[发明专利]H.264解码器的运动补偿插值方法

摘要

本发明涉及视频解码电路的运动补偿插值技术领域，其特征在于：采用同一组半像素插值滤波器形成亮度(或色度)部分的4个整像素点和5个半像素点的值，然后再依次通过9选4、4选2模块用待求的像素点对应的运动向量的最低2比特或3比特来判断待求像素点所处的位置，找到它的相邻两个像素点，再通过求算术平均来算出待求像素点的值；对于色度像素部分，9选4模块首次选出的小正方形的4个顶点对应的像素值需要被反馈回纵向半像素滤波器，用于求出小正方形中的5个像素点，该5个像素点和4个顶点共9个点构成“田”字形，然后它们依次通过9选4、4选2模块完成和亮度部分相类似的过程。本发明所述的方法可以有效的降低芯片面积，节约成本。

主权项

1.H.264解码器的运动补偿插值方法，其特征在于所述方法是在ASIC上实现的，其中，对于4×4大小的亮度块和4×4大小的色度块分别按以下步骤实现：I.对于所述亮度块，计算待求当前1/4像素点X时，依次含有以下步骤：步骤(1.0)，初始化，设定整像素点A、B、C、D是当前4×4亮度块中的一个2×2块中的4个点，且X处在A、B、C、D构成的正方形区域内，A、B、C、D按顺时针方向设置，其中，A是2×2块中的左上角顶点，以A为原点，横坐标沿A＝＞B方向设置，纵坐标沿A＝＞D方向设置，A、A0、A1依次是待求1/4像素点X附近上侧逆水平方向上的相邻整像素点，B、B0、B1依次是X附近上侧顺水平方向的相邻整像素点，D、D0、D1依次是X下侧逆水平方向的相邻整像素点，C、C0、C1是X下侧顺水平方向上的相邻整像素点，同理，A、J0、J1及D、L0、L1分别是该像素点X附近左侧逆、顺垂直方向的相邻整像素点，B、K0、K1及C、M0、M1分别是该像素点X附近右侧逆、顺垂直方向上的相邻整像素点；E、H、I、F依次是线段AB、BC、CD、DA的中点，都是半像素点，G是线段FH的中点，为半像素点，F1、F0、F及H1、H0、H分别为半像素点G同一水平线的左方和右方最近的3个半像素点；步骤(1.1)，在横向半像素插值滤波器1存入整像素点A1、A0、A、B、B0、B1的值，在横向半像素插值滤波器2存入半像素点F1、F0、F、H、H0、H1的值，在横向半像素插值滤波器3存入整像素点D1、D0、D、C、C0、C1的值；步骤(1.2)，在第一个时钟周期内执行以下步骤：纵向半像素插值滤波器从参考帧读入整像素点A、D一列的6个相邻整像素点，从上到下依次为J1、J0、A、D、L0、L1，并按以下公式计算半像素点F的值：F＝(J1-5×J0+20×A+20×D-5×L0+L1+16)/32，该纵向半像素插值滤波器分别把半像素点F的值送入移位寄存器组2，把整像素点A送入移位寄存器组1，把整像素点D送入移位寄存器组3；步骤(1.3)，在第二个时钟周期依次执行以下的步骤：该纵向半像素插值滤波器参考帧读入整像素点B、C所在一列的6个相邻整像素点，从上到下依次为K1、K0、B、C、M0、M1，并按以下公式求出半像素点H的值：H＝(K1-5×K0+20×B+20×D-5×M0+M1+16)/32，该纵向半像素插值滤波器分别把半像素点H送入移位寄存器组2，把整像素点B送入移位寄存器组1，把整像素点C送入移位寄存器组3；步骤(1.4)，移位寄存器组1把整像素点A1、A0、A、B、B0、B1送入横向半像素插值器1，该插值滤波器按照如下公式计算半像素点E的值：E＝(A1-5×A0+20×A+20×B-5×B0+B1+16)/32；移位寄存器组3把整像素点D1、D0、D、C、C0、C1送入横向半像素插值器3，该插值滤波器按照如下公式计算半像素点I的值：I＝(D1-5×D0+20×D+20×C-5×C0+C1+16)/32；移位寄存器组2把半像素点F1、F0、F、H、H0、H1送入横向半像素插值器2，该插值滤波器按照如下公式计算半像素点G的值：G＝(F1-5×F0+20×F+20×H-5×H0+H1+16)/32；步骤(1.5)，移位寄存器组1把整像素点A、B的值，移位寄存器组2把整像素点F、H的值，移位寄存器组3把整像素点C、D的值，横向半像素插值滤波器1把半像素点E的值，横向半像素插值滤波器2把半像素点G的值，横向半像素插值滤波器3把半像素点