專利名稱：一種運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字視頻編解碼技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種視頻編碼運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測裝置 和方法。
背景技術(shù)：
隨著電子和通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字視頻已經(jīng)深入日常生活，人們對視頻的需求不 斷高漲。其中數(shù)字視頻壓縮技術(shù)被廣泛應(yīng)用于通信、個(gè)人計(jì)算機(jī)、廣播電視、消費(fèi)電子等領(lǐng) 域，堪稱數(shù)字媒體產(chǎn)業(yè)的最核心技術(shù)。以MPEG-2為代表的信源編碼標(biāo)準(zhǔn)獲得了巨大的成 功。目前，以H. 264/AVC和AVS為代表的新一代信源編碼標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)了。AVS標(biāo)準(zhǔn)是中國具有 自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的信源編碼標(biāo)準(zhǔn)。2006年2月，AVS視頻標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)正式被批準(zhǔn)為國家標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn) 入了產(chǎn)業(yè)化推廣的階段。主流視頻編碼的核心算法是幀間預(yù)測。幀間預(yù)測的主要目的是去除視頻序列中的 時(shí)序冗余，它是混合視頻編碼框架中對性能影響最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。其中運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測， 是實(shí)現(xiàn)視頻幀間預(yù)測高效率的關(guān)鍵技術(shù)。所謂運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測就是在一幀圖像中選中一個(gè)目 標(biāo)塊，預(yù)測其在連續(xù)視頻(前向/后向)中另一幀圖像中的位置。編碼通常有實(shí)時(shí)性的要求，同時(shí)現(xiàn)在的視頻應(yīng)用向高清，超高清方向發(fā)展，使得同 一時(shí)間處理的信息量很大，只能采用多級流水的硬件結(jié)構(gòu)。在這樣的流水結(jié)構(gòu)下，由于運(yùn)動(dòng) 矢量預(yù)測時(shí)數(shù)據(jù)存在較大的關(guān)聯(lián)性，使得編碼在做運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測時(shí)，存儲(chǔ)的最佳運(yùn)動(dòng)矢量 數(shù)據(jù)量大，為當(dāng)前塊選擇鄰近塊運(yùn)動(dòng)矢量時(shí)控制復(fù)雜，運(yùn)算模塊占用過多硬件資源。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的提出了一種新的高清實(shí)時(shí)視頻編碼運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測裝置 和方法。本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下一種運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測裝置(參圖1)，主要包括運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測控制模塊(M1，即MVP 控制模塊)，鄰近塊初始化模塊(M2)，當(dāng)前塊初始化模塊(M3)，時(shí)域運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測模塊 (M4)，其特征在于，_所述運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測控制模塊(Ml)，位于鄰近塊初始化模塊(M2)和當(dāng)前塊初始化 模塊(M3)和時(shí)域運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測模塊(M4)之間，用于控制鄰近塊初始化模塊(M2)和當(dāng)前塊 初始化模塊(M3)到時(shí)域運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測模塊(M4)的最佳運(yùn)動(dòng)矢量的傳遞；-所述鄰近塊初始化模塊(M2)，用于預(yù)測塊的鄰近數(shù)據(jù)更新存儲(chǔ)，為當(dāng)前預(yù)測塊 填充準(zhǔn)備好鄰近裝載模塊的數(shù)據(jù)；-所述當(dāng)前塊初始化模塊(M3)，用于在當(dāng)前塊各種分割模式下，提供鄰近裝載模 塊(M2)的塊索引，選出當(dāng)前預(yù)測塊需要的鄰近塊運(yùn)動(dòng)矢量數(shù)據(jù)；-所述時(shí)域運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測模塊(M4)為各種模式計(jì)算按照標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)域運(yùn)動(dòng)矢量。