一種減少存儲(chǔ)帶寬需求的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種減少存儲(chǔ)帶寬需求的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，通過(guò)對(duì)視頻重建幀進(jìn)行空域到頻域的轉(zhuǎn)換，再加上數(shù)據(jù)壓縮處理，用八分之一的數(shù)據(jù)量實(shí)現(xiàn)對(duì)重建幀的近似替代，在此基礎(chǔ)上得到的運(yùn)動(dòng)估計(jì)結(jié)果可以作為后續(xù)進(jìn)一步精細(xì)化運(yùn)動(dòng)估計(jì)的參考依據(jù)，在減少存儲(chǔ)器帶寬需求的同時(shí)，保持了較高的運(yùn)動(dòng)估計(jì)精度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種減少存儲(chǔ)帶寬需求的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及視頻壓縮編碼領(lǐng)域，尤其涉及一種減少存儲(chǔ)帶寬需求的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]運(yùn)動(dòng)估計(jì)是視頻壓縮編碼的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，很大程度上決定了視頻編碼器的性能。為了提高運(yùn)動(dòng)估計(jì)的性能，擴(kuò)大參考幀搜索范圍是有效的途徑之一，但也增加了對(duì)存儲(chǔ)帶寬的需求。以分辨率為1920X1080、每秒30幀實(shí)時(shí)編碼為例，假設(shè)編碼器以16X16像素塊進(jìn)行單參考幀運(yùn)動(dòng)估計(jì)，搜索范圍為上下左右各擴(kuò)展64個(gè)整像素，那么就該部分的數(shù)據(jù)而言，對(duì)存儲(chǔ)帶寬的需求就達(dá)到了 5GB/秒。
[0003]隨著視頻編碼的高清化以及更高性能的需求，需要更頻繁的在更多參考幀和更大的搜索范圍內(nèi)尋找最佳匹配塊，對(duì)存儲(chǔ)帶寬的需求也急劇增加，也大幅度增加了編碼器的整機(jī)功耗。在某些特定應(yīng)用，特別是高清視頻實(shí)時(shí)壓縮編碼應(yīng)用，受存儲(chǔ)帶寬限制，通常無(wú)法實(shí)現(xiàn)大范圍多參考幀的運(yùn)動(dòng)估計(jì)搜索，目前大都采用一些快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法以實(shí)現(xiàn)由粗略搜索到精細(xì)搜索的過(guò)程，從而減少大范圍搜索的數(shù)據(jù)量，如專(zhuān)利CN200510093217.2公布的“一種分層運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法和超大規(guī)模集成電路”，為了減少數(shù)據(jù)量，該專(zhuān)利在大范圍的運(yùn)動(dòng)估計(jì)搜索時(shí)采用抽取部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行比較的方法，但這些實(shí)現(xiàn)方法的誤差較大，搜索到最佳匹配模塊的概率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種減少存儲(chǔ)帶寬需求的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
以8X8像素塊為單元對(duì)編碼重建幀進(jìn)行哈達(dá)瑪(hadamard)變換，對(duì)變換結(jié)果從左上角開(kāi)始進(jìn)行之字形掃描，取前15個(gè)數(shù)值量化并根據(jù)位置分配不同數(shù)據(jù)位寬，總計(jì)8字節(jié)，構(gòu)建另外一幀降低數(shù)據(jù)量的重建幀，寫(xiě)入存儲(chǔ)器。
[0006]根據(jù)運(yùn)動(dòng)估計(jì)搜索范圍從存儲(chǔ)器中降低數(shù)據(jù)量的重建幀中讀取數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行逆變換處理重建當(dāng)前步驟運(yùn)動(dòng)估計(jì)所需參考數(shù)據(jù)，當(dāng)次運(yùn)動(dòng)估計(jì)結(jié)果作為后續(xù)進(jìn)一步精細(xì)化運(yùn)動(dòng)估計(jì)的參考依據(jù)。
