[发明专利]运动补偿方法及装置、高速缓存替换方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别涉及图像处理中运动补偿方法及装置、高 速缓存替换方法及装置。

背景技术

运动估计与补偿技术经常被应用在视频处理中，特别是在各大标准组织 定义的视频解码器里都包含了运动补偿单元。在硬件实现时，运动补偿单元 (Motion Compensation)占用了最多的存储器接口带宽，往往是整个解码系 统的设计瓶颈。以符合H.264和AVS标准的视频解码器为例，两者均支持1/4 亮度像素精度和1/8色度像素精度，所以当运动向量(MV)具有非整数部分 时，需要进行插值的参考块的大小都数倍于预测块的大小。举例来说，在H.264 的4x4预测模式下，为了得到4x4的预测块，最大需要9x9大小的参考块； 在AVS的8x8预测模式下，为了得到8x8的预测块，最大需要11x12或12x11 大小的参考块。

为了计算一个非整数像素点，经常需要很多的整数点像素来进行插值， 而这些像素都存储在外部存储器中，运动补偿单元需要通过系统总线访问外 部存储器，取回所需数据。由于还有其他单元也要占用系统总线，所以运动 补偿单元先要向总线仲裁单元发出访问请求，待响应后才能访问外部存储器。 在完成预测后，运动补偿单元还要将计算得到的预测块写回外部存储器。

由于预测时需要大量的参考数据，所以运动补偿单元会占用最长的系统 总线访问时间和最大的外部存储器带宽。例如，对于1920x1088分辨率的高 清视频，在H.264的4x4预测模式下，如果是最坏的情况，即假设每个预测 块都需要9x9大小的参考块，那么运动补偿单元的读写操作共需要占用系统 总线747MB/s的带宽，已经远远超出系统设计的承受能力。

目前，为减小运动补偿单元占用的带宽，一般在设计时采用带有高速缓 存的架构，如图1所示，该架构包括接收运动向量(MV)进行处理的运动补 偿单元1(MC)以及高速缓存2(Cache)和外部存储器3。高速缓存2(Cache) 作为运动补偿单元1的数据预取装置相对缓解了外部存储器3的访问压力。 但是，当高速缓存2的命中率不高时，仍然会产生较大的带宽消耗。因此， 问题的关键在于如何尽可能地提高高速缓存的命中率。

发明内容

本发明解决的是现有技术当高速缓存的命中率不高时，其作为运动补偿 单元的数据预取装置的作用仍不能较好发挥，从而不能较好达到缓解外部存 储器的访问压力的问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种高速缓存替换方法，包括：计算运 动向量的变化趋势；确定与运动向量的变化趋势对应的检索区域；基于所述 检索区域外缓存块信息选定高速缓存中被替换缓存块。

可选地，确定与运动向量的变化趋势对应的检索区域包括：

若运动向量的变化趋势未超过门限值，选用默认的替换策略检索区域；

若运动向量的变化趋势超过门限值，根据所述变化趋势对于默认的替换 策略检索区域的边界进行调整。

可选地，基于所述检索区域外缓存块信息选定高速缓存中被替换缓存块 包括：

搜索高速缓存中位于检索区域外的缓存块；

若没有缓存块在检索区域以外，则选出检索区域边界上最久没有被访问 的缓存块作为本次被替换缓存块；

若仅选出一个位于检索区域外的缓存块，将其作为本次被替换缓存块；

若选出多个位于检索区域外的缓存块，选出最久没有被访问的缓存块作 为本次被替换缓存块。

相应地，本发明还提供了一种包括上述高速缓存替换方法的运动补偿方 法。

相应地，本发明还提供了一种高速缓存替换装置，包括：。

计算单元，计算运动向量的变化趋势；

检索区域获得单元，确定与运动向量的变化趋势对应的检索区域；

缓存块选定单元，基于所述检索区域外缓存块信息选定高速缓存中被替 换缓存块。

可选地，所述检索区域获得单元包括：第一判断单元、选择单元、调整 单元，其中，

第一判断单元，判断运动向量的变化趋势是否超过门限值，若运动向量 的变化趋势未超过门限值时，启动第一选择单元；若运动向量的变化趋势超 过门限值时，启动第一选择单元和调整单元；

选择单元，选用默认的替换策略检索区域作为检索区域；