CN101005619B - 一种环路滤波的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环路滤波的方法，该方法对重建结束的宏块不立即输出至处理芯片外，而是对所述宏块进行滤波操作，滤波操作后输出至处理芯片外。采用本发明，能够充分利用了已在片内的数据，省掉了宏块重建后的输出和环路滤波时的输入，极大地减少了直接与片外存储单元交换数据的操作耗时，有效地提高了编解码的速度和效率。

Description

一种环路滤波的方法

技术领域

本发明涉及数字视频编解码技术，尤其涉及一种滤波方法。

背景技术

当前多种视频编解码标准，例如AVS和H.264，其视频编解码算法都采用基于宏块的编码框架，即将输入视频分割成宏块，对其进行预测、运动估计、变换、量化及熵编码等。由于分块，不可避免的会导致虚块效应，于是引入了环路滤波技术。

除图像边界及条带的边界之外，宏块的所有块边界都应进行滤波。此处宏块边界定义为宏块内部各个块(例如AVS为8*8块)的边界。

环路滤波以宏块为单位，现有技术的环路滤波可以参考图1。如图1所示，一个宏块的示意图。首先，从左到右对竖直边界进行滤波，即先对图中竖直边界10滤波，再对图中竖直边界11滤波；然后，从上到下对水平边界滤波，即先对图中水平边界12滤波，再对图中水平边界13滤波。当前宏块的环路滤波的输入为图像未进行滤波的数据，当前宏块环路滤波会修改这些数据。在环路滤波之前还包括帧内或帧间预测及重建过程，因为帧内或帧外预测必须使用未经过滤波的数据重建图像。

传统的方法是在一帧图像全部解码完毕后再逐个宏块进行滤波，这样，由于帧数据量很大，系统片内内存有限，无法存储巨大的帧数据，所以就必须将解码完毕的数据存储于片外存储单元，进行滤波操作时再从片外存储单元读取数据，滤波结束后再输出滤波后数据至片外存储单元。但是，众所周知，对片外数据的频繁的存取操作耗时多，因此使得图像的编解码效率变得低下。所以，亟待出现一种新的环路滤波方法，来提高图像编解码的速度和效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种新的环路滤波方法以提高图像编解码的效率。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种环路滤波的方法。该方法对重建结束的宏块利用处理芯片的片内存储器存储的宏块数据进行滤波操作，滤波操作后输出至处理芯片的片外存储器。

