CN110933413A - 视频帧处理方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种视频帧处理方法和装置，其中，该方法包括：获取重建帧；计算所述重建帧中各个像素值与最小像素值之间的第一差值；计算所述重建帧中最小像素值的第一位宽和所述重建帧中各个像素值的位宽与所述第一位宽之间的第二差值；存储所述第一差值和第二差值至内存中。由于该方案对计算得到的差值进行存储，也就实现了数据的压缩，从而可以使得在编解码过程中，可以减少带宽需求。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，特别涉及一种视频帧处理方法和装置。
背景技术
如图1所示，在视频编解码器中，需要执行如图1所示的步骤：熵编码、反量化、反变换、运动补偿、参考帧、外部存储等。这些需要不断与片外存储器进行数据交换，其中包括：重建帧的写入、参考帧的获取等操作。在数据写入或获取的同时，会造成大量的带宽消耗。
在编解码过程中，需要实时访问DDR来获取所需数据，由于巨大的带宽需求，DDR写入和读取数据产生的功耗占很大一部分，因此，降低DDR的带宽在视频编解码中变得尤为重要。
针对如果降低DDR的带宽，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种视频帧处理方法和装置，以达到降低视频编解码过程中DDR的带宽需求的目的。
本发明实施例提供了一种视频帧处理方法，包括：
获取重建帧；
计算所述重建帧中各个像素值与最小像素值之间的第一差值；
计算所述重建帧中最小像素值的第一位宽和所述重建帧中各个像素值的位宽与所述第一位宽之间的第二差值；
存储所述第一差值和第二差值至内存中。
在一个实施方式中，在存储所述第一差值和第二差值之后，所述方法还包括：
从所述内存中读取所述第一差值和第二差值；
根据所述第一差值和所述第二差值，恢复出所述重建帧。
在一个实施方式中，获取重建帧，包括：
获取原始帧数据；
将所述原始帧数据进行顺序切分，得到多个重建帧。
在一个实施方式中，计算所述重建帧中最小像素值的第一位宽和所述重建帧中各个像素值的位宽与所述第一位宽之间的第二差值，包括：
将所述重建帧中最小像素值转换为二进制值；
将二进制值的位数作为所述第一位宽；
将所述重建帧中各个像素值转换为二进制值；
将各个二进制值的位数，与所述第一位宽做差值运算，得到多个第二差值。
本发明实施例还提供了一种视频帧处理装置，包括：
获取模块，用于获取重建帧；
第一计算模块，用于计算所述重建帧中各个像素值与最小像素值之间的第一差值；
第二计算模块，用于计算所述重建帧中最小像素值的第一位宽和所述重建帧中各个像素值的位宽与所述第一位宽之间的第二差值；
存储模块，用于存储所述第一差值和第二差值至内存中。
在一个实施方式中，上述装置还包括：
读取模块，用于在存储所述第一差值和第二差值之后，从所述内存中读取所述第一差值和第二差值；
恢复模块，用于根据所述第一差值和所述第二差值，恢复出所述重建帧。
在一个实施方式中，所述获取模块包括：
获取单元，用于获取原始帧数据；
切分单元，用于将所述原始帧数据进行顺序切分，得到多个重建帧。
在一个实施方式中，所述第二计算模块包括：
第一转换单元，用于将所述重建帧中最小像素值转换为二进制值；
生成单元，用于将二进制值的位数作为所述第一位宽；
第二转换单元，用于将所述重建帧中各个像素值转换为二进制值；
计算单元，用于将各个二进制值的位数，与所述第一位宽做差值运算，得到多个第二差值。
本发明实施例还提供了一种终端设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现上述方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述指令被执行时实现上述方法的步骤。
在本发明实施例中，通过计算重建帧中各个像素值与最小像素值之间的第一差值，计算重建帧中最小像素值的第一位宽和所述重建帧中各个像素值的位宽与所述第一位宽之间的第二差值，并存储第一差值和第二差值至内存中，而不是存储重建帧本身，从而可以使得在编解码过程中，可以减少带宽需求。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1是根据本申请的视频编码方法架构图；
图2是根据本申请的重建帧存储方法示意图；
图3是根据本申请的重建帧示意图；
图4是根据本申请的mb示意图；
图5是根据本申请的横向连续4个4x4的示意图；
图6是根据本申请的一个4x4(sbk0)的具体像素值的具体示例图；
图7是根据本申请的对2*2求最小值的示意图；
图8是根据本申请的最小值树形成示意图；
图9是根据本申请的二进制换算示意图；
图10是根据本申请的最小值树对应的位宽树示意图；
图11是根据本申请的约束后的位宽树示意图；
图12是根据本申请的zero_idx示意图；
图13是根据本申请的4个4x4块的最小值示意图；
图14是根据本申请的视频帧处理方法的方法流程图；
