[发明专利]AVS2帧内模式选择快速算法及实现装置

说明书

本发明提供一种AVS2帧内模式选择快速算法及实现装置。该快速算法在进行模式选择时，采用视频的原始像素作为参考像素插值生成预测块，并且不再参考周边块的帧内预测模式，从而打破了数据依赖性，减少了模式选择模块运行时间。本发明提出的帧内模式选择快速算法，在保证编码质量的同时，可以缩短编码时间。同时，该快速算法简单规整，硬件设计易于实现。硬件电路实现装置中的帧内模式分成5路电路结构并行做模式选择，最终选出1个最优模式。

技术领域

本发明是一种在AVS2硬件编码器帧内模式选择(MD，Mode Decision)时，高效快速选择帧内预测模式的方法。

背景技术

AVS2国家标准是AVS1之后新一代的标准，包括视频、音频以及系统三个部分。AVS2视频编码的目标，是在保证视频主观质量的同时，在高清或更高分辨率下至少比AVS1编码性能提高1倍。

在MD中，亮度预测编码块会依次遍历全部33种模式，总共包含30个角度模式，DC模式，Plane模式和Bilinear模式。其中，模式编号分别为：0是DC模式；1是Plane模式；2是Bilinear模式；3～32是角度模式。参考图1，图1所示为AVS2帧内角度模式的预测方向图。在30个角度模式中，12和24分别是垂直模式和水平模式。色度预测会遍历5种模式，分别为亮度导出模式(DM，Derived Mode)，Bilinear模式，DC模式，水平模式，垂直模式。

在MD中33种模式根据代价函数计算比较，选择出较小Cost对应的若干个候选模式。代价计算公式为公式(1)，D代表原始像素和预测像素的失真；λ代表拉格朗日乘数，根据配置文件中的QP大小和帧类型确定得到；R代表当前编码模式需要的编码比特数。

Cost＝D+λ*R (1)

由(1)可知，模式选择是由率失真代价值的计算选择决定。但是所有不同大小的亮度编码单元(CU，Coding Unit)自顶向下从64x64到8x8都要依次遍历33种模式，然后计算失真D和码率R，最终比较选择较小Cost对应的模式。标准保证了编码质量，但是引入了编码计算复杂度，这对于编码器的应用和开发带来了极大的挑战。

首先，CU之间有强烈的数据依赖性。当前编码块CU在选择出最优模式之后，相邻的下一个CU才会根据最优模式决策得到的周边重构像素进行模式选择。这样的依赖性加大了编码器的编码时间，尤其对于硬件编码器的流水设计是一个挑战。其次，MD中决策的众多模式数带来了大量的计算量，消耗额外的编码时间和计算资源。

发明内容

综上，AVS2标准中规定了33种帧内预测模式，在进行模式选择时，如果遍历33种模式，可以获得最高编码质量，但编码时间代价太大。

本发明提供一种AVS2帧内模式选择快速算法，其特征在于，在进行模式选择时，采用视频的原始像素作为参考像素插值生成预测块，并且不再参考周边块的帧内预测模式，从而打破了数据依赖性，减少了模式选择模块运行时间。

优选地，使用绝对残差和进行模式选择。

优选地，采用模式编号间隔为2的角度模式和3个非角度模式作模式选择，角度模式的集合为{4，6，8，10，12，14，16，18，20，22，24，26，28，30，32}，3个非角度模式分别为DC模式，Plane模式和Bilinear模式。

优选地，色度不做模式选择，直接采用对应亮度块选出的最优预测模式。

本发明还提供一种AVS2帧内模式选择快速算法实现装置，其用于实现根据本发明的AVS2帧内模式选择快速算法，其特征在于，该实现装置为5路硬件电路实现装置。

优选地，该实现装置分为6个部分：

部分1为原始像素存储阵列，其储存着编码块的原始像素；