[0007]其中，上述過(guò)程中的8X8像素塊經(jīng)過(guò)hadamard變換后，其低頻能量主要集中在8X8矩陣的左上角。
[0008]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明通過(guò)對(duì)重建幀進(jìn)行空域到頻域的轉(zhuǎn)換，再加上數(shù)據(jù)壓縮處理，只需八分之一的數(shù)據(jù)量即實(shí)現(xiàn)對(duì)重建幀的近似替代，在此基礎(chǔ)上得到的運(yùn)動(dòng)估計(jì)結(jié)果可以作為后續(xù)進(jìn)一步精細(xì)化運(yùn)動(dòng)估計(jì)的參考依據(jù)，相比較目前采用的抽取數(shù)據(jù)量進(jìn)行粗略運(yùn)動(dòng)估計(jì)的方法，本發(fā)明提供方法具有更高的精度，同時(shí)對(duì)存儲(chǔ)帶寬的需求更少，尤其是搜索范圍越大，存儲(chǔ)帶寬需求的減少越明顯。【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是描述本發(fā)明實(shí)施例的一種8X8矩陣變換結(jié)果掃描順序示意圖。
[0010]圖2是描述本發(fā)明實(shí)施例的一種8X8矩陣變換數(shù)據(jù)位寬分配示意圖。
[0011]圖3是描述本發(fā)明實(shí)施例的一種8X8像素矩陣進(jìn)行hadamard變換的示意圖。
[0012]
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0014]本發(fā)明是一種減少存儲(chǔ)帶寬需求的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)估計(jì)所用到的參考幀進(jìn)行數(shù)據(jù)變換和壓縮處理，大幅度的減少參考幀的數(shù)據(jù)量，從而達(dá)到減少存儲(chǔ)帶寬需求的目的，具體步驟如下。
[0015]步驟1:視頻編碼器需要重建視頻幀，以作為后續(xù)幀編碼時(shí)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)的參考幀，設(shè)當(dāng)前編碼幀的重建幀為A，需要在重建幀A的基礎(chǔ)上另外再構(gòu)建一幀重建幀B。
[0016]步驟2:重建幀B根據(jù)重建幀A獲取，以重建幀A的8X8像素塊為單元進(jìn)行hadamard變換，設(shè)8X8像素塊為X，Y為hadamard變換輸出，變換公式如圖3所示。
[0017]步驟3:對(duì)8 X 8矩陣Y的每一個(gè)元素除以64，得到新的8X8矩陣W。
[0018]步驟4:經(jīng)過(guò)上述hadamard變換和量化后，能量將集中在8X8矩陣的左上角，對(duì)矩陣W進(jìn)行之字形掃描，掃描順序如圖1所示的數(shù)字順序，只取前15個(gè)數(shù)據(jù)，舍棄其余數(shù)據(jù)。設(shè)ZO為矩陣8X8數(shù)字標(biāo)號(hào)為O所對(duì)應(yīng)的元素,則前15個(gè)矩陣元素的掃描順序依次為Z0, Zl, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7, Z8, Z9, Z10, Zll, Z12, Z13, Z14。
[0019]步驟5:對(duì)上述之字形掃描得到的前15個(gè)元素的數(shù)值進(jìn)行范圍限定，其中ZO的數(shù)值限定在[O, 255] ;Z1、Z2、Z3、Z4、Z5 限定在[-16,+16] ;Z6、Z7、Z8、Z9 限定在[_8，+8]；Z10、Zll、Z12、Z13、Z14 限定在[_2，+2]。
[0020]步驟6:對(duì)上述限定數(shù)值范圍后的元素進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼，每個(gè)數(shù)據(jù)比特位寬如圖2所示，即其中 ZO 的位寬采用 8bit ;Z1、Z2、Z3、Z4、Z5 為 5bit ;Z6、Z7、Z8、Z9 為 4bit ;Z10、Zl1、Z12、Z13、Z14為3bit ;其中，ZO為無(wú)符號(hào)數(shù)，其它元素的最高位表示符號(hào)位，其余位數(shù)表示數(shù)據(jù)絕對(duì)值。