在本发明的一个实施例中，所述滤波操作包括以下步骤：

首先，存储当前宏块行的上一宏块行的最后三行数据；

其次，滤波重建结束的当前宏块即第一宏块的竖直边界；

其三，第一宏块的下一宏块即第二宏块重建结束后，滤波所述第一宏块的水平边界；

其四，滤波所述第二宏块的竖直边界；

其五，输出滤波后的第一宏块；

然后，滤波所述第二宏块的水平边界，并输出所述第二宏块；

最后，输出所述已存储的当前宏块行的上一宏块行的后两行数据。

作为本发明的另一个实施例，所述滤波操作包括以下步骤：

首先，备份重建结束后的第一宏块的右边三列数据；

其次，滤波所述重建结束的第一宏块的水平及竖直边界；

最后，输出所述滤波后的第一宏块。

在本发明的又一个实施例中，所述环路滤波方法具体包括以下步骤：

a、判断当前宏块行是否为第一宏块行，若是，则执行步骤b，否则，存储上一宏块行的最后三行数据至第三存储单元，并执行步骤b；

b、当前宏块行的当前宏块即第一宏块重建后存储于第一片内存储单元；

c、滤波存储于第一片内存储单元中宏块的竖直边界；

d、互换所述第一片内存储单元与第二存储单元的数据指针；

e、当前宏块行的下一宏块即第二宏块重建后存储于第一片内存储单元；

f、滤波第二存储单元中宏块的水平边界；

g、滤波第一片内存储单元中宏块的竖直边界；

h、输出第二存储单元中数据；

i、互换所述第一片内存储单元与第二存储单元的数据指针；

j、判断是否到当前宏块行的行尾，若是，则执行步骤k，否则执行步骤e；

k、滤波当前宏块行最后一个宏块的水平边界；

l、输出第二存储单元中数据；

m、输出第三存储单元的后两行数据。

在本发明中，所述方法应用于AVS视频编解码技术的环路滤波中。

其中，所述对宏块及宏块行中数据的存取操作采用直接存储单元方式存取，以减少耗时。

另外，所述第二存储单元及第三存储单元中至少一个是处理芯片的片内存储单元。

本发明在一帧图像解码过程中重建之后接着进行环路滤波，充分利用了已在片内的数据，省掉了宏块重建后的输出和环路滤波时的输入，极大地减少了直接与片外存储单元交换数据的操作耗时，有效地提高了编解码的速度和效率。

附图说明

图1是现有的技术中环路滤波的示意图；

图2是本发明所基于的芯片的一个实施例的功能结构框图；

图3是本发明所基于的芯片的另一个实施例的功能结构框图；

图4是基于图2所示芯片的本发明环路滤波方法的一个实施例的流程图；

图5是基于图3所示芯片的本发明环路滤波方法的另一个实施例的流程图；

图6是基于图4所示环路滤波方法流程的示意图。

具体实施方式

首先，简要阐述本发明的工作原理。本发明在图像解码过程中，对宏块进行重建之后不立即输出至片外存储单元，而是接着进行环路滤波，滤波操作后再输出至片外存储单元。下面结合附图进一步阐述本发明。

为了更有助于理解本发明，下面简要绘制出处理芯片的若干基本组成，借助这些组成功能框图来阐述本发明。当然，真实地处理芯片结构十分复杂，本例仅为有助于理解本发明而简要的选择了其中的部分组成，本例中的处理芯片的组成框图不应限制本发明。

参考图2，图示了本发明所基于的处理芯片的一个实施例的功能结构。如图所示，芯片2包括以下几个部分：

输入单元24，用于接收数据；

第一片内存储单元21，作为片内存储单元，用于存储重建完毕的当前宏块的数据；

第二存储单元22，作为片内存储单元，用于存储重建完毕的上一宏块的数据；

第三存储单元23，作为片内存储单元，用于存储上一宏块行的最后三行数据；

处理单元20，用于对宏块数据进行环路滤波；

输出单元25，用于输出环路滤波完毕的数据。

参考图3，图示了本发明所基于的处理芯片的另一个实施例的功能结构。如图所示，芯片3包括以下几个部分：

输入单元34，用于接收数据；

第一片内存储单元31，作为片内存储单元，用于存储重建完毕的当前宏块的数据；

第二存储单元32，作为片内存储单元，用于备份所述重建完毕的当前宏块的右边三列数据；

第三存储单元33，作为片内存储单元，用于存储上一宏块行的最后三行数据；

处理单元30，用于对宏块数据进行环路滤波；

输出单元35，用于输出环路滤波完毕的数据。

参考图4，图示了基于图2所示处理芯片2的环路滤波的方法一个实施例的流程图。同时参考图4与图2，如图所示，所述流程包括以下步骤：

步骤S400，判断当前宏块行是否是第一宏块行，若是第一宏块行则执行步骤S402，否则，执行步骤S401；设立本步骤是由于在对当前宏块行进行环路滤波的过程中，如果当前宏块行不是第一宏块行则会用到上一宏块行的数据，因此增加该判断流程；判断是否是第一宏块行，可以采用判断当前宏块行或当前宏块行中的宏块在其所在帧的图像中纵向的位置，例如可以判断纵坐标标记mb_Y是否为0来实现，当然也可以采用其它的适当的方式来判断，都在本发明的保护范围内；

步骤S401，存储上一宏块行的最后三行数据至第三存储单元23；在本发明的一个实施例中，所述存储过程可以采用DMA(Direct Memory Access，直接存储单元存取)方式以减少耗时；对于本步骤的更直观的理解可以参考图6，对于图6的阐述将在下文介绍；

