(dòng)通訊的迅猛發(fā)展，視頻信息和多媒體信息在Internet和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的處理和傳輸技術(shù)成為了當(dāng)前我國(guó)信息化中的熱點(diǎn)。
眾所周知，視頻信息具有一系列優(yōu)點(diǎn)，如直觀性、確定性、高效性、廣泛性等。但視頻編碼信息的信息量太大，要使視頻得到有效的應(yīng)用，必須首先解決視頻壓縮編碼問(wèn)題，其次解決壓縮后視頻質(zhì)量保證問(wèn)題。
為此，人們付出了巨大的辛勤的勞動(dòng)，如今已結(jié)出了豐碩的成果。從1984年CCITT公布第1個(gè)視頻編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)以來(lái)，迄今為止的21年中，ITU-T等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織陸續(xù)頒布了將近10個(gè)視頻編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，大大推動(dòng)了視頻通訊和視聽技術(shù)的發(fā)展，但是嚴(yán)格地講，視頻通信和視聽這兩大領(lǐng)域至今的發(fā)展不能令人滿意，總起來(lái)講，應(yīng)用的范圍不廣，主要是視頻壓縮與質(zhì)量之間的矛盾不能很好的解決。例如可視電話一直被認(rèn)為是一種理想的通信設(shè)備，可近30年來(lái)至今未能普及，就是因?yàn)樾阅軆r(jià)格比不高。
1984年，CCITT第15研究組發(fā)布了數(shù)字基群電視會(huì)議編碼標(biāo)準(zhǔn)H.120建議。1988年CCITT通過(guò)了視像編碼標(biāo)準(zhǔn)H.261建議，被稱為視頻壓縮編碼的一個(gè)里程碑。從此，ITU-T，ISO等公布的基于波形的一系列視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的編碼方法都是基于H.261中的混和編碼方法。
1986年，ISO和CCITT成立了聯(lián)合國(guó)際專家組。研究連續(xù)色調(diào)靜止國(guó)際壓縮算法國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，1992年7月通過(guò)了JPEG標(biāo)準(zhǔn)。
1988年，ISO/IEC信息技術(shù)聯(lián)合委員會(huì)成立了圖像專家組。1991年公布了MPEG-1視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，碼率為1.5Mbit/S，主要應(yīng)用于家庭VCD的視頻壓縮。1994年11月，公布了MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)，用于數(shù)字視頻廣播(DVB)，家用DVD的視頻壓縮及高清晰度電視(HDVT)。碼率從4Mbit/S、15Mbit/S直至100Mbit/S，分別用于不同標(biāo)準(zhǔn)和不同級(jí)別的視頻壓縮中。
1995年，ITU-T推出H.263標(biāo)準(zhǔn)，用于低于64Kbit/S的低碼率視頻傳輸，如PSTN信道中的可視會(huì)議，多媒體通訊等。2000年，又分別公布了H.263+，H.263++等標(biāo)準(zhǔn)。
1999年12月份，ISO/IEC通過(guò)了“視聽對(duì)象的編碼標(biāo)準(zhǔn)——MPEG-4，它除了定義視聽壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)外，還強(qiáng)調(diào)了多媒體通信的交互性和靈活性。