進(jìn)一步，所述裝置的硬件流水采用zig-zag掃描結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的工作方式為每三行宏塊為一組，每一組掃描時(shí)，第一行先順序處理5個(gè)宏塊，然后和第二行開始一一交替； 到第15個(gè)宏塊時(shí)，加入第三行，三行宏塊一一交替；每一組結(jié)束的時(shí)候采用和開始對稱的 方式，逐漸結(jié)束一組的掃描，然后以同樣的方式開始下一組。進(jìn)一步，每個(gè)參考幀的時(shí)域運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測采用一套時(shí)域運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測模塊(M4)， 串行執(zhí)行各種模式的預(yù)測。進(jìn)一步，鄰近塊初始化模塊(M2)中采用3條長buffer和3個(gè)左邊buffer更新存 儲(chǔ)最佳的運(yùn)動(dòng)矢量，并采用初始化鄰近塊寄存器組的方式，為預(yù)測塊提供一個(gè)鄰近塊的數(shù)
據(jù)集合。進(jìn)一步，當(dāng)前塊初始化模塊(M3)為每種分割模式下的預(yù)測塊制定一個(gè)查找碼表， 用于從初始化鄰近塊寄存器組中，選出預(yù)測塊所需的運(yùn)動(dòng)矢量。一種運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟1)處于初始狀態(tài)，判斷工作使能信號(hào)，如果工作使能信號(hào)為真，進(jìn)入步驟2)，否則 待在步驟1)；2)解析幀級的信息和宏塊級的信息，分別判斷前向運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測和后向運(yùn)動(dòng)矢量 預(yù)測要不要做，要做進(jìn)入步驟3)，否則退回到步驟1)；3)運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測控制模塊從模式選擇模塊獲得當(dāng)前宏塊的最佳分割模式和最佳 運(yùn)動(dòng)矢量，獲得后進(jìn)入步驟4)；4)鄰近塊初始化模塊根據(jù)當(dāng)前宏塊的坐標(biāo)，從3條長buffer和3個(gè)左邊buffer 中，選出其鄰近塊的運(yùn)動(dòng)矢量信息，將這些運(yùn)動(dòng)矢量和當(dāng)前塊的最佳運(yùn)動(dòng)矢量一起寫入鄰 近塊寄存器組，準(zhǔn)備好后進(jìn)入步驟5)；5)當(dāng)前塊初始化模塊根據(jù)當(dāng)前宏塊的最佳分割模式和要預(yù)測的具體塊塊號(hào)，查找 索引表，找到所要預(yù)測塊的塊索引，用這個(gè)塊索引在鄰近塊寄存器組中選出所需的鄰近塊 A，B，C的運(yùn)動(dòng)矢量信息，準(zhǔn)備好后進(jìn)入步驟6)；6)選出的鄰近塊A，B, C的運(yùn)動(dòng)矢量信息通過運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測控制模塊傳遞給時(shí)域 運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測模塊，做出預(yù)測后，將預(yù)測的結(jié)果送回運(yùn)動(dòng)矢量控制模塊，輸出給下一級模 塊，完成后進(jìn)入步驟7)；7)根據(jù)當(dāng)前宏塊的坐標(biāo)，將當(dāng)前宏塊的最佳運(yùn)動(dòng)矢量通過鄰近塊初始化模塊更新 到3條長buffer和3個(gè)左邊buffer的對應(yīng)位置，保存下來，為后面的宏塊預(yù)測使用，完成 后返回步驟1)。本發(fā)明采用了前后向各一套時(shí)域運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測模塊，通過控制串行執(zhí)行各種模式 預(yù)測，大大節(jié)省了運(yùn)算單元的資源，特別是乘除法器的資源。本發(fā)明解決了宏塊級流水線工 作時(shí)，運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測遇到一些數(shù)據(jù)依賴性的問題，使得為亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)的搜索起始點(diǎn)預(yù) 測可以和模式?jīng)Q策模塊并行處理，提高編碼的性能，降低編碼系統(tǒng)的復(fù)雜度。本發(fā)明采用的 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)簡化了控制，節(jié)省了資源，降低動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器帶寬。本發(fā)明采用查表的方式對鄰近塊 運(yùn)動(dòng)矢量的選取和控制做了簡化，降低了編碼的復(fù)雜度，節(jié)省了工作時(shí)鐘，滿足了高清視頻 編碼的實(shí)時(shí)性。


