CN102298782A - 用于无损视频压缩的参数估计的系统、方法和计算机程序产品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于无损视频压缩的参数估计的系统、方法和计算机程序产品。改进视频处理效率的方法和系统。可通过利用适当的编码参数来提高当前帧的压缩和解压缩效率。为了选择适当的编码参数，可创建先前帧的码元的直方图。给出特定的编码参数，直方图可用于预测在无损压缩后当前帧将包含的位数。在先前的帧的直方图上重复所有可能的编码参数可得到能够用于压缩当前帧的适当编码参数。通过使用先前帧作为预测器这得到高压缩效率。

Description

用于无损视频压缩的参数估计的系统、方法和计算机程序产品
背景技术
当执行视频处理时，多媒体片上系统(SoC)必须处理双数据率(DDR)存储器内的多个视频帧缓冲器。这可导致高DDR带宽要求，抬高成本和功耗。在这些系统中，可通过诸如视频捕捉模块、视频解码器、视频编码器、2D或3D图形模块或视频显示器处理器之类的片上单元以高帧率写或读视频帧缓冲器。可通过在被写入DDR存储器时无损压缩这些视频缓冲器并且在读取它们时对其解压缩来解决该高带宽要求。这种压缩和解压缩可显著降低DDR带宽。然而，为了能实现，任何无损压缩过程必须能够实时地执行压缩和解压缩，而无需预处理当前数据集的好处。
现有的解决方案可执行简单的统计计算，即在n个先前码元上进行平均以确定用于当前码元的最佳编码参数。在Golomb-Rice压缩的情况下，可将该参数称为M。其它解决方案可使用串联滤波器来选择当前码元的编码参数。这些方法可需要在编码参数可用于当前码元之前解码先前码元，因此这些方法对于实时视频压缩尤其是当视频实时地流入和流出DDR时，可能不是良好的候选。
附图简述
图1是示出根据实施例在本文中描述的处理的流程图。
图2示出根据实施例，在帧中出现的码元及其频率的示例性直方图。
图3示出根据实施例可用于存储直方图的信息的数据结构。
图4是用于软件或固件实施例的示例性计算环境的框图。
在附图中，附图标记的最左边的一个或多个数字标识该附图标记首次出现的附图。
具体描述
现在参见附图对优选实施例进行描述，其中相同的附图标记表示相同或功能相似的要素。尽管讨论了特定结构和配置，然而应当理解这只是为了解说目的。相关领域内技术人员应当理解，可使用其它结构和配置而不脱离说明书的精神和范围。本领域内技术人员将清楚知道，这也可为本文所描述以外的多种其它系统和场合所采纳。
本文描述的方法和系统解决调节编码参数以使“实时”无损视频压缩方案的压缩效率最大化的问题。这可用于降低DDR存储器带宽。
可通过利用适当的编码参数来提高当前帧的压缩和解压缩效率。为了选择适当的编码参数，可创建先前帧的码元的直方图。给出特定的编码参数，直方图可用于预测无损压缩后当前帧将包含的位数。在先前的帧的直方图上重复所有可能的编码参数可得到能够用于压缩当前帧的适当编码参数。通过使用先前帧作为预测器这得到高压缩效率。这利用周围帧的结构之间的强相关。
根据实施例，在图1中示出可实现它的过程。在105，可将编码参数M初始化为0。在110，用于M的该值暂时被视为最佳的已知编码参数，在所示实施例中称为best_M。在115，可将变量lowest_#_of_bits初始化为未压缩的当前帧中的位数，即(帧大小)*(每个像素的位)。
在120，可针对先前的帧创建直方图。给出编码参数M，该直方图可为每个码元指示该码元的出现数。在125，可按码元频率的降序组织直方图。可首先示出最频繁或常见的码元，随后是次最频繁的码元等。在130，代码可与直方图中所示的每个码元相关联。代码的关联可通过码元频率完成，使得最常见的码元被分配给最小的代码，即具有最小位数的代码。次最常见的码元可获得次最小的代码等。在135，给出编码参数M和在130分配给码元的代码，可确定用于编码帧所需的位数。
在140，可作出关于在135确定的位数是否小于变量lowest_#_of_bits的当前值的判定。如果是，则在145过程可继续。在这里，所确定的位数现在可被分配给变量lowest_#_of_bits。在150，当前编码参数M可被分配给变量best_M。在155，编码参数M可增加1。如果在140，在135确定的位数不小于lowest_#_of_bits，则在155当前编码参数M可增加1。