2003年3月，ITU-T/ISO正式公布H.264視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，由于其具有比以往標(biāo)準(zhǔn)更出色的性能，被人們稱為新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。具體而言，與H.263或MPEG-4相比，在同等質(zhì)量下，其數(shù)碼率能降低一半左右，或者說(shuō)在同樣碼率下，其信價(jià)比能得到明顯提高。由此，H.264標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)際上受到廣泛的重視與推廣，其不僅顯著提高了壓縮比，而且具有良好的網(wǎng)絡(luò)親和性，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)通信、多媒體通信、高清電視中，同樣也為高清DVD的性能提高與普及，帶來(lái)了革命性的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。然而，作為高端視聽產(chǎn)品——DVD，如何采用H.264編碼標(biāo)準(zhǔn)，則成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種適用于DVD的H.264編碼方法，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、方便、靈活。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種適用于DVD的H.264編碼器，能夠適應(yīng)更高圖像質(zhì)量和低速碼率應(yīng)用的需求。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種用于DVD的H.264編碼方法，其特征在于至少包括以下步驟a.首先把當(dāng)前幀F(xiàn)n劃分成宏塊，宏塊有幀內(nèi)和幀間兩種模式，其中幀內(nèi)模式使用當(dāng)前幀內(nèi)已編碼的宏塊進(jìn)行預(yù)測(cè)，幀間模式使用以往一個(gè)或多個(gè)幀作為參考，通過(guò)運(yùn)動(dòng)位移估計(jì)ME以及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償MC，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)；b.然后，對(duì)預(yù)測(cè)值和原始值的差值進(jìn)行變換T、量化Q、重新排序和熵編碼；c.對(duì)量化系數(shù)X進(jìn)行逆量化Q-1、逆變換T-1后，與預(yù)測(cè)系數(shù)相加，得到未經(jīng)濾波的uF’幀，對(duì)uF’幀進(jìn)行塊間濾波，得到當(dāng)前重構(gòu)幀F(xiàn)n’。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種用于DVD的H.264編碼器，其特征在于包括幀內(nèi)頻測(cè)選擇單元，把當(dāng)前幀F(xiàn)n劃分成宏塊，宏塊有幀內(nèi)和幀間兩種模式；幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元，對(duì)于所述幀內(nèi)模式，使用當(dāng)前幀內(nèi)已編碼的宏塊進(jìn)行預(yù)測(cè)，運(yùn)動(dòng)位移估計(jì)單元和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償單元，對(duì)于所述幀間模式，使用以往一個(gè)或多個(gè)幀作為參考，通過(guò)運(yùn)動(dòng)位移估計(jì)ME以及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償MC，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)；變換單元和量化單元，對(duì)預(yù)測(cè)值和原始值的差值進(jìn)行變換T、量化Q；重新排序和熵編碼單元，對(duì)量化后的信號(hào)進(jìn)行重新排序和熵編碼；逆量化單元和逆變換單元，對(duì)量化系數(shù)X進(jìn)行逆量化Q-1、逆變換T-1；重構(gòu)幀單元，與預(yù)測(cè)系數(shù)相加，得到未經(jīng)濾波的uF’幀，對(duì)uF’幀進(jìn)行塊間濾波，得到當(dāng)前重構(gòu)幀F(xiàn)n’。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中所述H.264編碼器，還包括濾波器，對(duì)所得到的uF’幀進(jìn)行濾波。