I的值，并行送入9选4模块；步骤(1.6)，该9选4模块按输入的4×4块的横、纵轴方向的运动向量分量的最低2比特确定所求1/4像素点所处的位置；若横轴方向运动向量mvx的最低2比特mvx[1:0]为00，则该待求像素在横轴方向位于整像素位置；若mvx[1:0]为01，则该待求像素在横轴方向位于整像素向右1/4像素位置；若mvx[1:0]为10，则该待求像素在横轴方向位于整像素向右1/2像素位置；若mvx[1:0]为11，则该待求像素在横轴方向位于整像素向右3/4像素位置；对于纵轴方向的运动向量mvy，则用“向下”代替上述的“向右”即可；根据由上述方法得到的所求1/4像素点所处的位置，9选4模块选择确定像素点X所在的小正方形的4个顶点A、E、G、F；步骤(1.7)，该9选4模块把步骤(1.6)所得到用于进一步计算所需的作为小正方形的4个像素点送入4选2模块；用步骤(1.6)所述的运动向量最低2比特来判别：若待求1/4像素点位于该小正方形的一条边上，该4选2输出该小正方形该边的两个顶点；若待求1/4像素点位于该小正方形中央，该4选2输出该小正方形对角线的两个顶点，所述的这两个点为半像素点；步骤(1.8)，该4选2模块把步骤(1.7)得到的2个像素点输入到2求1模块；该2求1模块对这两个点求加权平均并完成舍如，即求出待求的1/4像素点；II对于所述的色度块，计算当前待求1/8像素点X’时，依次含有以下步骤：步骤(2.0)，初始化，设定，整像素点A’、B’、C’、D’是当前4×4色度块中的一个2×2块中的4个点，且X’处在A’、B’、C’、D’构成的正方形区域内，A’、B’、C’、D’按顺时针方向设置，其中，A’是2×2块中的左上角顶点，以A’为原点，横坐标沿A’＝＞B’方向设置，纵坐标沿A’＝＞D’方向设置，不失一般性，不妨设X’位于边A’B’上；步骤(2.1)，所述的纵向半像素插值滤波器从参考帧读入A’、B’、C’、D’4个整像素点，按以下方式求出正方形A’B’C’D’范围内所有5个半像素点：对于处在整像素点连线位置上的半像素点，利用连线端点上的两个整像素点求算术平均值，即得到该半像素点的值；对于处在正方形A’B’C’D’中心的半像素点，利用A’、B’、C’、D’4个点求算术平均值，即得到该半像素点的值；步骤(2.2)，把步骤(2.1)所述的4个顶点A’、B’、C’、D’及5个半像素点共9个点送入9选4模块；该9选4模块根据待求1/8像素点X’的横、纵轴方向的运动向量mvx、mvy的最低3比特mvx[2:0]、mvy[2:0]，按如下方法确定待求1/8像素点X’所处的位置：若mvx[2:0]为000，则处于横轴方向的整像素位置；若mvx[2:0]为001，则处于横轴方向的1/8像素位置；若mvx[2:0]为010，则处于横轴方向的1/4像素位置；若mvx[2:0]为011，则处于横轴方向的3/8像素位置；若mvx[2:0]为100，则处于横轴方向的1/2像素位置；若mvx[2:0]为101，则处于横轴方向的5/8像素位置；若mvx[2:0]为110，则处于横轴方向的3/4像素位置；若mvx[2:0]为111，则处于横轴方向的7/8像素位置；对于纵轴方向，把所述的“向右”改成“向下”即可；步骤(2.3)，该9选4模块根据步骤(2.2)中得到的所求像素点X’的位置信息，确定X’所处的小正方形的四个顶点：A’、E’、F’、G’，并通过一个暂存寄存器组把A’、E’、F’、G’的值送入纵向半像素插值滤波器；步骤(2.4)，所述的纵向半像素插值滤波器根据输入的4个像素点A’、E’、F’、G’，算出5个1/4像素点，这5个1/4像素点和输入的A’、E’、F’、G’构成一个3×3的“田”字形阵列；计算的方法同步骤(2.1)；纵向半像素插值滤波器把这9个点送入9选4模块；步骤(2.5)，所述9选4模块按照步骤(2.2)所述的方法找到待求像素点X’所处的小正方形的4个顶点A’、H’、I’、J’，并把A’、H’、I’、J’送入到4选2模块；步骤(2.6)，所述的4选2模块向所述的2求1模块输出小正方形A’、H’、I’、J’的X’所在的一条边的端点A’、H’；步骤(2.7)，所述2选1模块对接收到的像素点A’、H’求算术平均值，并完成舍入，得到所求的1/8像素点X’。