[发明专利]视频编解码系统中去块滤波方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及视频编解码系统，特别涉及视频编解码系统中去块滤波技术。

背景技术

当前主流的视频编解码方法和标准，都是采用基于块变换的混合编码方案。在这些编解码方法中，解码器反变换反量化后重建的图像会出现人工的“块效应”。这是因为基于运动补偿的算法是以块(4×4或8×8像素大小)为单位，以及帧内/帧间预测残差的DCT变换和量化也是以块(4×4或8×8像素大小)为单位运算的。通过对解码重建后图像进行去块滤波，对每个块的内边界滤波，可以有效去除这种方块效应。

视频编解码系统中去块滤波的过程一般包括：(1)取得当前宏块以及上紧邻宏块和左紧邻宏块(如果存在)的宏块参数(滤波参数、量化参数、运动参数和类型参数等数据)，计算各个待滤波边界的滤波强度系数，称为滤波强度系数计算；(2)取得当前宏块以及上紧邻宏块和左紧邻宏块(如果存在)的亮度和色度像素值，进行亮度/色度像素各分量的滤波计算，称为滤波计算；(3)边界滤波计算的调度，确保亮度/色度像素各分量在每个边界上的滤波顺序符合编码规范所定义，一般先从左至右对垂直边界进行滤波，随后从上至下对水平边界进行滤波。

视频编解码系统中去块滤波中的宏块一般由4×4的方块组成，如图1中上边界、下边界、左边界、右边界围成的方块，每个方块为滤波的最小单位——亚宏块单元(4×4或8×8像素大小)。宏块与宏块之间是相邻的，如图1所示，Current宏块指当前宏块，为当前滤波处理的宏块，当前宏块的前一宏块——Left(左紧邻)宏块，为已经滤波处理后的宏块，当前宏块的后一宏块——Up(上紧邻)宏块，为待滤波处理的宏块。

消除当前宏块各垂直边界上的方块效应时，参与滤波的有当前边界左右两边的4小块像素数据及宏块参数；消除水平边界上的方块效应时，参与滤波的有当前边界上下两边的4小块像素数据及宏块参数。对当前宏块的右边界和下边界不进行消除边界方块效应处理。

去块滤波处理的引入，急剧提高了编解码的运算复杂度，比如最新的国际视频编码标准H.264中，去块滤波的计算复杂度约占解码运算复杂度的三分之一。降低去块滤波的计算复杂度，对整个编解码系统有着极其重要的意义。在编解码器的集成电路实现中，由于芯片的片内缓存空间的成本很高，一般重建后去块滤波前整帧图像的像素值和参数信息存储于片外。滤波时将所需的参数和像素数据由片外存储器读入片内缓存器，滤波处理后，再将滤波后的像素数据由片内缓存器写出到片外存储器。现有的去块滤波技术方案一般有：

(1)片内存储N+1个宏块(N表示一帧图像的宏块宽度)的全部像素和参数数据，以循环链表的方式管理这个存储空间。该方法的优点是可以将对片外存储器的读写操作次数降到尽可能低。一般在对一个宏块滤波前就将其全部参数和像素数据读入片内缓存单元，所以该方法另一优点是滤波运算和片外存储读写的并行控制复杂度最小。但是该方法对片内缓存空间的使用只作了很低程度的优化，N+1个链表单元中有N-2个单元的数据不参与当前宏块滤波运算，只为等待将作为上紧邻宏块参与滤波而留存在片内缓存器，所以片内缓存空间使用率较低。该方法还有一个缺点是N+1线性依赖于帧图像的宏块宽度，片内缓存空间大小将依据芯片规范所支持的最大分辨率图像宏块宽度而定。如果芯片应用是处理较小图像，则有一部分存储空间将被闲置。

(2)通过变换常规的滤波顺序，对滤波的最小亚宏块单元(4×4或8×8像素大小)，实现其在宏块内的从左到右，从上到下的滤波顺序。对参与上紧邻宏块和左紧邻宏块滤波的数据，等到使用之前才读入片内缓存。对片外存储器每次读写数据的基本量是滤波的最小单位。该方法的优点是片内缓存空间使用效率极高，片内缓存上的中间数据量尽可能少。片内缓存的空间不到一个宏块像素数据所占空间大小。但是，该方法对片外存储器的读写操作极为频繁，仅对亮度像素滤波都需要20×2次读写操作。

(3)现有方法中，一般能实现对片外存储器读写数据与滤波运算的并行执行，以及亮度滤波与色度滤波的并行处理。但没有片内滤波运算的并行处理和对片外存储器读写的并行综合考虑。