一種適用于hevc標準的基于臟位的兩級dct系數(shù)存儲方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于高清數(shù)字視頻壓縮編解碼技術領域，具體為一種適用于肥VC標準中 基于臟位的兩級DCT系數(shù)存儲方法。
【背景技術】
[0002] 肥VC(Hi曲EfficiencyVideoCoding)是由國際電信組織（ITU)和運動圖像專 家組(MPEG)聯(lián)合成立的組織JCTVC提出的下一代視頻編解碼標準。目標是在相同的視覺 效果的前提下，相比于上一代標準，即H. 264/AVC標準，壓縮率提高一倍。
[000引基于肥VC的視頻編碼器，主要由W下模塊組成：帖內預測、帖間預測、變換、量化、 反量化、反變換、重建、去方塊濾波器、自適應樣點補償?shù)?。其中，離散余弦變換（DCT)是編 碼器必不可少的一部分，負責集中殘差數(shù)據(jù)的能量，W供隨后的量化和賭編碼。由于肥VC 標準下圖像處理塊的大小已經(jīng)到達了 64X64,離散余弦變換（DCT)處理塊的大小也到達了 32X32。運使得常用的行列變換架構中所需要的轉置存儲器變得異常龐大，如圖1所示。對 于如此龐大的存儲需求，傳統(tǒng)的基于寄存器的和基于靜態(tài)隨機存儲器的存儲方式已經(jīng)變得 不再適用。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提出一種可W克服現(xiàn)有技術不足的、能有效適用于肥VC標準 中基于臟位的兩級離散余弦變換（DCT)系數(shù)存儲方法。
[0005] 本發(fā)明提出的適用于肥VC標準的兩級離散余弦變換（DCT)系數(shù)存儲方法，是基于 臟位的存儲方法。具體步驟為： 首先，將離散余弦變換（DCT)系數(shù)（W下簡稱系數(shù))，分成=個部分：符號位，高位數(shù)據(jù)和 低位數(shù)據(jù)。在補碼表示的方式下，肥VC標準中的系數(shù)可W用16比特表示。其中，最高位是 符號位，剩余比特是數(shù)據(jù)位。而更進一步地本發(fā)明將數(shù)據(jù)位的較高部分劃歸為高位數(shù)據(jù)，剩 余比特劃歸為低位數(shù)據(jù)。具體的劃分方法可W選擇不同的比重，如圖2所示的將高11位劃 為高位數(shù)據(jù)，低4位劃為低位數(shù)據(jù)。
[0006] 接著，采用靜態(tài)隨機訪問存儲器（SRAM)作為存儲層次中的第一級，運一級用來存 儲符號位、低位數(shù)據(jù)和表征該高位是否涵蓋信息的臟位；采用寄存器作為存儲層次中的第 二級，運一級用來存儲一些需要存儲的高位數(shù)據(jù)。
[0007] 此處，是否涵蓋信息取決于該高位內的所有比特是否都等于符號位。在補碼表示 下，如果一個數(shù)接近于0,那么該數(shù)較高幾個比特都將是符號位的擴展。而殘差經(jīng)過離散余 弦變換（DCT)之后，大量的數(shù)據(jù)都將接近于0。對于運些數(shù)，只要知道了其符號位，就可W得 到高位數(shù)據(jù)，因此，它們是不涵蓋信息的。本發(fā)明約定在運種情況下，臟位無效，等于某個特 定值，如0。那么，當臟位等于0時，高位數(shù)據(jù)就是符號位的擴展。而對于涵蓋信息的高位數(shù) 據(jù)，則他們將通過第二級存儲層次，即寄存器存儲，并且使用計數(shù)器推算高位指針并進行索 弓I。W上描述的存儲層次如圖3所示。
[000引為了簡單地建立索引關系，本發(fā)明采用（但不僅限于)計數(shù)器。在建立索引關系時， 硬件可W使用一個計數(shù)器計數(shù)需要存儲的高位數(shù)據(jù)的數(shù)目。該計數(shù)器從0開始記錄，當且 僅當一個新的需要存儲的高位數(shù)據(jù)出現(xiàn)，硬件處理器就將該數(shù)據(jù)存儲于當前計數(shù)器所對應 的寄存器中，臟位置為1，接著計數(shù)器自增1。
[0009] 本發(fā)明通過層次化的存儲策略減少硬件代價。
【附圖說明】
[0010] 圖1 :離散余弦變換（DCT)與轉置存儲器。 W11] 圖2:對于系數(shù)的劃分。 陽01引圖3:兩級存儲策略圖示。
【具體實施方式】
[0013] 下面通過實施例，進一步具體描述本發(fā)明方法。
[0014] 假設當前需要存儲的16X16系數(shù)矩陣如下表所示，且按照光柵順序存儲。
[0015] 那么，本發(fā)明將有如下寫入過程： 初始情況下，所有靜態(tài)隨機存儲器（SRAM)和寄存器的存儲空間都是0,計數(shù)器是0。