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中圖1為本發(fā)明的采用H.264編解碼系統(tǒng)的高清DVD解碼板的示意圖；圖2為本發(fā)明的解碼主芯片AM3418的方框圖；圖3為本發(fā)明的H.264編解碼系統(tǒng)的示意圖；圖4為本發(fā)明視頻壓縮解碼方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；圖5為本發(fā)明的片層碼流結(jié)構(gòu)的示意圖；圖6為本發(fā)明以及現(xiàn)有技術(shù)的幀存放結(jié)構(gòu)的示意圖；圖7為本發(fā)明的全局變量結(jié)構(gòu)的示意圖；圖8為本發(fā)明的INTRA16×16宏塊解碼的示意圖；圖9為本發(fā)明的INTRA4×4宏塊解碼的示意圖；圖10為本發(fā)明的INTRA宏塊解碼的流程圖；圖11為本發(fā)明的1/4像素插值；圖12為本發(fā)明的H.264編碼器的詳細(xì)方框圖；和圖13為本發(fā)明的H.264解碼器的詳細(xì)方框圖。
具體實(shí)施例方式
眾所周知，MPEG-4技術(shù)的重點(diǎn)是靈活，具有很好的擴(kuò)展性，可進(jìn)行時(shí)域和空域的擴(kuò)展。MPEG-4為了支持高新壓縮，基于內(nèi)容交互和基于內(nèi)容分級(jí)擴(kuò)展。而H.264支持3個(gè)不同檔次的應(yīng)用①、基本檔次主要用于“視頻會(huì)話”②、擴(kuò)展檔次主要用于網(wǎng)絡(luò)的視頻交流③、主要檔次主要用于消費(fèi)電子應(yīng)用，如數(shù)字電視廣播，數(shù)字視頻存儲(chǔ)、播放——DVD產(chǎn)品。
H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)自公布之日起，已成為數(shù)字電視，視頻通信。網(wǎng)絡(luò)媒體，多媒體短信息等領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)，并在以上領(lǐng)域均已成功導(dǎo)入，創(chuàng)造了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，使其應(yīng)用到的電子產(chǎn)品及傳輸質(zhì)量得到了極大提高。由于H.264并不明確地規(guī)定一個(gè)編碼器如何實(shí)現(xiàn)，而是規(guī)定了一個(gè)編了碼的視頻比特流的句法，和該比特流的解碼方法。各個(gè)制造廠商的編碼器和解碼器在此框架下應(yīng)能互通，在實(shí)現(xiàn)上具有較大的靈活性，因此同為視聽領(lǐng)域的DVD技術(shù)，完全具備導(dǎo)入H.264的一切條件，技術(shù)上是非常可靠的。然而如何導(dǎo)入H.264，需要在DVD的編碼以及解碼方式上，從硬件到軟件做非常細(xì)致的設(shè)計(jì)與改進(jìn)。
參見圖1，本發(fā)明的高清DVD解碼板采用H.264編解碼系統(tǒng)。該DVD解碼板至少包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，伺服控制單元VT7208，解碼及DSP處理AM3418，視頻處理單元，音頻處理單元，SDRAM4X16M，F(xiàn)LASH ROM，以及EPROM29LV800。其中主芯片AM3418控制的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制光頭的進(jìn)給和主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服控制芯片VT7208完成光頭的聚焦和循跡控制，同時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)增益系統(tǒng)也由VT7208來(lái)完成，從而得到信號(hào)幅度及相位正確的RF信號(hào)，又經(jīng)VT7208處理解調(diào)后得到音視頻信號(hào)。解調(diào)后的信號(hào)經(jīng)由DSP信號(hào)處理，得到64位的數(shù)字信號(hào)。信號(hào)由SDRAM存儲(chǔ)，緩沖并經(jīng)由數(shù)字濾波后送經(jīng)AM3418進(jìn)行編解碼處理。在本實(shí)施例中，系統(tǒng)的所有運(yùn)作和控制均是由EPROM29LV800所存儲(chǔ)的微碼來(lái)執(zhí)行的。
