CN102075746B - 一种视频宏块解码方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视频宏块解码方法及装置，涉及视频编解码领域，能够节省解码时间，提高解码效率。所述视频宏块解码方法包括宏块头解码和宏块数据解码；在所述宏块头解码中，当解码完宏块类型信息后，启动读取相应宏块运动信息的操作；当所述宏块头解码完毕后，启动帧预测操作和所述宏块数据解码操作。进一步地，通过在宏块头解码中给出一种宏块类型定义表重新定义宏块类型对应关系，可以将具有相同类型的宏块进行类似的操作，减少了分块数量，避免了对每一个子块都要进行不同的处理的弊端，简化了后期解码处理中的很多操作；以及通过对码表中的level和run数据对的合并，可以一次性地将level和run同时查到，减少了查表次数。

Description

一种视频宏块解码方法及装置

技术领域

本发明涉及视频编解码领域，尤其涉及一种视频宏块解码方法及装置。

背景技术

在AVS视频编解码中是以16x16的图像块作为基本的编解码处理单元，这个单元称为宏块。在对宏块处理的过程中，会对其进一步划分成尺寸更小的子块，例如可以分为8x8、16x8、8x16子块。

宏块解码作为主要的熵解码，在视频解码中占有非常重要的地位，它的解码效率好坏直接影响了整个系统的性能。

发明内容

本发明实施例提供一种视频宏块解码方法及装置，能够节省解码时间，提高解码效率。

本发明实施例采用如下技术方案：

一种视频宏块解码方法，包括：

宏块头解码和宏块数据解码；其中，在所述宏块头解码中，当解码完宏块类型信息后，启动读取相应宏块运动信息的操作；当所述宏块头解码完毕后，同时启动帧预测操作和所述宏块数据解码操作；

所述宏块数据解码包括：

根据所述宏块头解码确定的宏块类型，调用相应的码表；

逐个像素地按照一定方式读取码流，解析所述码流得到变换系数；

以所述变换系数为索引，查找所述码表得到量化系数level和游程run数据对；

在所述码表中，所述level和所述run数据对合并为一个11比特的数据，其中高6比特是有符号的所述level，其范围是[-26，26]；低5比特是无符号的所述run，其范围是[0，25]。

进一步的，所述启动读取相应宏块运动信息的操作包括：

发出一个宏块类型解码完毕控制信号，启动读取相应宏块运动信息的操作。

进一步的，所述启动帧预测操作和所述宏块数据解码操作包括：

发出一个宏块头解码完毕控制信号，启动帧预测操作；

将所述宏块头解码完毕控制信号作为所述宏块数据解码的输入，启动所述宏块数据解码操作。

进一步的，所述宏块头解码还包括：

根据宏块的所属帧类型、运动矢量信息、残差数据信息、划分信息，确定宏块类型。

一种视频宏块解码装置，包括：

宏块头解码单元和宏块数据解码单元；其中，所述宏块头解码单元包括第一启动模块和第二启动模块，

所述第一启动模块，用于当解码完宏块类型信息后，启动读取相应宏块运动信息的操作；

所述第二启动模块，用于当所述宏块头解码完毕后，同时启动帧预测操作和所述宏块数据解码操作；

所述宏块数据解码单元包括：

码表调用模块，用于根据所述宏块头解码单元确定的宏块类型，调用相应的码表；

变换系数获取模块，用于逐个像素地按照一定方式读取码流，解析所述码流得到变换系数；

查找模块，用于以所述变换系数为索引，查找所述码表得到量化系数level和游程run数据对；

码表合并模块，用于将码表中量化系数level和游程run数据对合并为一个11比特的数据，其中高6比特是有符号的所述level，其范围是[-26，26]，低5比特是无符号的所述run，其范围是[0，25]。

进一步的，所述宏块头解码单元还包括：

宏块类型确定模块，用于根据解码出的宏块的所属帧类型、运动矢量信息、残差数据信息、划分信息，确定宏块类型。

由本发明实施例的技术方案可知，在所述宏块头解码中，当解码完宏块类型信息后，通过启动读取相应宏块运动信息的操作，可以早一步启动直接类型或对称类型宏块的直接存储器存取DMA操作，为后续解码做好准备；当宏块头解码完毕后，通过同时启动帧预测操作和所述宏块数据解码操作，可以将帧预测操作与宏块数据解码并行操作；从而达到了节省解码时间，提高解码效率的效果。