圖1是提出的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2是提出的編碼系統(tǒng)流水線圖；圖3是提出的基于宏塊(16X 16像素)級硬件流水的zig-zag掃描圖；圖4是提出的上邊最佳運(yùn)動(dòng)矢量buffer和左邊最佳運(yùn)動(dòng)矢量模塊數(shù)據(jù)更新說明 圖；圖5是提出的鄰近塊裝載模塊裝載說明圖；圖6是提出的當(dāng)前塊各種分割下對應(yīng)的塊索引；圖7是提出的當(dāng)前塊初始化模塊硬件結(jié)構(gòu)圖；圖8是提出的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測硬件系統(tǒng)流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方法和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明提出的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(以下簡稱MVP)裝置見附圖1，主要包括以下幾部分。 其中，1、MVP控制模塊完成以下功能11、接收工作使能信號(hào)，返回MVP工作狀態(tài)包括idle狀態(tài)和error狀態(tài)?？刂芃VP 總狀態(tài)機(jī)的工作和各模塊的運(yùn)行。1. 2、從鄰近塊初始化模塊中選出當(dāng)前宏塊(16X16像素)需要的鄰近塊(8X8像 素)的數(shù)據(jù)。為前后向時(shí)域運(yùn)算模塊選出合適的前后向運(yùn)動(dòng)矢量信息。1. 3、為P幀skip模式模塊和B幀direct模式模塊提供運(yùn)動(dòng)矢量信息。1. 4、從時(shí)域運(yùn)算模塊和P幀skip模式模塊和B幀direct模式模塊得到預(yù)測的運(yùn) 動(dòng)矢量信息，傳遞給MVP輸入輸出模塊。2、MVP輸入輸出包括以下模塊2. 1、整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)FIFO(先進(jìn)先出存儲(chǔ)器)(2個(gè))分別接收宏塊整像素運(yùn)動(dòng) 估計(jì)搜索到的各種模式(16X16像素，16X8像素，8X16像素，8X8像素)下的整像素運(yùn)動(dòng)矢量。2. 2亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)FIFO 接收亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)搜索到的8 X 8像素模式下的亞像
素運(yùn)動(dòng)矢量。2. 3、模式?jīng)Q策FIFO 接收模式?jīng)Q策模塊確定的宏塊最佳模式和最佳運(yùn)動(dòng)矢量。2. 4、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器FIFO =B幀時(shí)接收上一 P幀參考幀存入動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的最佳運(yùn)動(dòng)矢量。2. 5、同時(shí)MVP輸入輸出模塊還負(fù)責(zé)向整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊、亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)模 塊、變長編碼模塊和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器模塊寫出它們需要的數(shù)據(jù)。3、鄰近塊初始化模塊包括以下模塊3. 1、上邊最佳運(yùn)動(dòng)矢量buffer (3條)分別用于存儲(chǔ)宏塊掃描時(shí)模式?jīng)Q策模塊提 供的每一行的最佳運(yùn)動(dòng)矢量，為預(yù)測宏塊提供上邊塊的最佳運(yùn)動(dòng)矢量，需要存儲(chǔ)每一行的 所有宏塊(16X16像素)的下面兩個(gè)塊(8X8像素)的最佳運(yùn)動(dòng)矢量，由于裝置支持1080p， 每一行最大可以存儲(chǔ)240個(gè)塊的運(yùn)動(dòng)矢量。包含最佳的前向運(yùn)動(dòng)矢量和最佳的后向運(yùn)動(dòng)矢量。3. 2、左邊運(yùn)動(dòng)矢量模塊用于存儲(chǔ)最佳運(yùn)動(dòng)矢量，為預(yù)測宏塊提供左邊的最佳運(yùn)動(dòng)矢量，只需要存儲(chǔ)每一行最新做過宏塊的最佳運(yùn)動(dòng)矢量。也包含最佳的前向運(yùn)動(dòng)矢量和 最佳的后向運(yùn)動(dòng)矢量。3. 3、鄰近塊裝載模塊將當(dāng)前塊的鄰近塊表格用最佳運(yùn)動(dòng)矢量信息填充完整。4、當(dāng)前塊初始化模塊負(fù)責(zé)為當(dāng)前時(shí)域運(yùn)算模塊需要預(yù)測的塊，從宏塊鄰近初始 化模塊中選出需要的數(shù)據(jù)。