在160，可作出关于M是否已超过所允许的最大参数值的确定。如果否，则过程可返回到120。这里，可为先前帧创建另一个直方图，这次将新增加的值用于编码参数M。对于编码参数M的连续值可重复120-155的次序。过程可在165结束。在该点上，变量best_M包含与利用最低位数编码先前帧相关联的编码参数。用于best_M的最后值可表示期望的编码参数。
根据实施例，在图2中示出描绘先前帧中码元的出现频率的直方图的示例。在X轴上码元由标识符s1、s2、…等示出。Y轴指示在先前帧中每个码元的出现数。在该示例中，根据码元在帧中出现的次数来对码元排序。码元s1可以是最频繁出现的码元，而s2可以是次最频繁出现的码元等等。尽管在该图示中示出了五个码元，但应该理解在不同的实施例中，码元的总数可以更多或更少。
出于处理的目的，根据实施例，可创建直方图并以数组或类似的数据结构的形式存储。在图3中示出这一数组。在该示例中，每个元素指示码元在先前帧中的出现数，其中元素可由码元标识符索引。
本文中公开的一个或多个特征可在硬件、软件、固件以及它们的组合中实现，包括分立和集成电路逻辑、专用集成电路(ASIC)逻辑、可编程门阵列和/或微控制器，且可实现为专门领域的集成电路封装的一部分或集成电路封装的组合。本文中所使用的“软件”这一术语指示包括计算机可读介质的计算机程序产品，该计算机可读介质具有存储于其中的计算机程序逻辑以使计算机系统执行本文中所揭示的一个或多个特征和/或特征的组合。
在图4中的计算系统400的背景中示出软件或固件实施例。系统400可包括处理器420和存储器本体410，存储器本体410可包括可存储计算机程序逻辑440的一个或多个计算机可读介质。存储器410例如可实现为硬盘和驱动器、诸如紧凑盘和驱动器之类的可移动介质或只读存储器(ROM)或随机存取存储器(RAM)设备。处理器420和存储器410可使用本领域的技术人员已知的若干技术中的任何一种来通信，例如总线。存储器410中包含的计算机程序逻辑440可由处理器420读取和执行。一个或多个I/O端口和/或I/O设备——统一图示为I/O 430——也可连接于处理器420和存储器410。
计算机程序逻辑440可包括直方图创建逻辑450。给出编码参数M，该逻辑可响应于先前帧的检查来确定在该帧中使用的码元，对每个码元的出现数计数，并构造捕捉该数据的直方图。计算机程序逻辑440还可包括代码关联逻辑460，给出编码参数M，该代码关联逻辑460可负责将代码与先前帧中使用的码元相关联。如上所述，最短的代码可被分配给先前帧中最频繁出现的码元，次最短代码可被分配给以次最高频率出现的码元，等等。计算机程序逻辑440还可包括编码要求逻辑470，给出编码参数M和代码与相应的码元之间的关联，该编码要求逻辑470可负责确定编码先前帧所需的总位数。
在可选实施例中，可按不同方式组织计算机程序逻辑440以便实现本文所述的处理。可使用不同的逻辑模块来代替图4所示的那些。此外，在备选实施例中，可使用更多或更少的逻辑模块，正如本领域的技术人员所理解的。
在这里，各种方法和系统是借助于示出其功能、特征和关系的功能性构造框来公开的。在本文中为便于描述，任意地限定了这些功能性构造框的至少一些边界。除非专门指明，可定义替代的边界，只要指定功能及其关系能适当地实现。
虽然本文中揭示了各种实施例，但要知道它们仅以示例方式给出而非作为限定。本领域普通技术人员应当清楚知道，其中可作出形式上以及细节上的各种改变而不背离本文所揭示的方法和系统的精神和范围。因此，权利要求的宽度和范围不受本文中所揭示的任何示例性实施例的限制。

Claims (18)

1.一种方法，包括：
创建先前帧的直方图，其中所述直方图指示用于利用编码参数表示先前帧的多个码元中的每一个的出现数；
将代码与每个码元相关联，使得具有最低位数的代码与具有最多出现的码元相关联，且具有相继较大位数的代码与相应的具有相继较少出现的码元相关联；
确定利用码元和相关联的代码编码先前帧所需的位数；
对于多个编码参数中的每一个重复所述创建、关联和确定；以及
