CN101646082B - 一种avs运动补偿亮度插值方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数字视频编解码领域，具体地说是一种基于AVS运动补偿亮度插值方法及装置。本发明将原本分离的1/2和1/4插值滤波器整合为单个滤波器，减少了资源消耗和复杂度。本发明基于流水结构，使得对数据各个阶段的处理能同时进行，提高了处理效率。同时本发明可根据需要进行并行度调节，适用于不同的分辨率和系统频率要求，能在硬件资源占用和处理速度上达到一个最佳平衡点，满足实时高清晰度视频解码的要求。
Description
技术领域
本发明涉及数字视频编解码领域，具体地说是一种基于AVS运动补偿亮度插值方法及装置。
技术背景
运动补偿是AVS及其他视频编解码标准中去除时间冗余的主要方法，它采用多种宏块划分方式，1/4像素插值、双向估计和多参考帧等技术大大提高了编码效率，但同时也给编解码器增加了一定的复杂度。这其中的插值单元，尤其是1/4插值的计算量和资源占了很大比重，因此，一个高效率的插值单元对整个编解码系统有着举足轻重的影响。
AVS标准中对亮度分量的1/4插值分成两个步骤：1/2像素差值和1/4像素插值。传统的做法是：首先根据运动矢量从参考帧中获得整像素位置的采样点，通过一级4抽头滤波器，计算得到1/2像素插值结果，暂存；再经过二级4抽头滤波器，计算得到1/4像素插值结果，限幅后即为最终结果。由于AVS标准中对1/2和1/4像素用了不同的算法，因此需要两个不同的抽头滤波器，没有最大限度地进行资源共享利用。
发明内容
本发明要解决的是现有技术存在的上述问题，旨在提供一种基于滤波器整合复用的avs运动补偿亮度插值方法。
解决上述问题采用的技术方案是：
一种avs运动补偿亮度插值方法，其特征在于包括如下步骤：
(a)模式判断及控制：控制器根据mv和前级模块的握手信号，先进行模式判断：如是1/2象素插值模式，则只需一次滤波，分别对输入选通器和输出选通器发出特定选通信号；如是1/4象素插值模，则需要进行二次滤波，控制器将在一次滤波进行时，控制暂存数据进入暂存RAM，之后进行二次滤波；
(b)输入选通：根据控制器的模式输出进行判定，如为第一次滤波，则选通外部ram接口，同时进行补位操作；如为第二次滤波，则选通暂存RAM的数据；
(c)插值滤波：采用单一1/2滤波器对输入数据进行滤波；
(d)输出选通：根据控制器输出的控制信号将1/2滤波器的输出数据送入限幅器进行选通处理，如果插值需要一次滤波或者两次滤波中的第二次，则将数据输入限幅器，同时进入步骤(e)；如果是两次滤波中的第一次，则将1/2滤波器的输出数据送入暂存RAM，同时跳到步骤(a)；
(e)限幅输出：将输出选通器的输出数据送入限幅器进行限幅运算，同时将结果输出插值模块。
本发明还要提供一种avs运动补偿亮度插值器，包括控制器、带外部ram接口的输入选通器、1/2滤波器、中间暂存RAM、输出选通器和限幅器，其特征在于所述的带外部ram接口的输入选通器、1/2滤波器、输出选通器和限幅器依次连接，所述的中间暂存RAM的输入端接1/2滤波器的输出端，其输出端接输入选通器的输入端；所述的控制器输入端接mv信号和前级模块，输出端分别接输入选通器和输出选通器，所述的控制器根据mv和前级模块的握手信号，先进行模式判断：如是1/2象素插值模式，则只需一次滤波，分别对输入选通器和输出选通器发出特定选通信号；如是1/4象素插值模，则需要进行二次滤波，控制器将在一次滤波进行时，控制暂存数据进入暂存RAM，之后进行二次滤波。
本发明将原本分离的1/2和1/4插值滤波器整合为单个滤波器，减少了资源消耗和复杂度。同时本发明可根据需要进行并行度调节，适用于不同的分辨率和系统频率要求，能在硬件资源占用和处理速度上达到一个最佳平衡点，满足实时高清晰度视频解码的要求。
作为本发明的进一步改进，本发明一种avs运动补偿亮度插值方法中的各步骤基于流水结构，使得对数据各个阶段的处理能同时进行，提高了处理效率。
附图说明
图1是avs协议中各个亮度整像素和分像素点分布图，其中大写字母表示整像素点，带阴影小写字母表示1/2像素点，其余为1/4像素点。
图2是本发明插值器的整体结构框图，图中的并行度为1。
图3是本发明整合滤波器的流水结构图，通过单个输入端口，以流水方式，经过6个时钟即可按序输出1/2像素数据，再经过2个时钟即可在两个端口分别同时输出不同位置的输出1/4像素数据。
具体实施方式