參照?qǐng)D2，經(jīng)由解碼后的數(shù)字音視頻信號(hào)經(jīng)由AM3418內(nèi)部D/A轉(zhuǎn)換，視頻輸出，視頻分量輸出，音頻輸出，數(shù)字音頻信號(hào)以及各種所需的模擬分量輸出。
參照?qǐng)D3，示出了本發(fā)明的H.264編解碼系統(tǒng)，其中所有的編解碼系統(tǒng)都由主芯片AM3418來(lái)完成。一個(gè)視頻編解碼系統(tǒng)包括圖像的采集、編碼傳輸以及圖像的解碼、回放。在圖3的H.264編解碼系統(tǒng)中，RF信號(hào)經(jīng)由解調(diào)及數(shù)字信號(hào)處理(DSP)之后，輸入給數(shù)字濾波網(wǎng)絡(luò)。數(shù)字濾波網(wǎng)絡(luò)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波，以得到合適的數(shù)字信號(hào)輸入視頻編碼器。在H.264編碼器中，完成輸入信號(hào)的幀內(nèi)預(yù)測(cè)，運(yùn)動(dòng)估計(jì)和擴(kuò)展內(nèi)存控制。
H.264/AVC中引入了一些新的壓縮方法，以提高壓縮效率，它具有如下特點(diǎn)(1)增強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償性能。采用樹狀結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和1/4像素精度的運(yùn)動(dòng)向量預(yù)測(cè)技術(shù)，使預(yù)測(cè)幀更接近原始幀，減少相互間的差異，去除時(shí)間上的數(shù)據(jù)冗余，提高編碼的壓縮率；(2)采用更小塊進(jìn)行變換編碼。以往的8×8DCT變換會(huì)引起系數(shù)失真，使重構(gòu)幀與原始幀間存在誤差。H.264使用4×4整型變換，保證逆變換系數(shù)不失真，并降低了運(yùn)算復(fù)雜度；(3)采用塊間濾波器提高性能。由于編碼是有損的，會(huì)引起重構(gòu)以后塊間亮度落差大、圖像出現(xiàn)馬賽克等現(xiàn)象，影響人的視覺感受。在塊間使用濾波器，以平滑塊間的亮度落差，可使重構(gòu)后的圖像更貼近原始圖像；(4)高性能的熵編碼由于塊間的DCT系數(shù)相關(guān)性大，H.264使用內(nèi)容自適應(yīng)變長(zhǎng)度熵編碼，減少了塊間的相關(guān)性冗余，提高編碼效率；(5)采用SP和SI幀支持視頻流間切換。H.264引入切換幀SP和SI的概念。解碼器可以根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的狀況使用切換幀，在不同質(zhì)量的視頻流間進(jìn)行有效切換，解決切換過(guò)程中預(yù)測(cè)幀因缺乏參考幀而引起的解碼錯(cuò)誤。
以下將參照?qǐng)D12，圖13，對(duì)本發(fā)明的H.264編碼器和H.264解碼器進(jìn)行更為詳細(xì)的說(shuō)明。
如圖12所示，編碼時(shí)，首先把當(dāng)前幀F(xiàn)n劃分成宏塊。宏塊有幀內(nèi)和幀間兩種模式。幀內(nèi)模式使用當(dāng)前幀內(nèi)已編碼的宏塊進(jìn)行預(yù)測(cè)；幀間模式使用以往一個(gè)或多個(gè)幀作為參考，通過(guò)運(yùn)動(dòng)位移估計(jì)ME以及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償MC，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)。然后，對(duì)預(yù)測(cè)值和原始值的差值進(jìn)行變換T、量化Q、重新排序和熵編碼。對(duì)量化系數(shù)X進(jìn)行逆量化Q-1、逆變換T-1后，與預(yù)測(cè)系數(shù)相加，得到未經(jīng)濾波的uF’幀，對(duì)uF’幀進(jìn)行塊間濾波，得到當(dāng)前重構(gòu)幀F(xiàn)n’。
如圖13所示，解碼過(guò)程相對(duì)比較簡(jiǎn)單，對(duì)應(yīng)于編碼器的各部分進(jìn)行逆向操作，即可輸出重構(gòu)圖像數(shù)據(jù)。
以下將參照?qǐng)D4至圖11，分別從H.264解碼器的框架、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其流程、碼表及程序的優(yōu)化作詳細(xì)的闡述。
