[发明专利]可重构多媒体SoC的多标准宏块预测系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种视频处理技术领域的系统，具体是一种可重构多媒体SoC(片上系统)的多标准宏块预测系统。

背景技术

由于手持设备的日益发展，要求手持设备具备高性能的多媒体处理能力和较低的功耗消耗。多媒体处理涉及各种媒体格式和标准，如视频处理里面的H.26x，MPEG.x系列标准以及中国自主知识产权的视频编解码标准AVS(Advanced Video Standard，高级视频标准)。H.264和AVS作为高清视频编解码的典型标准，具有压缩率远远高于其他标准的优点，相应的解码器也比其它标准更为复杂，涉及大量复杂的方法，对实现实时解码带来较大困难。

多媒体实时处理一般采用专用集成电路(ASIC)来实现，ASIC虽然可以达到很高的性能，但如果要处理多种媒体格式，将会带来很高的成本。而通用处理器(GPP)虽然具有很高的灵活性，但却很难满足实时处理的性能要求。可重构SoC系统一般由一个或者多个主处理器、可重构运算阵列和存储器以及通信总线构成。主处理器执行串行的非关键代码，而将具有并行性的关键代码映射到可重构计算阵列上执行。可重构计算系统具有很强的可编程性和灵活性，填补了GPP和ASIC之间的间隙，在性能、成本和可编程性等多方面得到了均衡。

H.264和AVS视频解码方法从流程上分类，大致可以分为四个部分：(1)熵解码(EntropyDecoder)；(2)反扫描/量化/变换；(3)帧内和帧间预测；(4)去块滤波；(5)图像重建。按照方法类型分类，可以分为控制占优的方法和运算占优的方法。对于控制占优的方法，方法过程十分复杂，需要复杂的控制才能完成，但是运算量相对较小；对于运算占优的方法，涉及大量的运算过程，但是控制较为简单。第一种分类里面的(2)和(4)属于计算占优的方法，通过分析H.264和AVS标准的代码，这两部分分别约占整个解码过程的14.5％和31％。其中，去块滤波又可以分为边界滤波强度计算和滤波，两部分分别约占9％和22％；(1)属于控制占优的方法，在整个解码过程中约占13.2％的比例。对于(3)来说，帧内预测和帧间预测均可以分为两个部分，其中帧内预测分为帧内模式预测与样点预测，帧间预测分为运动矢量预测和运动补偿(MotionCompensation)。帧内模式预测和运动矢量预测均属于控制占优的方法，占整个解码过程比例约为7.8％；帧内样点预测和运动补偿属于运算占优方法，占整个解码过程的比例约为31.5％。从上述分析可以看出，运算占优方法占据解码器约68％的复杂度，宏块预测(包括帧内模式预测，帧间运动矢量预测和边界滤波强度计算)占据了约16.8％的复杂度，如果单独由主控核来实现控制占优的方法，很难满足实时处理的要求。

H.264和AVS标准虽然存在较大差异，比如在宏块划分上，AVS只存在16x16，8x16，16x8和8x8四种，而H.264标准除了上述四种划分方式外，还存在8x4，4x8和4x4的划分方式。但是，H.264和AVS在解码器结构上却十分相似，尤其是帧内和帧间预测等部分，因此可以考虑抽取其中的共同点，设计可复用的硬件结构。

帧内模式预测与帧间运动矢量预测在方法上有很大的相似度，都采用相邻宏块的信息来预测当前宏块的信息。因此，在硬件实现上可以采用同一套数据和控制通路，通过解析宏块类型，选择进行帧内模式预测还是帧间运动矢量预测。边界强度计算需要利用运动矢量和参考索引来计算当前宏块的边界滤波强度。本设计之前的解码器在计算边界滤波强度时采用的过程是先进行运动矢量预测，然后将运动矢量和参考索引存入外部或内部存储器，最后在进行去块滤波过程中计算边界滤波强度。这样就需要存储和读取大量运动矢量与参考索引的信息，既浪费了存储空间，又造成了存取存储器的时间等待开销，降低了整个解码过程的效率。