图15是根据本申请的视频帧处理装置的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在本例中，为了降低DDR的带宽，考虑到可以在视频编码的过程中对数据进行压缩，将压缩后的数据进行存储。
具体的，可以如图2所示，在视频编解码的过程中，被压缩后的数据(TEXT)存入TEXT BUFFER中，标识每个mb信息的LIST存入LIST BUFFER中。其中，mb表示16x16块，即，16个像素乘以16个像素大小的块。TEXT表示重建帧被压缩后的数据，LIST用于标识TEXT地址大小的数据。
为了更好地说明本申请，下面对图2中涉及到的一些词语和概念解释如下：
1)原始帧，原始视频图像中的一帧。
2)重建帧，recon frame，对原始帧编码并且解码后的重建图像帧。
3)group，16x4块，即16个像素乘以4个像素大小的块，为基本的压缩单元。
4)sbk，4x4块，即4个像素乘以4个像素大小的块。
5)mbk，2x2块，即2个像素乘以2个像素大小的块，一个sbk中包含4个mbk。
6)pxl，1个像素。
重建帧可以如图3所示，一个重建帧可以如图4所示包含着一些数量的mb，而一个mb包含着16个4x4(sbk)。压缩单元为16x4，即，如图5所示，横向连续4个4x4，例如：sbk0,sbk1,sbk2,sbk3。每一个方块代表4x4，先进行4x4级选取最小值，生成最小值树和位宽树。
以一个4x4(sbk0)的具体像素值为例，对压缩过程进行说明如下：如图6所示，为一个4x4(sbk0)的具体像素值，可以包括如下步骤：
S1：计算最小值树。
如图7所示，分别对每个2x2取最小值，并对4个最小值再次取最小值。
如图8所示，将4个2x2分别减去各自的最小值，同时4个最小值组减去其中的最小值(5，11，12，11中的5)，形成新的最小值树。即，最小方的5为4x4块的最小值，其余值为差值。
S2：计算位宽树。
数值和位宽的对应关系可以如下表1所示：
表1
| 十进制数 | 转换成二进制 | 位宽 |
| 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
| 2 | 10 | 2 |
| 3 | 11 | 2 |
| 4 | 100 | 3 |
| 5 | 101 | 3 |
| 6 | 110 | 3 |
| 7 | 111 | 3 |
| 8 | 1000 | 4 |
| 18 | 10010 | 5 |
| 34 | 100010 | 6 |
| 31 | 11111 | 5 |
| 54 | 110110 | 6 |
取4个数中最大值并计算出其位宽。
例如：如图9所示，第1个2x2中最大值为18，换算成二进制为10010，所以为5比特。
因此，上述最小值树对应的位宽树如图10所示。
在实现的时候，可以设置如下的约束条件：
1)当bc_f4的4个值均为0时，bc_f3等于15。
2)bc_f3不小于bc_f4中最大值减1。
3)bc_f4中每个值不小于bc_f3减2。
经过上述约束条件的约束之后，位宽树变为如图11所示。
将bc_f4的4个值分别与bc_f3做差，求出四个差值：bc_f4_diff0、bc_f4_diff1、bc_f4_diff2和bc_f4_diff3。
其中，diff值为0代表差值为-2，1代表差值为-1，2代表差值为0，3代表差值为1，然后，将4个diff值写入TEXT。
其中，如果该4x4块内所有像素都相同，则bc_f3等于15；如果min_f3都等于0，则bc_f3等于0；如果min_f3等于0或1，则bc_f3等于1，只需要存储min_f3的4个1bit值bin_f3_mbk*；如果min_f4等于0或1，则bc_f4等于1，只需要存储min_f4的4个1bit值bin_f4_pxl*；如果bc_f3与bc_f4的4个值其中有大于1的，则需要计算出各自对应4个节点最小值树的zero_idx，其中，zero_idx可以如图12所示。
具体的，可以如图13所示，依次求出4个4x4块(sbk0，sbk1，sbk2，sbk3)的最小值min_f2，
sbk0_min_f2,sbk1_min_f2,sbk2_min_f2,sbk3_min_f2。然后，按照上述方法如图13所示，生成新的最小值树与位宽树，得到min_f1和4个min_f2。
同时，根据min_f2计算bc_f2，该bc_f2没有约束限制，取值范围0～8，15，其中，0代表min_f2的4个值都为0，15代表该16x4内像素都等于min_f1。当bc_f2等于1，同样要写入4个1bit值bin_f2_sbk*，当bc_f2大于1，小于15时，同样要写入zero_idx_f2和三个bins_f2_idx*。
S3：TEXT写入格式
压缩后，TEXT写入内存的格式可以如下表2所示：
表2
S4：LIST写入格式：
每个mb的LIST信息占用64bits，格式如下表3所示：
表3
在本说明书中，诸如第一和第二这样的形容词仅可以用于将一个元素或动作与另一元素或动作进行区分，而不必要求或暗示任何实际的这种关系或顺序。在环境允许的情况下，参照元素或部件或步骤(等)不应解释为局限于仅元素、部件、或步骤中的一个，而可以是元素、部件、或步骤中的一个或多个等。