步骤S402，存储当前宏块重建后的数据至第一片内存储单元21；

步骤S403，滤波当前宏块(位于第一片内存储单元21中)的竖直边界；对于本步骤的更直观的理解可以参考图6，对于图6的阐述将在下文介绍；

步骤S404，互换指向第一片内存储单元21的当前宏块和指向第二存储单元22的上一宏块的数据指针；本步骤互换操作后，当前宏块指针指向第二存储单元22，上一宏块指针指向第一片内存储单元21，并且，在这里只是互换指针，对于所述第一片内存储单元21和第二存储单元22中的数据并不改变；

步骤S405，存储下一宏块重建后的数据至当前宏块存储单元，即为第二存储单元22；

步骤S406，滤波上一宏块的水平边界；即为滤波第一片内存储单元21中所存储宏块的水平边界，对于本步骤更为直观的描述可以参考图6，对于图6的阐述将在下文介绍；

步骤S407，滤波当前宏块的竖直边界；即为滤波第二存储单元22中所存储的宏块的竖直边界；对于本步骤更为直观的描述可以参考图6，对于图6的阐述将在下文介绍；

步骤S408，输出上一宏块至处理芯片外帧图像存储区的相应位置；即为，存储第一片内存储单元21中的宏块数据至所述处理芯片的片外帧图像存储区的相应位置；在这里，可以采用DMA方式以减少存取耗时；

步骤S409，互换指向第一片内存储单元21的上一宏块和指向第二存储单元22的当前宏块的数据指针；本步骤互换操作后，当前宏块指针指向第一片内存储单元21，上一宏块指针指向第二存储单元22，并且，在这里只是互换指针，对于所述第一片内存储单元21和第二存储单元22中的数据并不改变；

步骤S410，判断是否到当前宏块行的行尾，若已到行尾，则执行步骤S411，否则执行步骤S405；这里判断是否到当前宏块行的行尾可以采用判断当前宏块即第二存储单元22中的宏块的横向位置标记，例如可以判断mb_X是否达到某一个值，该值可以通过该帧图像的帧宽除以宏块宽度来得出，当然还可以用其它任何适当的方式来得到该值，得到该值的方式并不限制本发明；

步骤S411，滤波最后一个宏块的水平边界；即为，滤波第二存储单元22中所存储宏块的水平边界，对于本步骤更为直观的描述可以参考图6，对于图6的阐述将在下文介绍；

步骤S412，输出最后一个宏块至处理芯片的片外帧图像存储区的相应位置；即为，输出第二存储单元22中的宏块至处理芯片的片外帧图像存储区的相应位置；在这里，亦可采用DMA方式以降低存取耗时；

步骤S413，判断当前宏块行是否为第一宏块行，若是，则执行步骤S415，否则，执行步骤S414；本步骤中的判断可以仅仅是利用步骤S400中的判断结果，也可以是重新按照步骤S400中的方式进行再次判断等；

步骤S414，输出上一宏块行的最后两行数据至处理芯片的片外帧图像存储区的相应位置；即为，输出第三存储单元23中所存储的上一宏块行的最后三行数据中的后两行数据至处理芯片的片外帧图像存储区的相应位置；这里，同样也可以采用DMA存取方式以降低耗时；对于本步骤更为直观的描述可以参考图6，对于图6的阐述将在下文介绍；

步骤S415，结束对当前宏块行的环路滤波流程。

以上处理流程只是对一个宏块行的滤波过程，对于多个宏块行的情形，本领域普通技术人员可以简单推理得出，故不再阐述；对于从第二宏块行开始的处理流程可以不进行类似步骤S400中的判断，直接执行步骤S401即可。

参考图5，图示了基于图2所示处理芯片3的环路滤波方法的一个实施例的流程图。同时参考图5与图3，如图所示，所述流程包括以下步骤：

步骤S500，判断当前宏块行是否是第一宏块行，若不是，则执行步骤S501，否则执行步骤S502；这里判断是否是第一宏块行的方法可以参照步骤S400(参考图4)中的方法，这里不再赘述；