5,MVP時(shí)域運(yùn)算模塊(前向)按照時(shí)域預(yù)測算法，計(jì)算P幀對應(yīng)近參考幀的運(yùn)動(dòng) 矢量預(yù)測，或?qū)幀前向參考幀運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測。6、MVP時(shí)域運(yùn)算模塊(后向)按照時(shí)域預(yù)測算法，計(jì)算P幀對應(yīng)遠(yuǎn)參考幀的運(yùn)動(dòng) 矢量預(yù)測，或?qū)幀后向參考幀運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中只有前后向兩套時(shí)域運(yùn)動(dòng) 矢量預(yù)測運(yùn)算模塊，各種模式的運(yùn)算如果需要，將按在流水線中的緩急，串行先后使用運(yùn)算 模塊。大大節(jié)省了硬件資源，特別是乘除法器的資源。因?yàn)楸景l(fā)明是基于AVS視頻編碼標(biāo) 準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，AVS視頻編碼的P、B幀最大參考幀數(shù)為兩個(gè)，所以運(yùn)算電路以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 也只采用了兩路的形式，針對H. 264的多參考幀，相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)也可以以并聯(lián)形式擴(kuò)展。7、P幀skip模式模塊為P幀skip模式提供預(yù)測數(shù)據(jù)。8、B幀direct模式模塊為B幀direct模式提供預(yù)測數(shù)據(jù)。9、B幀雙向中后向計(jì)算模塊B幀時(shí)為亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊計(jì)算雙向模式時(shí)后向 的運(yùn)動(dòng)矢量。10、管理宏塊信息模塊更新管理各流水級中模塊的信息。11、解析幀級信息模塊解析來自軟件的幀級的視頻信息。12、解析宏塊級信息模塊解析來自宏塊控制模塊的宏塊級的信息。其中，MVP輸入寄存模塊將所有的輸入信號(hào)寄存一拍，減低布局布線時(shí)由模塊間連 線造成的長連線延時(shí)；解析幀級信息模塊解析編碼系統(tǒng)通過片上總線發(fā)送的幀級的信息， 比如幀類型，當(dāng)前幀與參考幀的距離索引等；解析宏塊級信息模塊解析由宏塊控制模塊發(fā) 送的宏塊級的信息，比如宏塊的坐標(biāo)，當(dāng)前流水中各級模塊是否工作；MVP輸入輸出模塊用 于MVP模塊與各相關(guān)模塊的數(shù)據(jù)交換，主要給整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊和亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊 提供搜索點(diǎn)信息，同時(shí)也獲得這兩個(gè)模塊提供的運(yùn)動(dòng)估計(jì)矢量，用于替代當(dāng)前流水無法獲 得的模式?jīng)Q策后的最佳運(yùn)動(dòng)矢量，從模式?jīng)Q策模塊獲得最佳模式和最佳運(yùn)動(dòng)矢量的同時(shí)， 也給模式?jīng)Q策模塊提供P幀skip模式和B幀direct模式預(yù)測的運(yùn)動(dòng)矢量用于模式?jīng)Q策，最 重要的通過輸出，給變長編碼模塊輸出符合編解碼標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)測運(yùn)動(dòng)矢量，用于最終的編碼； MVP控制模塊是整個(gè)編碼系統(tǒng)的中心，用于控制各模塊的正常工作，并為各模塊提供數(shù)據(jù)的 交流，比如將MVP輸入輸出模塊獲得的最佳運(yùn)動(dòng)矢量傳遞給鄰近塊初始化模塊用于數(shù)據(jù)更 新，將鄰近塊初始化模塊和當(dāng)前塊初始化模塊準(zhǔn)備好的用于預(yù)測的鄰近塊運(yùn)動(dòng)矢量信息傳 遞給時(shí)域運(yùn)動(dòng)運(yùn)算模塊，將計(jì)算得到的預(yù)測運(yùn)動(dòng)矢量傳遞給輸入輸出模塊；鄰近塊初始化 模塊和當(dāng)前塊初始化模塊用于當(dāng)前塊預(yù)測時(shí)相關(guān)鄰近塊的運(yùn)動(dòng)矢量信息的存儲(chǔ)更新；由于 MVP模塊需要跨流水線工作，管理宏塊信息模塊用于管理各級宏塊的信息，采用移位寄存器 的結(jié)構(gòu)；其余MVP時(shí)域運(yùn)算模塊，P幀skip模式模塊，B幀direct模式模塊和B幀雙向模 塊分別是計(jì)算模塊，通過預(yù)測算法得到預(yù)測的運(yùn)動(dòng)矢量。參照圖2，為本發(fā)明所在的編碼系統(tǒng)流水線圖。在這樣流水結(jié)構(gòu)下，可以看到亞像 素運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊和模式?jīng)Q策模塊在流水線中處于相鄰的流水級。