[发明专利]使用多个处理器编码视频帧的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于编码视频帧的方法和系统。

发明背景

传统的视频编码系统利用多种技术来减少必须使用其可用带宽通过通信信道而传输的信息量。这些技术力图在不使所解码和显示的视频产生令人无法接受的降级的情况下减少使用其可用带宽通过通信信道而传输的信息量。为了减少使用其可用带宽通过通信信道而传输的信息量而同时避免使输出视频降级至令人无法接受的水平，这些技术利用连续视频帧之间的时间冗余。

用于减少必须使用其可用带宽通过通信信道而传输的信息量的一种示例性技术被称作块匹配。传统的块匹配算法力求将传入（即当前）视频帧中的像素块识别为对应于（即匹配）先前存储的参考视频帧中的像素块。需理解的是，一个块可以是例如一个像素、像素的集合、（具有固定或可变的大小的）像素区域或大体上为视频帧的任何一部分。如本领域技术人员所认知的那样，用于执行块匹配的算法包括例如均方误差（MSE）、平均绝对差（MAD）和绝对误差和（SAD）等。识别连续视频帧之间的匹配块使得可以应用被称为运动估计的额外带宽节约技术。

运动估计是这样一种技术：其将当前视频帧中的像素块与先前存储的参考视频帧中的相应像素块进行比较，从而确定在参考视频帧中当前帧中的像素块已从其位置移开多远。运动估计涉及一组运动向量的计算。该组运动向量中的每一个运动向量都代表当前视频帧中的特定像素块相对于所存储的参考视频帧中的相应像素块的位移。通过传输给定像素块的运动向量数据而非传输像素块中每个像素的完整像素数据，可节约带宽。这是因为运动向量数据大体上小于给定像素块的像素数据的事实。

影响带宽和编码速度的相关问题是编码系统的物理架构。例如，在多种传统编码系统中，在同一处理器（如中央处理单元（CPU））上执行块匹配和运动估计。然而，运动估计被认作是在视频编码中执行的最计算密集型的操作。例如，当按照H.264/AVC（高级视频编码）标准执行视频编码时，运动估计计算占总编码时间的高达70%。因此，通常不希望在单个处理器上执行所有的编码压缩技术，这是因为这样做会限制处理器同时执行与视频编码无关的其它操作的能力。因此，现有的技术已将某些编码计算卸载至其它处理器。

例如，一些现有的编码系统在图形处理单元（GPU）而不是CPU上执行运动估计。通过将运动估计卸载至另一个处理器（如GPU），主处理器（例如CPU）被释放以执行其它操作。虽然这种设计释放了主处理器，但它仍然有许多缺点。

例如，在处理器之间对编码计算进行分割会在第一处理器（例如：CPU）和第二处理器（例如：GPU）之间沿通信信道（例如：数据总线）造成数据瓶颈。基于第二处理器无法在数据传入时尽快地处理传入数据的事实，因此会造成该数据瓶颈。因此，被发送至第二处理器以进行处理的数据必须排在队列中直到第二处理器能够处理该数据为止。而现有编码系统将所有像素块的像素数据都发送至GPU的事实则加剧了该问题。这种用于编码视频帧的技术充满了与计算复杂性和处理速度相关的低效。

其它编码方法力求通过将二次抽样的像素数据从第一处理器发送至第二处理器而减少两个处理器之间的存储器流量。例如，被称为色度二次抽样的一种编码方法力求通过对色度信息实现比对亮度信息更低的分辨率（即，对色度信息进行“二次抽样”）而减少处理器之间的存储器流量。然而，这样的技术往往降低例如由第二处理器执行的运动估计的准确性。这是因为在对编码数据进行二次抽样时在确定运动估计中有较少的信息（例如：较少的色度信息）供考虑。

相应地，需要一种用于编码视频帧的改进的方法和系统，其可在降低视频编码计算的复杂性的同时减少执行视频编码所花费的时间。

附图简述

在参考下列附图时可以更容易地理解下列说明，图中类似的参考数字代表类似的元件，其中：

图1为大致描绘出根据本发明一个实例所述的使用多个处理器编解码视频帧的系统的框图。

图2为说明使用多个处理器编码视频帧的方法的一个实例的流程图。

图3为大致描绘出根据本发明一个实例所述的用于编码视频帧的编码器的方块图。

图4为说明使用多个处理器编码视频帧的方法的另一个实例的流程图。

具体实施方式