[0016] 對于第0行第0列的系數(shù)24,它所對應的二進制補碼是0000_0000_0001_1000,其 中，符號位為0,高位數(shù)據(jù)為〇〇〇_〇〇〇〇_〇〇〇 1，低位數(shù)據(jù)為1000。由于高位數(shù)據(jù)不是符號位的 擴展，因此，高位數(shù)據(jù)被存儲在0號寄存器中；符號位0,臟位1和低位數(shù)據(jù)1000被存儲在 靜態(tài)隨機存儲器（SRAM)的0地址中；計數(shù)器隨后自增1，變?yōu)?。
[0017] 對于第0行第1列的系數(shù)2,它所對應的二進制補碼是0000_0000_0000_0010,其 中，符號位為0,高位數(shù)據(jù)為〇〇〇_〇〇〇〇_〇〇〇〇,低位數(shù)據(jù)為0010。由于高位數(shù)據(jù)是符號位的擴 展，因此，不需要存儲高位數(shù)據(jù)；符號位0,臟位0和低位數(shù)據(jù)OOlO被存儲在靜態(tài)隨機存儲 器（SRAM)的1地址中；計數(shù)器不變。
[0018] 對于第0行第2列的系數(shù)-7,它所對應的二進制補碼是1111_1111_1111_1001，其 中，符號位為1，高位數(shù)據(jù)為111_1111_1111，低位數(shù)據(jù)為1001。由于高位數(shù)據(jù)是符號位的擴 展，因此，不需要存儲高位數(shù)據(jù)；符號位1，臟位0和低位數(shù)據(jù)1001被存儲在靜態(tài)隨機存儲 器（SRAM)的1地址中；計數(shù)器不變。
[0019] 對于第0行第3列的系數(shù)-1，它所對應的二進制補碼是1111_1111_1111_1111，其 中，符號位為1，高位數(shù)據(jù)為111_1111_1111，低位數(shù)據(jù)為1111。由于高位數(shù)據(jù)是符號位的擴 展，因此，不需要存儲高位數(shù)據(jù)；符號位1，臟位0和低位數(shù)據(jù)1111被存儲在靜態(tài)隨機存儲 器（SRAM)的3地址中；計數(shù)器不變。
[0020] ......。
[0021] 對于第1行第0列的系數(shù)7,它所對應的二進制補碼是0000_0000_0000_0111，其 中，符號位為0,高位數(shù)據(jù)為〇〇〇_〇〇〇〇_〇〇〇〇,低位數(shù)據(jù)為Ol11。由于高位數(shù)據(jù)是符號位的擴 展，因此，不需要存儲高位數(shù)據(jù)；符號位0,臟位0和低位數(shù)據(jù)0111被存儲在靜態(tài)隨機存儲 器（SRAM)的16地址中；計數(shù)器不變。
[0022] 對于第1行第1列的系數(shù)-17,它所對應的二進制補碼是 其中，符號位為1，高位數(shù)據(jù)為111_1111_1110，低位數(shù)據(jù)為1111。由于高位數(shù)據(jù)不是符號位 的擴展，因此，高位數(shù)據(jù)被存儲在1號寄存器中；符號位1，臟位1和低位數(shù)據(jù)1111被存儲 在靜態(tài)隨機存儲器（SRAM)的17地址中；計數(shù)器隨后自增1，變?yōu)?。
[0023] 對于第1行第2列的系數(shù)21，它所對應的二進制補碼是0000_0000_0001_0101，其 中，符號位為0,高位數(shù)據(jù)為000_0000_0001，低位數(shù)據(jù)為OlOl。由于高位數(shù)據(jù)不是符號位的 擴展，因此，高位數(shù)據(jù)被存儲在2號寄存器中；符號位0,臟位1和低位數(shù)據(jù)OlOl被存儲在 靜態(tài)隨機存儲器（SRAM)的18地址中；計數(shù)器隨后自增1，變?yōu)?。
[0024] ......。
[00巧]本發(fā)明將有如下讀出過程： 對于第0行第0列的系數(shù)24,它被存儲在靜態(tài)隨機存儲器（SRAM)的0地址，符號位是 0,臟位是1，低位數(shù)據(jù)是1000 ;由于臟位是1，因此，高位數(shù)據(jù)被存儲當前計數(shù)器所對應的寄 存器，即，0號寄存器，內容是〇〇〇_〇〇〇〇_〇〇〇 1。所W，最后的值是〇_〇〇〇_〇〇〇〇_〇〇〇 1_1〇〇〇，也 就是24,接著計數(shù)器自增1，變?yōu)?。
[00%] 對于第0行第1列的系數(shù)2,它被存儲在靜態(tài)隨機存儲器（SRAM)的1地址，符號位 是0,臟位是0,低位數(shù)據(jù)是OOlO;由于指針是0,因此，高位數(shù)據(jù)就是符號位的擴展，也就是 000_0000_0000。所W，最后的值是 0_000_0000_0000_0010,也就是 2。