這樣在順序進(jìn)行宏塊掃描的時(shí)候，就會(huì)造成運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測模塊給亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)計(jì)算搜索起始點(diǎn)位置的時(shí)候，無法 獲得左邊最佳運(yùn)動(dòng)矢量。參照圖3，為本發(fā)明采用的宏塊級硬件流水的zig-zag掃描圖，每三行宏塊為一 組。每一組掃描時(shí)，第一行先順序處理5個(gè)宏塊，然后和第二行開始一一交替。到第15個(gè)宏 塊時(shí)，加入第三行，三行宏塊一一交替。每一組結(jié)束的時(shí)候采用和開始對稱的方式，逐漸結(jié) 束一組的掃描，然后以同樣的方式開始下一組。這樣的掃描方式使得宏塊在給亞像素運(yùn)動(dòng) 估計(jì)提供搜索點(diǎn)時(shí)，擺脫了流水的限制，大多數(shù)的情況下可以獲得左邊宏塊的最佳運(yùn)動(dòng)矢 量，而順序掃描無法獲得。從而提高了編碼的性能，同時(shí)降低了動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量， 降低了帶寬需求。參照圖4，為本發(fā)明采用的上邊最佳運(yùn)動(dòng)矢量buffer和左邊最佳運(yùn)動(dòng)矢量模塊 數(shù)據(jù)更新說明圖。例如4號(hào)宏塊的最佳運(yùn)動(dòng)矢量由模式?jīng)Q策模塊獲得后，同時(shí)結(jié)束了變長 編碼的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測，這時(shí)就可以將該宏塊的下面2號(hào)和3號(hào)塊的數(shù)據(jù)更新到三行l(wèi)ine_ buffer中第一行的相對應(yīng)位置，為下面的12號(hào)宏塊存儲(chǔ)上邊塊的數(shù)據(jù)，在做12號(hào)塊的預(yù) 測時(shí)可以從linejxiffer的相應(yīng)位置取得該數(shù)據(jù)。同樣該宏塊右邊1號(hào)塊和3號(hào)塊的數(shù) 據(jù)也存入相應(yīng)行的IeftJxifTer中，為5號(hào)塊的預(yù)測提供最佳的運(yùn)動(dòng)矢量，每行的left_ buffer只需要存儲(chǔ)兩個(gè)塊的運(yùn)動(dòng)矢量。但由于流水的限制，5號(hào)塊在做亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)時(shí)， 4號(hào)塊剛剛開始做模式?jīng)Q策，沒有最佳運(yùn)動(dòng)矢量，這時(shí)可以用4號(hào)塊的亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)中8 像素X 8像素模式的估計(jì)值代替最佳值。采用這種算法的宏塊在所采用的zig-zag掃描結(jié) 構(gòu)中只有每組的前面5個(gè)宏和后面4個(gè)宏塊，如果采用順序掃描，這種情況無法避免。數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)和更新的buffer分為前后向各一套參照圖5，為本發(fā)明采用的鄰近塊裝載模塊裝載說明圖。給預(yù)測宏塊需要的相鄰塊 和宏塊本身的4個(gè)塊進(jìn)行編號(hào)，如圖從0-9。根據(jù)預(yù)測宏塊的坐標(biāo)信息，以及上下左右的宏 塊可不可以用的信息，從line_buffer運(yùn)動(dòng)矢量，left_buffer運(yùn)動(dòng)矢量和當(dāng)前塊運(yùn)動(dòng)矢量 中選出對應(yīng)的數(shù)據(jù)，前后向分開，分別裝入兩個(gè)編號(hào)后的寄存器組當(dāng)中，完成了鄰近塊的裝 載，為當(dāng)前塊初始化模塊查表選擇做好準(zhǔn)備。參照圖6，為本發(fā)明采用的當(dāng)前塊各種分割下對應(yīng)的塊索引。由預(yù)測模塊的模式， 根據(jù)前邊已經(jīng)編號(hào)的鄰近塊裝載模塊，可以制出要預(yù)測塊位置上邊和左邊對應(yīng)相鄰塊。例 如在16像素X 8像素模式下，預(yù)測宏塊上面兩塊的預(yù)測值都為0號(hào)塊的預(yù)測值，根據(jù)算法， 0號(hào)塊的相應(yīng)的相鄰塊為1，3，5，2。同樣對下面兩塊，預(yù)測值為2號(hào)塊的預(yù)測值，對應(yīng)的相 鄰塊為0，6，7，1。參照圖7，為本發(fā)明采用的當(dāng)前塊初始化模塊硬件結(jié)構(gòu)圖。將當(dāng)前塊各種分割下對 應(yīng)的塊索引匯總，加上方向信息，制成一個(gè)表格，預(yù)測時(shí)從表格中查找要預(yù)測塊對應(yīng)的塊索 引，從而很方便地從鄰近塊裝載模塊中選出需要的運(yùn)動(dòng)矢量，也分為前后兩個(gè)方向。最后為 時(shí)域運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測模塊選出前后兩個(gè)方向的最佳運(yùn)動(dòng)矢量A，B, C。參照圖8，為本發(fā)明采用的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測流程圖。