参照图2，本发明的avs运动补偿亮度插值器，包括控制器单元(1)、带外部ram接口的输入选通器单元(2)、1/2滤波器单元(3)、中间暂存RAM单元(4)、输出选通器单元(6)和限幅器单元(5)，所述的带外部ram接口的输入选通器、1/2滤波器、输出选通器和限幅器依次连接，所述的中间暂存RAM的输入端接1/2滤波器的输出端，其输出端接输入选通器的输入端；所述的控制器输入端接mv信号和前级模块，输出端分别接输入选通器和输出选通器。
主要运算步骤如下：
(a)模式判断
(b)输入选通
(c)插值滤波
(d)输出选通
(e)限幅运算
本发明中的以上步骤所需控制信号均由控制器单元产生，控制器单元接受外部启动信号后即控制底层单元进行插值操作。
本发明中的以上步骤均为流水结构，经过数个时钟后即可不间断地输出结果。
以下对各个步骤进行详细说明：
(a)模式判断及控制：控制器根据mv和前级模块的握手信号，先进行模式判断，如是图(一)中的
点，则只需一次滤波，分别对(2)，(6)单元发出特定选通信号。如是
点，则需要进行二次滤波，控制器将在一次滤波进行时，控制暂存数据进入(4)单元，之后进行二次滤波。
(b)输入选通：根据控制器的模式输出进行判定，如为第一次滤波，则选通外部ram接口，同时进行补位操作。如为第二次滤波，则选通(4)单元的数据。
(c)插值滤波：(3)单元对输入数据进行滤波，经过6个周期即可输出半像素点，再经过2个周期即可输出1/4像素点。根据不同的输入像素位置：当为第一次滤波且为行输入时，滤波器输出1/4像素点
和半像素点
当为第一次滤波且为列输入时，滤波器输出1/4像素点
和半像素点当为第二次滤波且为行输入时，滤波器输出1/4像素点和半像素点当为第二次滤波且为列输入时，滤波器输出1/4像素点
(d)输出选通：将(3)单元的输出数据送入(6)单元进行选通处理，如果插值需要一次滤波或者两次滤波中的第二次，则将数据输入(5)单元，同时进入步骤(e)，如果是两次滤波中的第一次，则将(3)单元的输出数据送入(4)单元，同时跳到步骤(a)。
(e)限幅输出：将(6)单元的输出数据送入(5)单元进行限幅运算，同时将结果输出插值模块。
可见，本发明中将1/2和1/4插值滤波器整合为一个1/2滤波器。整合滤波器为流水结构，在经过若干个时钟后即可输出一个1/2以及两个不同位置的1/4插值结果。同时，由于整合滤波器，减少了1/2转1/4之中所需的一次中间数据存储，减少了片上内存的消耗。如图1中的
点。
本发明对插值滤波器进行了复用，即在对图1中需要二次滤波的 
点进行滤波时，通过输入选通单元，将中间暂存ram中的数据送回滤波器，进行二次滤波，因此，只需要一个插值滤波器，即可以完成所有的情况的插值
应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种avs运动补偿亮度插值方法，其特征在于包括如下步骤：
(a)模式判断及控制：控制器根据mv和前级模块的握手信号，先进行模式判断：如是1/2象素插值模式，则只需一次滤波，分别对输入选通器和输出选通器发出特定选通信号；如是1/4象素插值模式，则需要进行二次滤波，控制器将在一次滤波进行时，控制暂存数据进入暂存RAM，之后进行二次滤波；
(b)输入选通：根据控制器的模式输出进行判定，如为第一次滤波，则选通外部ram接口，同时进行补位操作；如为第二次滤波，则选通暂存RAM的数据；
(c)插值滤波：采用单一1/2滤波器对输入数据进行滤波；
(d)输出选通：根据控制器输出的控制信号将1/2滤波器的输出数据送入限幅器进行选通处理，如果插值需要一次滤波或者两次滤波中的第二次，则将数据输入限幅器，同时进入步骤(e)；如果是两次滤波中的第一次，则将1/2滤波器的输出数据送入暂存RAM，同时跳到步骤(a)；
(e)限幅输出：将输出选通器的输出数据送入限幅器进行限幅运算，同时将结果输出插值模块。
2.如权利要求1所述的avs运动补偿亮度插值方法，其特征在于所述的各步骤均为流水结构，经过数个时钟后即可不间断地输出结果。
3.一种avs运动补偿亮度插值器，包括控制器、带外部ram接口的输入选通器、1/2滤波器、中间暂存RAM、输出选通器和限幅器，其特征在于所述的带外部ram接口的输入选通器、1/2滤波器、输出选通器和限幅器依次连接，所述的中间暂存RAM的输入端接1/2滤波器的输出端，其输出端接输入选通器的输入端；所述的控制器输入端接mv信号和前级模块，输出端分别接输入选通器和输出选通器，所述的控制器根据mv和前级模块的握手信号，先进行模式判断：如是1/2象素插值模式，则只需一次滤波，分别对输入选通器和输出选通器发出特定选通信号；如是1/4象素插值模式，则需要进行二次滤波，控制器将在一次滤波进行时，控制暂存数据进入暂存RAM，之后进行二次滤波。
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