參照?qǐng)D4，H.264解碼器總體框架主要包括主模塊、入口模塊、以及Slice、宏塊解碼的各個(gè)模塊。解碼通常可分成3個(gè)主要獨(dú)立模塊取碼、解碼、輸出(包括后處理)。
取碼模塊包括從碼流中將數(shù)據(jù)讀入緩沖，以及從緩沖中獲得當(dāng)前碼值，在整個(gè)流程中要循環(huán)使用，是影響解碼速度的一個(gè)關(guān)鍵模塊。可以在一幀解碼前讀入足夠一幀的碼流以供解碼；也可以設(shè)定一定大小的緩沖，并在每次取碼時(shí)判斷是否到達(dá)緩沖結(jié)尾處，如已至結(jié)尾處則更新緩沖內(nèi)容。前一種方案要求緩沖較大，也難估計(jì)一幀碼流的大小，但若系統(tǒng)內(nèi)存足夠，建議采用此種方案，可避免像第二種方案中那樣每次取碼時(shí)的判斷，從而影響解碼速度。
解碼模塊是整個(gè)解碼器中的核心，在H.264編碼碼流中，Slice是最小的字節(jié)對(duì)齊的單元，一個(gè)Slice的編碼結(jié)構(gòu)如圖5所示。在Slice頭結(jié)構(gòu)中包括幀號(hào)、圖像大小、參考幀號(hào)、量化參數(shù)(QP)等信息，宏塊頭中包括宏塊類型、幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式、運(yùn)動(dòng)向量(MVD)，CBP(Coded Block Pattern)、量化參數(shù)微調(diào)(delta-QP)等信息。由此決定了整個(gè)解碼的流程為讀Slice頭信息→讀宏塊頭(完成幀內(nèi)預(yù)測(cè)或運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償)→殘余系數(shù)解碼。解碼過(guò)程如圖4所示。
圖像輸出模塊包括圖像濾波、圖像輸出格式的轉(zhuǎn)換、圖像插值等，這不是H.264解碼器的特有部分，在此不再贅述。
圖6示出了當(dāng)前幀與參考幀的存放結(jié)構(gòu)。其中圖6a是現(xiàn)有的jm50c的幀存放結(jié)構(gòu)，圖6b是本發(fā)明解碼器的幀存放結(jié)構(gòu)，對(duì)每幀的亮度和色度分別加入一定大小的邊框，可以簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)。
在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償中，1/2像素插值由周邊6個(gè)像素亮度值按(1，-5，20，20，-5，1)加權(quán)中值濾波得到。考慮到四周邊界上的像素插值，對(duì)圖6b中的邊框只要拷貝最靠近邊界上的像素值即可。這樣，在一定程度上簡(jiǎn)化了程序設(shè)計(jì)，是程序結(jié)構(gòu)清晰。對(duì)圖像加邊，亦可支持無(wú)限制運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。
參考幀與當(dāng)前幀的存放采用同樣的結(jié)構(gòu)，一幀解碼完成之后，只要交換參考幀與當(dāng)前幀的起始存放地址即可，這樣可避免如jm50c大塊數(shù)據(jù)的移動(dòng)，在一定程度上加快了解碼的速度。其程序如下。
Tmp_frame＝frame_ref；frame_ref＝frame_curr；frame_curr＝tmp_frame；程序?qū)⑺腥肿兞看娣庞谌齻€(gè)結(jié)構(gòu)中，如圖7所示。其中H264_TABLES包括所有解碼所用的碼表，以數(shù)組存放，并在解碼開始前駐入內(nèi)存，相當(dāng)于jm50c中將碼表分別在各程序模塊中定義，解碼效率有所提高。
H264_IMAGE包括SLICE_HEADER和MAC-ROBLOCK兩個(gè)結(jié)構(gòu)，其中SLICE_HEADER存放解碼當(dāng)前Slice所用的全局變量，通常是從Slice頭中得到的全局變量。MACROBLOCK則通常是當(dāng)前宏塊的全局變量。在主程序?qū)λ腥肿兞糠峙湔麎K內(nèi)存，有助于提高內(nèi)存使用效率。
需要注意的是，上述全局變量數(shù)據(jù)是為了編程上的方便，如考慮多路解碼等，為避免命名上的沖突，除H.264_TABLES結(jié)構(gòu)外，其它數(shù)據(jù)建議采用函數(shù)的參數(shù)傳遞方法實(shí)現(xiàn)，不要采用全局變量。