開始時(shí)MVP模塊處于空閑狀態(tài)，。 隨后宏塊控制模塊發(fā)出工作使能信號(hào)，MVP控制模塊啟功主狀態(tài)機(jī)，幀級和宏塊級的數(shù)據(jù)開 始解析，同時(shí)MVP輸入輸出模塊開始讀各數(shù)據(jù)fifo，待數(shù)據(jù)全部準(zhǔn)備好后，由前后向使能信 號(hào)控制前后兩路是否開始工作，并且在B幀的時(shí)候啟動(dòng)B幀雙向后向運(yùn)算模塊，與其它狀態(tài) 并行進(jìn)行。如果前向或后向需要工作，首先判斷P幀skip模式和B幀direct模式是否需要工作，如果需要，通過鄰近塊初始化模塊和當(dāng)前塊初始化模塊對模式?jīng)Q策模塊流水級中對 應(yīng)的宏塊準(zhǔn)備鄰近塊數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備好后啟動(dòng)運(yùn)算模塊。結(jié)束后將預(yù)測到直接模式的數(shù)據(jù)寫入 亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊。然后以同樣的方式判斷亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)的各種模式是否需要工作， 如果需要，則準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，通過運(yùn)算模塊為亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊預(yù)測運(yùn)動(dòng)矢量。下一步為變長 編碼模塊計(jì)算預(yù)測的運(yùn)動(dòng)矢量。最后一步為整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊計(jì)算預(yù)測的運(yùn)動(dòng)矢量。以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或 局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。本發(fā)明主要是基于AVS視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，但是只要將時(shí)域運(yùn)動(dòng)矢量運(yùn)算模塊的算法 加以修改，本發(fā)明可以用于H. 264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的編碼運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測裝置，主要包括運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測控制模塊(Ml)，鄰近塊初始化模 塊(M2)，當(dāng)前塊初始化模塊(M3)，時(shí)域運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測模塊(M4)，其特征在于，_所述運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測控制模塊(Ml)，位于鄰近塊初始化模塊(M2)和當(dāng)前塊初始化模塊 (M3)和時(shí)域運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測模塊(M4)之間，用于控制鄰近塊初始化模塊(M2)和當(dāng)前塊初始 化模塊(M3)到時(shí)域運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測模塊(M4)的最佳運(yùn)動(dòng)矢量的傳遞；-所述鄰近塊初始化模塊(M2)，用于預(yù)測塊的鄰近數(shù)據(jù)更新存儲(chǔ)，為當(dāng)前預(yù)測塊填充 準(zhǔn)備好鄰近裝載模塊的數(shù)據(jù)；-所述當(dāng)前塊初始化模塊(M3)，用于在當(dāng)前塊各種分割模式下，提供鄰近裝載模塊 (M2)的塊索引，選出當(dāng)前預(yù)測塊需要的鄰近塊運(yùn)動(dòng)矢量數(shù)據(jù)；_所述時(shí)域運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測模塊(M4)為各種模式計(jì)算按照標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)域運(yùn)動(dòng)矢量。
2.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測裝置，其特征在于，所述裝置的硬件流水采用 zig-zag掃描結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的工作方式為每三行宏塊為一組，每一組掃描時(shí)，第一行先順 序處理5個(gè)宏塊，然后和第二行開始一一交替；到第15個(gè)宏塊時(shí)，加入第三行，三行宏塊 一一交替；每一組結(jié)束的時(shí)候采用和開始對稱的方式，逐漸結(jié)束一組的掃描，然后以同樣的 方式開始下一組。