步骤S501，存储上一宏块行的最后三行数据；即为，存储上一宏块行的最后三行数据至第三存储单元33；由于当前宏块行进行滤波操作时需要用到上一宏块行的最后三行数据，故在此提前保存；

步骤S502，存储当前宏块重建后数据；即为，存储当前宏块重建完毕的数据至第一片内存储单元31；

步骤S503，备份重建完毕的当前宏块的右边三列数据；即为，复制所述重建完毕的当前宏块的右边三列数据至第二存储单元32；此处备份当前宏块的右边三列数据的目的在于，当前宏块的下一宏块在重建及环路滤波过程中会用到该部分数据，故提前保存该部分数据；

步骤S504，滤波当前宏块；即为，滤波当前宏块全部的水平和竖直边界；

步骤S505，输出所述滤波完毕的宏块；即为，输出单元35输出所述滤波完毕的宏块数据至片外帧图像存储区的相应位置；

步骤S506，判断是否到达当前宏块行的行尾，若是，则执行步骤S507，否则执行步骤S502；这里判断是否到达当前宏块行的行尾的方法，可以参照步骤S410(参考图4)中的方法，这里也不再赘述；

步骤S507，判断当前宏块行是否是第一宏块行，若是，则执行步骤S509，否则执行步骤S508；这里判断当前宏块行是否是第一宏块行的方法可以是重复执行步骤S500中的方法，也可以是利用步骤S500中的判断结果等；

步骤S508，输出上一宏块行的最后两行数据；即为，输出单元35输出第三存储单元33中所存储的上一宏块行的最后三行数据中的后两行数据至片外帧图像存储区的相应位置；

步骤S509，结束对当前宏块行的环路滤波操作。

值得指出是，图5所示流程只是阐述一个宏块行的环路滤波方法，对于多个宏块行的情形，本领域普通技术人员可以简单推理得出，故没有加以阐述。

参考图6，图示了基于图4所示环路滤波方法流程的示意图。如图所示，包括第三存储单元23(参考图2)，该第三存储单元23中存储了上一宏块行的最后三行数据，即如图中所示的L0、L1及L2，还包括当前宏块存储单元及上一宏块存储单元。

参考图4及图6，在步骤S401中，所述的过程可以直观的理解为存储上一宏块行的最后三行数据至第三存储单元23(参考图2)的L0、L1和L2中，其中L2中存储所述最后三行数据的最后一行，L1存储所述最后三行数据的倒数第二行，L0存储所述最后三行数据的倒数第一行。

在步骤S403中，所述过程可以直观的理解为对边界v0及v1进行滤波。其中，对边界v0滤波所需要的边界两边的数据中，左边数据来自上一宏块的右边三列，右边数据来自当前宏块的左边三列；对边界v1滤波所需的边界两边的数据来自当前宏块的左右三列数据。本领域技术人员应该理解，对于没有上一宏块的情形(例如，当前宏块为第一宏块行的第一宏块时)则只需利用当前宏块的数据来滤波，对于当前宏块是非第一宏块行的第一宏块时，则只需用到当前宏块数据和上一宏块行的后三行数据来滤波，这里所阐述的只是一个常规的滤波过程。

在步骤S406中，所述过程可以直观的理解为对边界h0及h1进行滤波。其中，对边界h0滤波所需的边界两边的数据中，上边来自与第三存储单元23(参考图2)中L0、L1、L2存储区相对应的位置，下边来自上一宏块的上三行数据；对边界h1滤波所需的边界两边的数据来自上下两边各自两行数据。

在步骤S407中，所述过程可以直观的理解为对边界v0及v1进行滤波。其中，对边界v0滤波所需要的边界两边的数据中，左边数据来自上一宏块的右边三列，右边数据来自当前宏块的左边三列；对边界v1滤波所需的边界两边的数据来自当前宏块的左右三列数据。