[0021]步驟7:上述數(shù)據(jù)編碼總共需要64bit數(shù)據(jù)位寬，而視頻編碼采用的像素位寬通常為8bit,8X8像素塊總共需要512bit數(shù)據(jù)位寬，因此經(jīng)過(guò)上述數(shù)據(jù)處理后的8X8像素塊的數(shù)據(jù)量變?yōu)樵紨?shù)據(jù)量的八分之一。把上述經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后的64bit數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則寫(xiě)入到外部存儲(chǔ)器中，構(gòu)建重建幀B，重建幀B的數(shù)據(jù)量為重建幀A的八分之一，重建幀B將作為后續(xù)幀編碼時(shí)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)的參考之一。
[0022]步驟8:在當(dāng)前幀編碼時(shí)，取一定大小的像素塊為單位進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，該像素塊的大小需為8X8的整數(shù)倍；對(duì)該像素塊按8X8像素塊劃分成幾個(gè)子塊，對(duì)每一個(gè)8X8的子塊參照上述的2、3、4、5、6步驟進(jìn)行，得到經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)變換處理后的64bit數(shù)據(jù)，再按照逆變換處理過(guò)程，重建8X8像素子塊，從而得到當(dāng)次運(yùn)動(dòng)估計(jì)所需要的當(dāng)前塊數(shù)據(jù)。
[0023]步驟9:根據(jù)運(yùn)動(dòng)估計(jì)搜索范圍大小，從外部存儲(chǔ)器中讀取參考數(shù)據(jù)，該參考數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)變換處理的重建幀如上述所述的重建幀B中獲取的。參考數(shù)據(jù)以8X8像素塊為最小單元，每個(gè)8X8像素塊單元需要從外部存儲(chǔ)器中讀取64bit數(shù)據(jù)，再參照上述的
2、3、4、5、6步驟的逆變換處理過(guò)程，重建8X8像素塊，最后組成當(dāng)前編碼塊的參考數(shù)據(jù)。[0024] 步驟10:根據(jù)上述步驟8得到的當(dāng)前編碼塊數(shù)據(jù)以及上述步驟9得到的當(dāng)前編碼塊的參考數(shù)據(jù)，進(jìn)行當(dāng)前編碼塊的運(yùn)動(dòng)估計(jì)，該次運(yùn)動(dòng)估計(jì)的結(jié)果可以用來(lái)確定當(dāng)前編碼塊在參考幀搜索范圍內(nèi)最佳匹配塊的大致范圍，以作為后續(xù)進(jìn)一步精細(xì)化運(yùn)動(dòng)估計(jì)搜索的依據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種減少存儲(chǔ)帶寬需求的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于，該方法包括: (1)對(duì)視頻編碼的重建幀以8X8像素塊為單位進(jìn)行哈達(dá)瑪(hadamard)變換，對(duì)變換結(jié)果從左上角開(kāi)始進(jìn)行之字形掃描，取前15個(gè)數(shù)值量化并根據(jù)位置不同分配不同的數(shù)據(jù)位寬，總計(jì)8字節(jié)數(shù)據(jù)以替代原來(lái)的8 X 8像素?cái)?shù)據(jù)，構(gòu)建另外一幀降低數(shù)據(jù)量的重建幀，寫(xiě)入存儲(chǔ)器； (2)根據(jù)運(yùn)動(dòng)估計(jì)搜索范圍從存儲(chǔ)器中降低數(shù)據(jù)量的重建幀中讀取數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行逆變換處理重建當(dāng)前步驟運(yùn)動(dòng)估計(jì)所需參考數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于8X8像素塊經(jīng)過(guò)hadamard變換后，其低頻能量主要集中在8X8矩陣的左上角。
【文檔編號(hào)】H04N19/547GK103763555SQ201410022060
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月19日
【發(fā)明者】林雁, 周耀良 申請(qǐng)人:林雁