3.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測裝置，其特征在于，每個(gè)參考幀的時(shí)域運(yùn)動(dòng)矢量 預(yù)測采用一套時(shí)域運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測模塊(M4)，串行執(zhí)行各種模式的預(yù)測。
4.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測裝置，其特征在于，鄰近塊初始化模塊(M2)中采 用3條長buffer和3個(gè)左邊buffer更新存儲(chǔ)最佳的運(yùn)動(dòng)矢量，并采用初始化鄰近塊寄存 器組的方式，為預(yù)測塊提供一個(gè)鄰近塊的數(shù)據(jù)集合。
5.如權(quán)利要求4所述的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測裝置，其特征在于，當(dāng)前塊初始化模塊(M3)為每 種分割模式下的預(yù)測塊制定一個(gè)查找碼表，用于從初始化鄰近塊寄存器組中，選出預(yù)測塊 所需的運(yùn)動(dòng)矢量。
6.一種運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟1)處于初始狀態(tài)，判斷工作使能信號(hào)，如果工作使能信號(hào)為真，進(jìn)入步驟2)，否則待在 步驟1)；2)解析幀級的信息和宏塊級的信息，分別判斷前向運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測和后向運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測 要不要做，要做進(jìn)入步驟3)，否則退回到步驟1)；3)運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測控制模塊從模式選擇模塊獲得當(dāng)前宏塊的最佳分割模式和最佳運(yùn)動(dòng) 矢量，獲得后進(jìn)入步驟4)；4)鄰近塊初始化模塊根據(jù)當(dāng)前宏塊的坐標(biāo)，從3條長buffer和3個(gè)左邊buffer中，選 出其鄰近塊的運(yùn)動(dòng)矢量信息，將這些運(yùn)動(dòng)矢量和當(dāng)前塊的最佳運(yùn)動(dòng)矢量一起寫入鄰近塊寄 存器組，準(zhǔn)備好后進(jìn)入步驟5)；5)當(dāng)前塊初始化模塊根據(jù)當(dāng)前宏塊的最佳分割模式和要預(yù)測的具體塊塊號(hào)，查找索引 表，找到所要預(yù)測塊的塊索引，用這個(gè)塊索引在鄰近塊寄存器組中選出所需的鄰近塊A，B，C 的運(yùn)動(dòng)矢量信息，準(zhǔn)備好后進(jìn)入步驟6)；6)選出的鄰近塊A，B,C的運(yùn)動(dòng)矢量信息通過運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測控制模塊傳遞給時(shí)域運(yùn)動(dòng) 矢量預(yù)測模塊，做出預(yù)測后，將預(yù)測的結(jié)果送回運(yùn)動(dòng)矢量控制模塊，輸出給下一級模塊，完 成后進(jìn)入步驟7)；7)根據(jù)當(dāng)前宏塊的坐標(biāo)，將當(dāng)前宏塊的最佳運(yùn)動(dòng)矢量通過鄰近塊初始化模塊更新到3 條長buffer和3個(gè)左邊buffer的對應(yīng)位置，保存下來，為后面的宏塊預(yù)測使用，完成后返 回步驟1)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測裝置和方法，屬于數(shù)字視頻編解碼技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用前后向各一套時(shí)域運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測模塊，通過控制串行執(zhí)行各種模式預(yù)測，大大節(jié)省了運(yùn)算單元的資源，特別是乘除法器的資源。宏塊流水結(jié)構(gòu)采用了zig-zag宏塊掃描結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)下可以解決流水線工作時(shí)，運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測遇到一些數(shù)據(jù)依賴性的問題，使預(yù)測可并行處理，提高編碼的性能，降低編碼系統(tǒng)的復(fù)雜度。本發(fā)明提出的鄰近塊初始化模塊和當(dāng)前塊初始化模塊將運(yùn)動(dòng)矢量估計(jì)中復(fù)雜的數(shù)據(jù)更新轉(zhuǎn)化為一個(gè)簡單的數(shù)據(jù)表，采用查表的方式對控制做了簡化，降低了編碼的復(fù)雜度，節(jié)省了工作時(shí)鐘，滿足了高清視頻編碼的實(shí)時(shí)性。
文檔編號(hào)H04N7/32GK102148990SQ20111010935
公開日2011年8月10日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者王生祥, 田山川, 解曉東, 賈惠柱, 黃鐵軍 申請人:北京大學(xué)