在jm50c中，I，P，B幀的解碼采用同一模塊，這需要大量的I，P，B幀及其INTRA，INTER宏塊的重復(fù)判斷，使解碼速度受限。為此，并考慮到可擴(kuò)展性，本發(fā)明的解碼器將I幀、P幀(暫不包含B幀)分別獨(dú)立解碼。宏塊解碼亦分成INTRA16*16，INTRA4*4，IN-TER三個(gè)解碼模塊，以省去中間的重復(fù)判斷，有效地提高了解碼速度，程序結(jié)構(gòu)也顯得更為清晰，且由于各個(gè)模塊地相對(duì)獨(dú)立，有利于程序模的擴(kuò)展。以下分別介紹各類宏塊解碼過(guò)程由于幀內(nèi)預(yù)測(cè)是像素亮度或色度值的直接預(yù)測(cè)，它與系數(shù)反變換是兩個(gè)完全獨(dú)立地過(guò)程，因此，對(duì)于INTRA16*16宏塊，如圖8所示，首先完成幀內(nèi)預(yù)測(cè)，然后解碼變換系數(shù)，將幀內(nèi)預(yù)測(cè)值直接加入前面所述地存儲(chǔ)圖像地內(nèi)存，最后將整數(shù)反變換之后的值加入，即完成一個(gè)宏塊地解碼；對(duì)于INTRA4*4宏塊，如圖9所示，是一個(gè)4*4的塊的解碼過(guò)程，基于方法同INTRA16*16，通過(guò)16次循環(huán)，完成一個(gè)宏塊的解碼。
對(duì)于INTER宏塊，如圖10所示，主要包括運(yùn)動(dòng)向量的預(yù)測(cè)、宏塊重建及運(yùn)動(dòng)殘余的變換系數(shù)解碼。運(yùn)動(dòng)向量預(yù)測(cè)包括宏塊模式與子宏塊模式，宏塊重建有1/4像素插值，預(yù)測(cè)方式復(fù)雜，直接影響解碼速度，程序各細(xì)節(jié)上的優(yōu)化顯得尤為重要。
對(duì)于宏塊重建中1/4像素插值，如圖11所示，G，H，M，N為整像素，其它a，b，......，r分別為1/2或1/4像素插值，a，b，......，r其插值方法各不相同，本實(shí)施例采用了函數(shù)指針，對(duì)各個(gè)插值分別采用獨(dú)立的函數(shù)完成，一定程度上增加了代碼的大小，但有效提高了解碼速度。
H.264編碼標(biāo)準(zhǔn)與以往采用的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)最大的不同在于，在運(yùn)動(dòng)估計(jì)過(guò)程中采用了多參考幀預(yù)測(cè)來(lái)提高預(yù)測(cè)精度。多參考幀預(yù)測(cè)就是在編解碼端建一個(gè)存儲(chǔ)M個(gè)重建幀的緩存，當(dāng)前的待編碼塊可以在緩存內(nèi)的所有重建幀中尋找最優(yōu)的匹配塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。
本發(fā)明的H.264編碼和解碼技術(shù)適用于DVD的視頻壓縮，并且具有以下技術(shù)特點(diǎn)支持隔行視頻，采用B片的幀間編碼和采用加權(quán)預(yù)測(cè)的幀內(nèi)編碼；支持利用基于上下文的自適應(yīng)的算術(shù)編碼(CABAC)；支持利用基于上下文的自適應(yīng)的可變長(zhǎng)編碼(CAVLC)；得到高的視頻壓縮比，約為MPEG-4的2倍；基于幀間預(yù)測(cè)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)編碼，能夠參照不同參數(shù)幀重構(gòu)出相同的圖像——即SP幀編碼；采用自適應(yīng)邊界濾波器，點(diǎn)級(jí)濾波器，片級(jí)濾波器實(shí)現(xiàn)去方塊濾波。
本發(fā)明的主要技術(shù)指標(biāo)為參考幀可達(dá)5～15幀，節(jié)約5％-10％的比特率；自適應(yīng)搜索范圍的快速算法是全局搜索算法的287倍，三步搜索算法的2.8倍；使用1/4分?jǐn)?shù)像索精度搜索；信道誤碼率≤10-4；支持4:2:0的連續(xù)或隔行視頻的編碼和解碼；運(yùn)動(dòng)向量的精度≥1/4像素；亮度最大值QP＝51，色度最大值QP＝39；輸出亮度色度分量的信噪此比MPEG-4提高3dB。
通過(guò)各項(xiàng)參數(shù)對(duì)比，環(huán)境試驗(yàn)，導(dǎo)入H.264后的DVD產(chǎn)品，成本無(wú)太多的成本增加，但性能及視頻質(zhì)量有了極大的提高，完全可以與數(shù)字電視匹配，形成真正的數(shù)字家庭娛樂(lè)。H.264的導(dǎo)入能夠使DVD產(chǎn)品真正進(jìn)步高清時(shí)代。
