[发明专利]一种适用于AVS编码的帧内预测装置及预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字视频编码技术，尤其涉及一种适用于AVS编码的帧内预测装置及预测方法。

背景技术

AVS(Audio Video coding Standard)是由我国自主制定的数字音视频编解码技术标准，帧内预测是提高编码效率的技术手段之一，是利用当前块的相邻像素直接对每个系数做预测，更有效地去除相邻块之间的相关性，从而极大地提高帧内编码的效率。AVS视频标准9.4.2定义了帧内预测模式，9.8定义了帧内预测公式和参考像素的定义，AVS帧内预测包括亮度帧内预测和色度帧内预测，其中亮度有5种预测方式，分别为垂直(Vertical)预测模式、水平(Horizontal)预测模式、DC预测模式、左下(Down_Left)预测模式、右下(Down_Right)预测模式，色度有4种预测方式。帧内预测数据量和计算量非常大，且是整个系统运行的瓶颈之一，要提高编码性能，并达到实时高清编码的要求，是帧内编码技术要解决的关键问题。

经对现有文献的检索以及调研发现：市面上现有的AVS编码器产品，均为标清编码器，尚不能实现实时高清要求。根据高清编码实现的需求，如对通过每个宏块(包括亮度和色度)的处理时间的要求，硬件实现编码是较好的技术手段。在FPGA芯片的工作频率为100MHz时，每个宏块(包括亮度和色度)的处理时间time的计算如下：

time=100MHz×16×161920×1088×30feame/s409cycle/macroblock]]>

也就是说，对于高清实时编码，每个宏块(包括对应的亮度和色度)的处理时间必须小于409cycles。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种适用于AVS编码的帧内预测装置及预测方法，其工作的时钟频率能达150MHz，完成一个宏块的帧内预测过程只需要将近360个时钟周期，完全能满足实时高清视频(1080i)的实时编码要求。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术手段：一种适于AVS的帧内预测装置，包含变换量化模块和反变换反量化模块，重建图像SRAM和片内SDRAM，所述预测装置还包含主控制器、计算模块、选择器和模式判决模块，其中：

主控制器，用于产生控制信号，实现计算模块和模式判决模块间的数据同步，产生预测模式号和预测模式指针号并分别输出至模式判决模块和计算模块；

计算模块，根据接收到的预测模式指针号以及从重建图像SRAM中读取的重建值，计算不同预测模式下的预测值，并将预测值分别输出至模式判决模块和选择器；

选择器，用于对计算模块输出的至少一个预测值进行选择，并输出给重建图像SRAM；

模式判决模块，根据预测值和片内SDRAM中读取的原始图像值进行差值计算，得到残差值，并通过判决方法得到最佳模式号并输出，所述残差值通过变换量化模块和反变换反量化模块后输入重建图像SRAM，为编码作好准备。

所述的适于AVS的帧内预测装置，所述的计算模块中的预测模式号与预测模式指针号相对应，并存放在一个ROM中。

所述的适于AVS的帧内预测装置，所述的计算模块包括5路并行计算单元。所述的并行计算单元可以基于统一的计算架构，即求和移位运算，表达式为：(a+2b+c+d)＞＞i，其中a、b、c、d、i均为可重配置计算参数，分布在架构中的寄存器单元，a、b、c、d为计算数据输入参数，i为右移次数。

本发明提供的另一个技术方案是基于AVS的帧内预测装置的预测方法，所述方法完成宏块及宏块的子块的预测和重建，所述的每个宏块包含亮度子块0、1、2和3以及色度子块4和5，所述方法包含以下步骤：

步骤一、预测当前宏块的亮度子块0并重建，得到亮度子块0的重建值；

步骤二、预测当前宏块的亮度子块1并重建，得到亮度子块1的重建值；

步骤三、预测当前宏块的亮度子块2并重建，得到亮度子块2的重建值；