进一步地，给出一种宏块类型定义表来重新定义宏块类型对应关系，通过在宏块头解码中确定宏块类型，可以将具有相同类型的宏块进行类似的操作，减少了分块数量，避免了对每一个子块都要进行不同的处理的弊端，简化了后期解码处理中的很多操作；以及通过对码表中的level和run数据对的合并，可以一次性地将level和run同时查到，减少了查表次数；从而也达到了节省解码时间，提高解码效率的效果。

附图说明

下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。

图1为本发明实施例提供的视频宏块解码方法一实施方式的示意图；

图2为以AVS基准档为例本发明宏块解码方法的流程示意图；

图3本发明实施例的宏块数据解码的示意图；

图4为AVS基准档中在4:2:0格式下的宏块划分的示意图；

图5为以AVS基准档为例本发明实施例的宏块数据解码流程图；

图6为本发明实施例的提供的视频宏块解码装置的一实施方式结构图；

图7为本发明实施例的提供的视频宏块解码装置的另一实施方式结构图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，本发明实施例提供的一种视频宏块解码方法，包括宏块头解码和宏块数据解码；其中，

在所述宏块头解码中，当解码完宏块类型信息后，启动读取相应宏块运动信息的操作；

当所述宏块头解码完毕后，启动帧预测操作和所述宏块数据解码操作。其中，所述帧预测操作是指帧间运动矢量预测、帧内预测模式计算等操作。

宏块的上一级划分单位为条带(Slice)，当码流被放入FIFO缓存器当中，确定了条带信息后，根据宏块的码流特点，很容易地将宏块分成宏块头(Header)和宏块数据，而宏块数据又可以细分为亮度数据(Luma)和色度数据(Chroma)。宏块解码即是对这三部分进行可变长解码(Variable Length Decoding，VLD)。对宏块头解码可以得到当前的宏块头信息(Curr_MB_Info)，对宏块数据的亮度数据和色度数据解码后，还需要经进一步的反扫描(Zig-Zag Scan)操作，得到当前宏块的变换系数信息(Curr_MB_Coef)。

如图2所示，在AVS标准基准档中，视频码流经过码流预处理模块(Bs_Pre_Process)预处理后的数据流(BitStream FIFO)、条带级别信息(SliceLevel Info)以及可变长解码表(VLD_LUT)等信息作为宏块头解码的输入。经解码后，输出当前宏块头信息(Curr_MB_Info)给宏块数据解码，并且输出一些控制后续操作的控制信号。宏块头内有该宏块的所有信息，这些信息以一定的编码方式(例如AVS标准中采用了哥伦布编码)存储在比特流里面，通过可变长解码(VLD)可以将这些信息解码出来。

本发明实施例在解码宏块头过程中，定义了宏块类型解码完毕信号(MbType_Done)。对于直接类型或对称类型的宏块，参考帧中相应位置的宏块运动信息需从外部存储器中通过DMA(直接存储器存取)搬移到片内存储器。在解码完宏块类型(包括子块类型)后，通过设置MbType_Done控制信号可以早一步启动DMA操作，去读取相应宏块运动信息，为后续解码做好准备，从而可以节省解码时间，提高解码效率。

并且，定义了宏块头解码完毕信号(VLD_Header_Done)。在宏块头解码完毕后，发出该VLD_Header_Done控制信号，来启动帧间运动矢量预测、帧内预测模式计算等操作，同时将所述VLD_Header_Done控制信号作为宏块数据解码的输入，启动宏块数据解码操作，使帧预测与宏块数据解码并行操作，这样同样可以起到节省解码时间，提高解码效率的效果。

仍如图2所示，在AVS标准基准档中，宏块数据解码的输入由三部分组成：从码流预处理模块出来的码流数据(BitStream FIFO)，可变长解码表(VLD_LUT)以及宏块头解码完毕信号(VLD_Header_Done)。依据这三部分信息进行数据解码，解码完成后，会输出当前宏块的变换系数(Curr_MB_Coef)和宏块数据解码完成信号(VLD_Done)给后续解码使用。