盡管通過(guò)參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例，已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于DVD的H.264編碼方法，其特征在于至少包括以下步驟a.首先把當(dāng)前幀F(xiàn)n劃分成宏塊，宏塊有幀內(nèi)和幀間兩種模式，其中幀內(nèi)模式使用當(dāng)前幀內(nèi)已編碼的宏塊進(jìn)行預(yù)測(cè)，幀間模式使用以往一個(gè)或多個(gè)幀作為參考，通過(guò)運(yùn)動(dòng)位移估計(jì)ME以及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償MC，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)；b.然后，對(duì)預(yù)測(cè)值和原始值的差值進(jìn)行變換T、量化Q、重新排序和熵編碼；c.對(duì)量化系數(shù)X進(jìn)行逆量化Q-1、逆變換T-1后，與預(yù)測(cè)系數(shù)相加，得到未經(jīng)濾波的uF’幀，對(duì)uF’幀進(jìn)行塊間濾波，得到當(dāng)前重構(gòu)幀F(xiàn)n’。
2.一種用于DVD的H.264編碼器，其特征在于包括幀內(nèi)頻測(cè)選擇單元，把當(dāng)前幀F(xiàn)n劃分成宏塊，宏塊有幀內(nèi)和幀間兩種模式；幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元，對(duì)于所述幀內(nèi)模式，使用當(dāng)前幀內(nèi)已編碼的宏塊進(jìn)行預(yù)測(cè)，運(yùn)動(dòng)位移估計(jì)單元和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償單元，對(duì)于所述幀間模式，使用以往一個(gè)或多個(gè)幀作為參考，通過(guò)運(yùn)動(dòng)位移估計(jì)ME以及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償MC，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)；變換單元和量化單元，對(duì)預(yù)測(cè)值和原始值的差值進(jìn)行變換T、量化Q；重新排序和熵編碼單元，對(duì)量化后的信號(hào)進(jìn)行重新排序和熵編碼；逆量化單元和逆變換單元，對(duì)量化系數(shù)X進(jìn)行逆量化Q-1、逆變換T-1；重構(gòu)幀單元，與預(yù)測(cè)系數(shù)相加，得到未經(jīng)濾波的uF’幀，對(duì)uF’幀進(jìn)行塊間濾波，得到當(dāng)前重構(gòu)幀F(xiàn)n’。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的H.264編碼器，還包括濾波器，對(duì)所得到的uF’幀進(jìn)行濾波。
全文摘要
一種用于DVD的H.264編碼方法，包括以下步驟首先把當(dāng)前幀F(xiàn)n劃分成宏塊，宏塊有幀內(nèi)和幀間兩種模式，其中幀內(nèi)模式使用當(dāng)前幀內(nèi)已編碼的宏塊進(jìn)行預(yù)測(cè)，幀間模式使用以往一個(gè)或多個(gè)幀作為參考，通過(guò)運(yùn)動(dòng)位移估計(jì)ME以及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償MC，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)；然后，對(duì)預(yù)測(cè)值和原始值的差值進(jìn)行變換T、量化Q、重新排序和熵編碼；對(duì)量化系數(shù)X進(jìn)行逆量化Q
文檔編號(hào)G11B20/10GK1832562SQ20051013561
公開日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2005年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月31日
發(fā)明者劉永平 申請(qǐng)人:深圳市中科諾數(shù)碼科技有限公司