标识允许以需要最少位的方式编码先前帧的编码参数。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在当前帧的压缩中使用所标识的编码参数。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，与多个相应码元相关联的代码包括Golomb代码，且所述压缩包括Golomb-Rice压缩。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
从最常见的码元至最不常见的码元对直方图排序。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在片上系统(SOC)架构上执行所述方法。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个编码参数包括八个编码参数。
7.一种系统，包括：
处理器；以及
与所述处理器通信的存储器，所述存储器用于存储多个处理指令，所述处理指令指导所述处理器：
创建先前帧的直方图，其中所述直方图指示用于利用编码参数表示先前帧的多个码元中的每一个的出现数；
将代码与每个码元相关联，使得具有最低位数的代码与具有最多出现的码元相关联，且具有相继较大位数的代码与相应的具有相继较少出现的码元相关联；
确定利用码元和相关联的代码编码先前帧所需的位数；
对于多个编码参数中的每一个重复所述创建、关联和确定；以及
标识允许以需要最少位的方式编码先前帧的编码参数。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述存储器还存储用于指导所述处理在下一帧的压缩中使用所标识的编码参数的处理指令。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，与多个相应码元相关联的代码包括Golomb代码，且所述压缩包括Golomb-Rice压缩。
10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述存储器还存储用于指导所述处理器从最常见的码元至最不常见的码元对直方图排序的处理指令。
11.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统包含在片上系统(SOC)架构中。
12.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述多个编码参数包括八个编码参数。
13.一种包括其中存储有计算机程序逻辑的计算机可读介质的计算机程序产品，所述计算机程序逻辑包括：
导致处理器创建先前帧的直方图的逻辑，其中所述直方图指示用于利用编码参数表示先前帧的多个码元中的每一个的出现数；
导致处理器将代码与每个码元相关联的逻辑，使得具有最低位数的代码与具有最多出现的码元相关联，且具有相继较大位数的代码与相应的具有相继较少出现的码元相关联；
导致处理器确定利用码元和相关联的代码编码先前帧所需的位数的逻辑；
导致处理器对于多个编码参数中的每一个重复所述创建、关联和确定的逻辑；以及
导致处理器标识允许以需要最少位的方式编码先前帧的编码参数的逻辑。
14.如权利要求13所述的计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序逻辑还包括：
导致处理器在下一帧的压缩中使用所标识的编码参数的逻辑。
15.如权利要求14所述的计算机程序产品，其特征在于，与多个相应码元相关联的代码包括Golomb代码，且所述压缩包括Golomb-Rice压缩。
16.如权利要求13所述的计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序逻辑还包括：
导致处理器从最常见的码元至最不常见的码元对直方图排序的逻辑。
17.如权利要求13所述的计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包含在片上系统(SOC)架构中。
18.如权利要求13所述的计算机程序产品，其特征在于，所述多个编码参数包括八个编码参数。
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