[发明专利]多模视频解码器中运动补偿结构

说明书

本发明公开了一种多模视频解码器中运动补偿结构，包括帧存储器，存储参考图像；预取缓存单元，读取外部帧存储器的参考像素并进行缓存；系数页表，存储适用于多种标准的视频解码器的滤波器系数；插值单元，包括多个可配置参数的FIR滤波器，用于进行水平方向1/2插值、竖直方向1/2插值、水平方向1/4插值和竖直方向上的1/4精度插值滤波；输出端，输出亮度插值数据和色度插值数据；所述预取缓存单元和帧存储器连接；所述插值单元同时与预取缓存单元、系数页表和输出端连接。该系统采用参数可配的FIR滤波器，可兼容多种视频标准中的亮度分量和色度分量的插值。本发明还另外公开了基于该系统的运动补偿方法。

技术领域

本发明涉及多媒体视频技术领域，尤其涉及一种多模视频解码器中运动补偿结构，在低功耗的基础上满足高清视频的解码需求的运动补偿系统和方法。

背景技术

运动补偿技术通过消除相邻帧之间的时间冗余度来提高视频编码的效率。在最新的视频编码标准中，运动补偿引入了许多新的编码技术，包括可变块大小、多参考帧、双向预测、非限制的运动矢量和四分之一精度插值等等。所有这些新技术均可提高视频编码的效率，但同时也极大的增加了运动补偿的运算需求和带宽需求。在H.264/AVC基本级中，运动补偿占用了总解码时间的25%，并占用了总带宽的50%；同时，在主级中运动补偿所占用的解码时间和带宽需求将分别增加15%到30%左右。AVS和MPEG-4 ASP的情形也类似。因此，运动补偿为多标准解码器设计的瓶颈。

以往的针对H.264/AVC的高效运动补偿电路，其均采用了基于4x4固定块大小的运动补偿结构，并提出了复杂的数据重利用策略和调度策略，以克服基于4x4块大小的运动补偿所带来的缺陷，从而导致需要更多的片上存储器和复杂的控制逻辑来支持这些新策略，同时亮度分量和色度分量均采用了不同的硬件插值电路；以往的结构可同时支持H.264/AVC和AVS的亮度插值结构，但是不支持色度插值，同时也不支持其他标准；有的结构主要集中在多标准解码器中运动补偿子系统，包括运动矢量预测等的设计与实现，但没有包含针对运动补偿插值结构的详细描述；有人提出了采用一种新的4级有向FIR滤波器来代替H.264/AVC标准中原有的6级滤波器，以解决原有插值算法的不规则问题和过高的带宽需求问题，但是其引入了较严重的图像质量损失，同时也未能提出适用于多标准的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种多模视频解码器中运动补偿结构，其采用基于可变块大小的运动补偿结构，有效的减少了外存访问和冗余运算，并解决了运动补偿的多标准兼容问题，包括MPEG-2、H.263、MPEG-4 SP/ASP、H.264/AVC和AVS等多个标准。

为实现上述目的，本发明提供一种多模视频解码器中运动补偿结构，包括帧存储器，存储参考图像；预取缓存单元，读取外部帧存储器的参考像素块并进行缓存；系数页表，存储适用于多种标准的视频解码器的滤波器系数；插值单元，包括多个可配置参数的FIR滤波器，用于进行水平方向1/2插值、竖直方向1/2插值、水平方向1/4插值和竖直方向上的1/4精度插值滤波；输出端，输出亮度插值数据和色度插值数据；所述预取缓存单元和帧存储器连接；所述插值单元同时与预取缓存单元、系数页表和输出端连接。

进一步地，所述插值单元包括：行滤波器组，进行水平方向1/2插值滤波；

第一列滤波器组，进行竖直方向1/2插值滤波；第二列滤波器组，进行水平方向1/4插值或竖直方向1/4插值滤波；转置RAM单元，存储整像素样本数据、1/2像素样本数据和左边一列1/2样本数据；移位寄存器组，缓存从转置RAM单元读出的样本值；寄存器组，缓存第一列滤波组插值后的数据；所述帧存储器与预取缓存单元连接；预存缓存单元同时与转置RAM单元和行滤波器组连接；行滤波器组还同时与转置RAM单元和系数页表连接；移位寄存器组同时与转置RAM单元和第一列滤波器组连接；寄存器组同时与第一列滤波器组、第二列滤波器组和转置RAM单元连接；第一列滤波器还与系数页表连接，第二列滤波器组还同时与系数页表、转置RAM单元和输出端连接。