宏块数据解码包括亮度解码和色度解码两部分。其中，宏块亮度解码时又会判断是帧内预测还是帧间预测来分别进行处理。为此，在本发明实施例的宏块头解码中还可以包括：

根据宏块的所属帧类型、运动矢量信息、残差数据信息、划分信息，确定宏块类型。

例如，可以给出如下一种宏块类型定义表(MB_TYPE_MAP)：用一组5bit的数值(EDCBA)来表示宏块类型，定义如下：

应用此定义格式的宏块类型对应关系如下表所示：

通过上述表格重新定义宏块类型对应关系后，可以将具有相同类型的宏块进行类似的操作，减少了分块数量，避免了对每一个子块都要进行不同的处理的弊端，简化了后期解码处理中的很多操作，从而能够节省解码时间，提高解码效率。

本发明实施例的宏块数据解码，如图3所示，包括：

S31，根据所述宏块头解码确定的宏块类型，调用相应的码表；

S32，逐个像素地按照一定方式读取码流，解析所述码流得到变换系数；

S33，以所述变换系数为索引，查找所述码表得到level和run数据对。

以AVS标准的解码为例，宏块的大小为16*16像素，在4:2:0格式下一个宏块包括4个8×8亮度子块(Y)和2个8×8色度子块(1个Cb，1个Cr)，如图4所示，图中数字为宏块中8*8子块的顺序号。

对于AVS基准档宏块数据解码，如图5所示，包括：

步骤51，获取当前子块的信息，包括子块的顺序号等，顺序号为0-3表示为亮度子块，为4、5则表示为色度子块。

步骤52，根据宏块类型调用相应的码表。

逐个像素进行如下循环处理：

步骤531，初始化哥伦布码阶数，即获取当前哥伦布码阶数k；

步骤532，从码流里面按照k阶哥伦布码方式读码流，解析码流得到变换系数trans_coefficient；

步骤533，如果码流已经结束，即标志当前子块结束，退出当前循环；

步骤534，如果码流未结束，并且当前的变换系数trans_coefficient小于逃逸门限(ESCAPE_CODE＝59)，以所述trans_coefficient为索引，查找所述码表得到量化系数level和游程run数据对，然后返回循环开始继续后面的循环；

步骤535，如果码流未结束，且当前的变换系数trans_coefficien大于逃逸门限(ESCAPE_CODE＝59)，还需要再读取转逸系数差值(escape_level_diff)，这个差值用k＝0(亮度帧间，色度)或者1(亮度帧内)阶指数哥伦布码来读取。根据escape_level_diff查找所述码表获取run和level数据对，然后返回循环体继续后面的循环。

需要说明的是，在AVS标准基准档中，码表中定义的run、level值是以变换系数(trans_coefficient，其取值范围是[0，58])为索引来查表，得到对应的run和level的值。对于一个码流的解码过程来说，要用到很多个码表，对不同类型宏块定义了不同的码表，例如在AVS标准中给出了level和run的共20个码表。在本发明实施例中，对码表进行整合，共分成了三大类码表：亮度帧内、亮度帧间、色度，据此可以设定一个码表类型(IPC)变量，来确定当前解码宏块类型，例如可以设定：IPC＝0表示亮度帧内预测宏块；IPC＝1为亮度帧间预测宏块；IPC＝2为色度宏块。经过这样处理后，使得所要查找的码表数量大为减少。

为了进一步减少查表次数，在本发明实施例中对查找的码表进行了合并，将level、run合并为一个11比特的数据，其中高6比特是有符号的level，其范围是[-26，26]；低5比特是无符号的run，其范围是[0，25]，从而可以一次性将两个值一次查到。经过这样的处理后，节省了查找表的次数，达到了节省解码时间，提高解码效率的效果。下表给出了合并后的部分码表：

如图6所示，本发明实施例还提供了一种视频宏块解码装置，包括宏块头解码单元61和宏块数据解码单元62；其中，所述宏块头解码单元包括第一启动模块611和第二启动模块612，

所述第一启动模块611，用于当解码完宏块类型信息后，启动读取相应宏块运动信息的操作；所述第二启动模块612，用于当所述宏块头解码完毕后，启动帧预测操作和所述宏块数据解码操作。