[0027] 對于第0行第2列的系數(shù)-7,它被存儲在靜態(tài)隨機存儲器（SRAM)的2地址，符號 位是1，臟位是0,低位數(shù)據(jù)是1001 ;由于指針是0,因此，高位數(shù)據(jù)就是符號位的擴展，也就 是 所W，最后的值是 也就是-7。
[0028] 對于第0行第3列的系數(shù)-1，它被存儲在靜態(tài)隨機存儲器（SRAM)的3地址，符號 位是1，臟位是0,低位數(shù)據(jù)是1111 ;由于指針是0,因此，高位數(shù)據(jù)就是符號位的擴展，也就 是 所W，最后的值是 也就是-1。
[0029] ......。
[0030] 對于第1行第0列的系數(shù)7,它被存儲在靜態(tài)隨機存儲器（SRAM)的16地址，符號 位0,臟位是0,低位數(shù)據(jù)是0111 ;由于指針是0,因此，高位數(shù)據(jù)就是符號位的擴展，也就是 000_0000_0000。所W，最后的值是 0_000_0000_0000_0000,也就是 7。 陽03U 對于第1行第1列的系數(shù)-17,它被存儲在靜態(tài)隨機存儲器（SRAM)的17地址，符號 位1，臟位是1，低位數(shù)據(jù)是1111 ;由于臟位是1，因此，高位數(shù)據(jù)被存儲當前計數(shù)器所對應的 寄存器，即，！號寄存器，內容是所W，最后的值是 也就是-17,變?yōu)?。 陽03引對于第1行第2列的系數(shù)21，它被存儲在靜態(tài)隨機存儲器（SRAM)的18地址，符號 位0,臟位是1，低位數(shù)據(jù)是OlOl;由于臟位是1，因此，高位數(shù)據(jù)被存儲當前計數(shù)器所對應的 寄存器，即，2號寄存器，內容是000_0000_0001。所W，最后的值是0_000_0000_0001_0101， 也就是21，變?yōu)?。
[0033] ......。
【主權項】
1. 一種適用于HEVC標準的基于臟位的兩級DCT系數(shù)存儲方法，其特征在于具體步驟 為： 首先，將DCT系數(shù)分成三個部分：符號位、高位數(shù)據(jù)和低位數(shù)據(jù)；在補碼表示的方式下，HEVC標準中的系數(shù)用16比特表示，其中，最高位是符號位，剩余比特是數(shù)據(jù)位；現(xiàn)將數(shù)據(jù)位 的較高部分劃歸為高位數(shù)據(jù)，剩余比特劃歸為低位數(shù)據(jù)； 接著，采用SRAM作為存儲層次中的第一級，用來存儲符號位、低位數(shù)據(jù)和表征該高位 是否涵蓋信息的臟位；采用寄存器作為存儲層次中的第二級，用來存儲一些需要存儲的高 位數(shù)據(jù)； 當臟位等于0即臟位無效時，高位數(shù)據(jù)就是符號位的擴展；而對于涵蓋信息的高位數(shù) 據(jù)，則它們通過第二級存儲層次即寄存器存儲，并且使用計數(shù)器推算高位指針并進行索引。2. 根據(jù)權利要求1所述的適用于HEVC標準的基于臟位的兩級DCT系數(shù)存儲方法，其特 征在于，在建立索引關系時，硬件使用一個計數(shù)器計數(shù)需要存儲的高位數(shù)據(jù)的數(shù)目，該計數(shù) 器從〇開始記錄，當且僅當一個新的需要存儲的高位數(shù)據(jù)出現(xiàn)，硬件處理器就將該數(shù)據(jù)存 儲于當前計數(shù)器所對應的寄存器中，臟位置為1，接著計數(shù)器自增1。
【專利摘要】本發(fā)明屬于高清數(shù)字視頻壓縮編解碼技術領域，具體為一種適用于HEVC標準的基于臟位的兩級DCT系數(shù)存儲方法。本發(fā)明將DCT系數(shù)分成三個部分：符號位、高位數(shù)據(jù)和低位數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)位的較高部分劃歸為高位數(shù)據(jù)，剩余比特劃歸為低位數(shù)據(jù)；同時采用SRAM作為存儲層次中的第一級，用來存儲符號位、低位數(shù)據(jù)和表征該高位是否涵蓋信息的臟位；采用寄存器作為存儲層次中的第二級，用來存儲一些需要存儲的高位數(shù)據(jù)；并且使用計數(shù)器推算高位指針并進行索引。本發(fā)明通過層次化的存儲策略減少硬件代價。
【IPC分類】H04N19/423, H04N19/625
【公開號】CN105430419
【申請?zhí)枴緾N201510787966
【發(fā)明人】范益波, 黃磊磊, 劉淑君, 曾曉洋
【申請人】復旦大學
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月17日