在步骤S411中，滤波最后一个宏块的水平边界，即滤波当前宏块的水平边界，此过程与在步骤S406中的滤波过程类同，在此不再赘述。

在步骤S414中，输出上一宏块行的最后两行数据至处理芯片的片外帧图像存储区的相应位置；参考图2及图6，此过程我们可以直观的理解为存储第三存储单元23中的L1及L2两行数据至处理芯片外的帧图像存储区的相应位置。

需要强调的是，图6是用来更为直观的阐述本发明的工作流程，并不完全真实体现本发明，仅为了更有利于公众对技术的理解以充分的公开本发明。因此，不应以图6所示的结构以及参考图6的描述来限制本发明。

本领域普通技术人员应当理解，对于图2中所示的第一片内存储单元21、第二存储单元22及第三存储单元23来说，也可以是第一片内存储单元21和第二存储单元22位于处理芯片内，或第一片内存储单元21和第三存储单元23位于处理芯片内。本实施方式中只是列举出全部位于处理芯片内的情形，对于其他的情形可以经简单推理得出，在这里不再赘述。同理，对于图3中所示的第一片内存储单元31、第二存储单元32及第三存储单元33也存在类似情形，可以类比得出，在此也不再一一阐述。

本发明在一帧图像解码过程中重建之后接着进行环路滤波，充分利用了已在片内的数据，省掉了宏块重建后的输出和环路滤波时的输入，极大地减少了直接与片外存储单元交换数据的操作耗时，有效地提高了解码的速度和效率。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种环路滤波的方法，其特征在于，该方法对重建结束的宏块不立即输出至处理芯片外而是存储于片内存储器，并利用处理芯片的片内存储器存储的宏块数据进行滤波操作，滤波操作后输出至处理芯片的片外存储器；所述方法包括以下步骤：

a、判断当前宏块行是否为第一宏块行，若是，则执行步骤b，否则，存储上一宏块行的最后三行数据至第三存储单元，并执行步骤b；

b、存储当前宏块重建后的数据至第一片内存储单元；

c、滤波当前宏块的竖直边界；

d、互换指向所述第一片内存储单元的当前宏块和指向第二存储单元的上一宏块的数据指针，在所述第二存储单元中存储有上一宏块重建后的数据；

e、存储下一宏块重建后的数据至当前宏块的存储单元；

f、滤波上一宏块的水平边界；

g、滤波当前宏块的竖直边界；

h、输出上一宏块的数据至处理芯片的片外存储器；

i、互换指向所述第一片内存储单元的上一宏块与指向第二存储单元的当前宏块的数据指针；

j、判断是否到达当前宏块行的行尾，若是，则执行步骤k，否则执行步骤e；

k、滤波当前宏块行的最后一个宏块的水平边界；

l、输出最后一个宏块的数据至处理芯片的片外存储器；

m、输出第三存储单元的后两行数据至处理芯片的片外存储器。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的环路滤波方法应用于AVS视频编解码技术的环路滤波中。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对宏块及宏块行中数据的存取操作采用直接存储单元方式存取。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二存储单元及第三存储单元中至少一个是处理芯片的片内存储单元。

5.一种环路滤波的方法，其特征在于，该方法对重建结束的宏块不立即输出至处理芯片外而是存储于片内存储器，并利用处理芯片的片内存储器存储的宏块数据进行滤波操作，滤波操作后输出至处理芯片的片外存储器；所述方法包括以下步骤：

A、判断当前宏块行是否为第一宏块行，若是，则执行步骤B，否则，存储上一宏块行的最后三行数据至第三存储单元，并执行步骤B；

B、存储当前宏块重建后的数据至第一片内存储单元；

C、备份重建完毕的当前宏块的右边三列数据至第二存储单元；

D、滤波当前宏块；

E、输出滤波完毕的当前宏块至处理芯片的片外存储器；

F、判断是否到达当前宏块行的行尾，若是，则执行步骤G，否则执行步骤B；

G、输出上一宏块的最后两行数据至处理芯片的片外存储器。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的环路滤波方法应用于AVS视频编解码技术的环路滤波中。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对宏块及宏块行中数据的存取操作采用直接存储单元方式存取。

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