进一步地，如图7所示，所述宏块头解码单元61还可以包括：

宏块类型确定模块610，用于根据解码出的宏块的所属帧类型、运动矢量信息、残差数据信息、划分信息，确定宏块类型。

所述宏块数据解码单元62包括：

码表调用模块621，用于根据所述宏块类型确定模块610确定的宏块类型，调用相应的码表；

变换系数获取模块622，用于逐个像素地按照一定方式读取码流，解析所述码流得到变换系数trans_coefficient；

查找模块623，用于以所述变换系数trans_coefficient为索引，查找所述码表得到量化系数level和游程run数据对。

优选地，所述宏块数据解码单元62还包括：

码表合并模块620，用于将码表中的量化系数level和游程run数据对合并为一个11比特的数据，其中高6比特是有符号的所述level，其范围是[-26，26]，低5比特是无符号的所述run，其范围是[0，25]。

由本发明实施例的视频宏块解码装置，在宏块头解码单元61中，当解码完宏块类型信息后，通过第一启动模块611启动读取相应宏块运动信息的操作，可以早一步启动直接类型或对称类型宏块的直接存储器存取DMA操作，为后续解码做好准备；当宏块头解码完毕后，通过第二启动模块612同时启动帧预测操作和所述宏块数据解码操作，可以将帧预测操作与宏块数据解码并行操作；从而达到了节省解码时间，提高解码效率的效果。

进一步地，通过在宏块头解码单元61中的宏块类型确定模块610确定宏块类型，可以将具有相同类型的宏块进行类似的操作，减少了分块数量，避免了对每一个子块都要进行不同的处理的弊端，简化了后期解码处理中的很多操作；以及通过宏块数据解码单元62中的码表合并模块620对码表中的level和run数据对的合并，可以一次性地将level和run同时查到，减少了查表次数；从而也达到了节省解码时间，提高解码效率的效果。

上述具体实施例并不用以限制本发明，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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种视频宏块解码方法，其特征在于，包括宏块头解码和宏块数据解码；其中，在所述宏块头解码中，当解码完宏块类型信息后，启动读取相应宏块运动信息的操作；当所述宏块头解码完毕后，同时启动帧预测操作和所述宏块数据解码操作；

所述宏块数据解码包括：

根据所述宏块头解码确定的宏块类型，调用相应的码表；

逐个像素地按照一定方式读取码流，解析所述码流得到变换系数；

以所述变换系数为索引，查找所述码表得到量化系数level和游程run数据对；

在所述码表中，所述level和所述run数据对合并为一个11比特的数据，其中高6比特是有符号的所述level，其范围是[-26，26]；低5比特是无符号的所述run，其范围是[0，25]。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述启动读取相应宏块运动信息的操作包括：

发出一个宏块类型解码完毕控制信号，启动读取相应宏块运动信息的操作。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述启动帧预测操作和所述宏块数据解码操作包括：

发出一个宏块头解码完毕控制信号，启动帧预测操作；

将所述宏块头解码完毕控制信号作为所述宏块数据解码的输入，启动所述宏块数据解码操作。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述宏块头解码还包括：

根据宏块的所属帧类型、运动矢量信息、残差数据信息、划分信息，确定宏块类型。

5.一种视频宏块解码装置，其特征在于，包括宏块头解码单元和宏块数据解码单元；其中，所述宏块头解码单元包括第一启动模块和第二启动模块，

所述第一启动模块，用于当解码完宏块类型信息后，启动读取相应宏块运动信息的操作；

所述第二启动模块，用于当所述宏块头解码完毕后，同时启动帧预测操作和所述宏块数据解码操作；

所述宏块数据解码单元包括：

码表调用模块，用于根据所述宏块头解码单元确定的宏块类型，调用相应的码表；

变换系数获取模块，用于逐个像素地按照一定方式读取码流，解析所述码流得到变换系数；

查找模块，用于以所述变换系数为索引，查找所述码表得到量化系数level和游程run数据对；

码表合并模块，用于将码表中量化系数level和游程run数据对合并为一个11比特的数据，其中高6比特是有符号的所述level，其范围是[-26，26]，低5比特是无符号的所述run，其范围是[0，25]。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述宏块头解码单元还包括：

宏块类型确定模块，用于根据解码出的宏块的所属帧类型、运动矢量信息、残差数据信息、划分信息，确定宏块类型。

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