[发明专利]一种匹配块高效取数的视频解码的方法及电路

说明书

技术领域

本发明属于视频解码技术领域，具体是指一种匹配块高效取数的视频解码的方法及电路。

背景技术

在视频解码过程中，使用帧间预测(inter)模式的宏块(macroblock)在运动补偿(motion compensation)过程中，需要从已经解码好的图像中取出匹配块，作为预测结果，然后在预测结果的基础上，叠加从码流中解析出的残差数据，得到还原的重构宏块(macroblock)。

近年来视频的图像尺寸在飞速增大，几年间从174x144的QCIF，增加到了1920x1080的1080p，不断增加的图像尺寸，使得解码器从外存中读取数据会产生巨大访问带宽，以及为解决访问带宽问题而使用的高延迟DDR内存带来的高访问延迟，成为了很多解码器的性能瓶颈。

同时伴随着视频协议的不断发展，在H.264协议中，为了提高压缩率，出现了一个宏块使用不同参考帧的不同位置取出的不同形状匹配块进行预测的技术，加上不同位置分数像素插值扩边所需的不同像素情况，这使得取数过程变得异常复杂，很容易产生极端不规则访问外存的特性，加之目前芯片总线的位宽在不断提高，已经从16bit已经提高到64bit甚至128bit，大量零散的8bit级非对齐小数据量访问，会极大地浪费总线的宽带，导致取数效率极其低下，也使得高性能解码器取数过程需要有完全不同的框架来解决这些问题。

基本的视频解码的流程，包括如下步骤：解析宏块类型相关的语法元素；解析运动补偿相关的语法元素，得到取数过程相关信息；解析残差系数相关的语法元素，经过反扫描(Inverse Scan)，反变换(Inverse Transform)，反量化(Inverse Quantization)，得到残差像素数据；取数模块根据取数过程相关信息从外存取数；运动补偿模块根据取到的参考块数据进行插值和加权预测，得到预测像素；叠加预测像素和残差像素得到重构像素，对重构像素做去块滤波并输出。在一般的宏块硬件解码的流程中，如图1所示，会在type模块解码宏块类型以及子块类型，判断为是帧间类型后，在Get_MV模块获取ref_idx和mv，得到取数的地址和大小，送给fetch模块进行取数，剩下的系数码流送入Get_Residual模块，解析出残差系数，进行反扫描(Inverse Scan)，反变换(Inverse Transform)，反量化(Inverse Quantization)，得到残差像素。与些同时，fetch模块从外存中取数，把取到的数送入运动补偿(Motion Compensation)模块进行插值和加权，得到预测像素。残差像素与预测像素叠加之后，得到重构像素，再送入最后的去块滤波(deblock)模块滤波并输出。

在普通的解码流程中，从fetch模块开始的MC路径，由于存在低效率不规则的外存访问，MC路径在速度上是远远慢于硬件内部高速的残差路径的，所以整个硬件的速度会被访问外存的带宽给限制住。

中国发明专利第20041009125.4号公开了一种视频图像运动补偿装置，该方案在外存取数之后到存储的过程间加入插值计算，但是对取数过程的效率没有提高。

中国发明专利第20051000487.2号公开了一种用于压缩视频信号解码的图像存储方法，该方案在外存中的参考图像使用特殊格式存储，存取过程复杂，在某些特殊情况下还可能降低效率。

中国发明专利第20051009873.7号公开了一种运动补偿数据载入装置及方法，该方案把二维取数归并为一维取数，部分提高了取数的效率，但是只针对单个宏块进行使用。

中国发明专利第20071004671号公开了一种解码装置中控制片内存储器的数据并行读写的方法及装置，该方案在宏块之下的分块尺度下进行取数并行，在DDR等高访问延迟内存的场景下无法达到预期效果。

中国发明专利第20071004692.9号公开了一种视频处理中数据预取系统，该方案适用于CPU或DSP等处理器类的非cache机制数据预取指令。

中国发明专利第20081030211.6号公开了一种基于H.264标准运动补偿的数据快速读取方法，该方案以9x9的细碎分块读取数据，在实际上会大大增加系数总线上额外的换行和猝发间开销。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种匹配块高效取数的视频解码的方法及电路，该方法优化总线上取数效率，提高外存访问速度的效果，整体提高了视频解码的效率。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

提供一种匹配块高效取数的视频解码的方法，包括如下步骤：