[发明专利]一种运动估计中确定运动矢量代价的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及运动估计技术领域，尤其涉及一种运动估计中确定运动矢量代价的方法及装置。

背景技术

运动估计(Motion Estimation)是视频压缩中广泛使用的技术，同时是视频压缩过程中最核心且运算量最大的部分之一，如何高质量与高效率的进行运动估计至关重要。运动估计的基本思想是将图像序列的每一帧分成许多互不重叠的宏块(Macroblocks)，并认为宏块内所有象素的位移量都相同，然后对每个宏块到参考帧(REF)某一给定的特定搜索范围内根据一定的匹配准则找出与当前块最相似的块，即匹配块，匹配块与当前块的相对位移即为运动矢量(Motion Vector，MV)。视频压缩的时候，只需保存运动矢量和残差数据就可以完全恢复出当前块。

H.264是ITU(International Telecommunication Unite，国际通信联盟)和MPEG(Motion Picture Experts Group，运动图像专家组)联合制定的视频编码标准。X264是开源的且公认的最高质量的H.264编解码器的实现，目前获得了广泛的认可与使用，即便如此，巨大的运算量使得高分辨率的实时视频录制在软件层面也难以实现，专用集成电路则是较为可行的实现方式之一。然而如何在电路级实现如此庞大的逻辑规模也有着较大的挑战，将算法与硬件的特点相结合，从中找到巧妙的方法成为了大家努力研究的方向之一。

X264中采用了基于最佳匹配块的运动估计算法，运动估计的过程即是计算与寻求最优匹配块代价(COST)的过程。匹配块的代价通常由当前块的残差数据代价、运动矢量代价与参考帧代价组成。匹配块的代价一定程度上代表着当前块编码后所需花费码字的代价(视频压缩后的尺寸即由一个个的码字组成)，代价越低则意味着当前运动矢量下的当前块能取得越好的编码效果。计算各代价的过程均具有一定的复杂度。

X264中运动矢量代价由公式[1]确定：

MV_COST＝lambda*(log2f(MV|+1)*2+0.718+！！i)+5f [1]

其中，MV_COST表示运动矢量代价，lambda表示拉格朗日系数，由编码过程中的量化参数(Quantization Parameter，QP)映射得到。从上述公式[1]可以看到计算过程中包含有对数计算，对数计算运算量十分庞大，为此，X264中又进一步在编码的初始化阶段预先将所有MV与QP相对应的COST值预先计算并保存在查找表中，在后续实际的运动估计过程中通过查表直接得到。其中，每一个QP值对应一张查找表，每一张查找表用于表示MV与COST之间的对应关系，现有技术中，MV与COST之间是一一对应关系。

这种处理方式在软件层面固然是一个很好的方法，然而在硬件层面这将给硬件设计带来一定的挑战，考虑到H.264标准中QP的取值范围是0～51，相应的，对应52张查找表；而MV的取值范围更大，以MV±2048为例，则整个查找表的尺寸将超过200Kbyte。具体实施中，若不采用查找表而使用动态计算的方式会由于对数计算而使得硬件电路变得不切实际；若采用查找表，如将查找表置于硬件内部则因为表的尺寸而占用大块的硬件资源，如将查找表置于外存中动态取值则将消耗额外的外存带宽，且又会因为外存访问延迟而影响性能。综上，亟待提供一种便于硬件实现的确定运动矢量代价的方案。

发明内容

本发明实施例提供一种便于硬件实现的确定运动矢量代价的方法及装置，用以有效降低运动矢量代价计算部分的硬件逻辑的复杂度，从而获得相对较低的功耗与较小的硅片面积。

本发明实施例提供一种运动估计中确定运动矢量代价的方法，包括：

针对待编码的当前帧所分成的每一个宏块，根据当前宏块使用的量化参数QP值、以及预先为当前帧配置的基准QP及其波动范围，从所述基准QP及其波动范围内各QP值对应的查找表中选取需要使用的查找表，所述查找表用于表示运动矢量MV与代价COST之间的对应关系；

根据当前宏块使用的MV值、以及选取出的需要使用的查找表，确定所述MV值对应的COST值。

基于同一技术构思，本发明实施例提供一种运动估计中确定运动矢量代价的装置，包括：

存储模块，用于存储预先为当前帧配置的基准QP及其波动范围内各QP值对应的查找表，所述查找表用于表示运动矢量MV与代价COST之间的对应关系；

选取模块，用于针对待编码的当前帧所分成的每一个宏块，根据当前宏块使用的量化参数QP值、以及所述基准QP及其波动范围，从所述存储模块中选取需要使用的查找表；