[发明专利]实现高清视频并行编码的方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于数字视频编解码技术领域，涉及一种视频编码的实现方法，尤其涉及一种H.264高清视频编码实时实现方法及系统。

背景技术

随着数字化进程的加速普及，人们对视频的需求提出了更高的要求，电视、内容、数字摄像机等提供的各种形式视频正在向高清转变。数据量巨大的高清视频内容的存储、传输离不开视频压缩和解压缩技术。新一代视频压缩标准H.264由于较之传统标准具有更优的性能，因而在高清视频领域得到了越来越广泛的应用。但是，一方面由于需要进行压缩的高清视频数据量巨大，另一方面，为达到高效的性能，H.264采用了复杂的压缩算法，普通处理器难以实现对高清视频的实时编码压缩。目前解决该问题的主要途径是采用专用的硬件编码芯片或采用专用数字信号处理器(DSP)。采用硬件编码芯片的方案，如富士通微电子、Ambarella公司等采用了专用的高清压缩芯片。采用专用的硬件编码芯片方案目前已基本成熟，但其由于编码算法固化，可配置性和扩展性差，无法实现软件的灵活应用和有效升级。相反，采用数字信号处理器(DSP)的方案由于采用的是软件编码算法，具有很好的灵活性和可扩展性，但其不足在于，由于单个DSP处理能力有限，难以实现对高清视频的实时编码压缩。目前，行业内普遍的解决方案是通过采用多个DSP并行编码的方式来实现对高清视频的实时编码压缩。

由于H.264编码算法极为复杂，宏块编码预测不仅需要参考当前帧内宏，还需要参考帧间宏块，数据间具有很强的相关性，导致并行编码算法的设计难度非常大。基于多DSP核编码的并行编码算法设计通常做法(如德州仪器公司提供的多DSP核并行编码算法)如图1所示，所示将对整帧图像编码划分为预测(含帧内预测、帧间预测)、变换、量化、熵编码、反量化、反变换、图像重构等模块，并将这些模块分配到不同的DSP核，通过串行流水的方式，使各DSP并行执行编码的各不同阶段的计算。这种方法将编码预测置于单独的DSP核，避免了编码预测参考数据在多个DSP间的传输拷贝，有效地降低了数据的相关性，可以很好的实现模块的并行运算。但是，其存在的问题是，单个模块的执行耗时很容易成为整个并行算法的性能瓶颈。例如，负责预测计算的模块由于耗时过大，将往往导致其后续变换、量化、熵编码、反量化、反变换、重构等模块的空闲等待，因而降低了整个系统的性能。

因此，如何设计高效的并行编码算法，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种高效的H.264并行编码实现方法，可以有效均衡的将编码任务分配至多个处理器并行编码压缩，从而实现对1080P的实时编码。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种实现高清视频并行编码的方法，包括如下步骤：

步骤A、将当前图像分割为若干子图像；

步骤B、提供若干处理器，各处理器独立编码压缩步骤A中被分割的子图像，生成子码流；

步骤C、合并步骤B中生成的子码流，生成输出当前图像编码码流。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤A中分割子图像的方法为：将图像分割为若干子图像，根据目标处理器处理能力确定子图像的大小。

作为本发明的一种优选方案，从横向上将图像分割为若干子图像。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤B中的子图像分别由相应的目标处理器中设置的图像编码模块编码压缩。

作为本发明的一种优选方案，所述目标处理器包括至少一主处理器及至少一从处理器。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤B中独立编码压缩各子图像，对子图像内当前宏块编码的具体方法如下：判断子图像为帧内编码还是帧间编码，

若子图像为帧内编码，则进行如下步骤：

B11)判断当前宏块是否为所在子图像第一行宏块，若是，设置其帧内预测可用模式为DC直流预测，转步骤B14)，否则转步骤B12)；

B12)判断当前宏块是否为所在子图像第一列宏块，若是，设置其帧内预测可用模式为DC直流预测、以及垂直预测，转步骤B14)，否则转步骤B13)；

B13)设置其帧内预测可用模式为DC直流预测、水平预测、以及垂直预测；

B14)帧内宏块预测编码，分别采用各种帧内预测可用模式对宏块进行预测，并选择预测误差最小的预测模式完成对当前宏块的编码；

若子图像为帧间编码：

B21)判断当前宏块是否为所在子图像第一行宏块，若是，设置运动矢量垂直搜索范围最大值为0像素，转步骤B24)，否则转步骤B22)；