图14为本申请实施例提供的一种视频帧处理方法。虽然下文描述流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。如图14所示，所述方法包括：
步骤1401：获取重建帧；
步骤1402：计算所述重建帧中各个像素值与最小像素值之间的第一差值；
步骤1403：计算所述重建帧中最小像素值的第一位宽和所述重建帧中各个像素值的位宽与所述第一位宽之间的第二差值；
步骤1404：存储所述第一差值和第二差值至内存中。
具体的，在存储所述第一差值和第二差值之后，可以从所述内存中读取所述第一差值和第二差值；根据所述第一差值和所述第二差值，恢复出所述重建帧。即，基于差值可以实现对重建帧的恢复。
上述重建帧可以是原始帧数据划分为多个重建帧的，具体的，获取重建帧，可以包括：获取原始帧数据；将所述原始帧数据进行顺序切分，得到多个重建帧。
在实现的时候，步骤1403计算所述重建帧中最小像素值的第一位宽和所述重建帧中各个像素值的位宽与所述第一位宽之间的第二差值，可以包括：
S1：将所述重建帧中最小像素值转换为二进制值；
S2：将二进制值的位数作为所述第一位宽；
S3：将所述重建帧中各个像素值转换为二进制值；
S4：将各个二进制值的位数，与所述第一位宽做差值运算，得到多个第二差值。
以一个具体实例进行说明，可以包括如下步骤：
步骤1：获取重建帧；
步骤2：将所述重建帧按照顺序划分为多个4*4的像素块；
步骤3：计算所述多个4*4的像素块中各个4*4的像素块的最小值树和位宽树；
步骤4：根据所述各个4*4的像素块的最小值树和位宽树，计算得到所述重建帧的最小值树和位宽树；
步骤5：将所述重建帧的最小值树和位宽树写入内存中。
在上例中，通过将重建帧按照顺序划分为多个4*4的像素块，然后计算得到多个4*4的像素块中各个4*4的像素块的最小值树和位宽树，再计算得到；重建帧的最小值树和位宽树，并将其写入到内存中，从而实现了对重建帧的压缩处理，因为是压缩后的数据，从而可以使得在编解码过程中，可以减少带宽需求。
具体的，在上述步骤3中，计算所述多个4*4的像素块中各个4*4的像素块的最小值树，可以包括：
S1：将当前的4*4的像素块划分为4个2*2的像素块；
S2：确定各个2*2的像素块中的最小像素值，得到4个像素值；
S3：将所述4个像素值中最小取值作为4*4的像素块的最小值；
S4：将所述4个2*2的像素块分别减去对应的2*2像素块的最小值，并确定减去最小值后各个2*2的像素块中的最小像素值，得到所述最小值树。
S5：确定将所述4个2*2的像素块分别减去所述最小值后，各个2*2的像素块中的最大值；
S6：将各个2*2的像素块中的最大值转换为二进制；
S7：将各个2*2的像素块中的最大值转换为二进制后的位数，作为位宽，得到位宽树。
其中，还可以为最小值的位宽设置如下约束条件：
1)最小值的位宽不小于各个2*2的像素块中的最大值中的极大值的位宽减1；
2)各个2*2的像素块中的最大值的位宽不小于最小值的位宽减2。
上述重建帧可以是16*4的像素帧，当然，在实际实现的时候，也可以是其它大小的像素帧，本申请对此不作限定，可以根据实际需要选择重建帧的大小。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种视频帧处理装置，如下面的实施例所述。由于视频帧处理装置解决问题的原理与视频帧处理方法相似，因此视频帧处理装置的实施可以参见视频帧处理方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。图15是本发明实施例的视频帧处理装置的一种结构框图，如图15所示，可以包括：获取模块1501、第一计算模块1502、第二计算模块1503和存储模块1505，下面对该结构进行说明。
获取模块1501，用于获取重建帧；
第一计算模块1502，用于计算所述重建帧中各个像素值与最小像素值之间的第一差值；
第二计算模块1503，用于计算所述重建帧中最小像素值的第一位宽和所述重建帧中各个像素值的位宽与所述第一位宽之间的第二差值；
存储模块1504，用于存储所述第一差值和第二差值至内存中。
在一个实施方式中，上述装置还可以包括：读取模块，用于在存储所述第一差值和第二差值之后，从所述内存中读取所述第一差值和第二差值；恢复模块，用于根据所述第一差值和所述第二差值，恢复出所述重建帧。
在一个实施方式中，获取模块1501可以包括：获取单元，用于获取原始帧数据；切分单元，用于将所述原始帧数据进行顺序切分，得到多个重建帧。
在一个实施方式中，第二计算模块1503可以包括：第一转换单元，用于将所述重建帧中最小像素值转换为二进制值；生成单元，用于将二进制值的位数作为所述第一位宽；第二转换单元，用于将所述重建帧中各个像素值转换为二进制值；计算单元，用于将各个二进制值的位数，与所述第一位宽做差值运算，得到多个第二差值。
在另外一个实施例中，还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。
在另外一个实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。
从以上的描述中，可以看出，本发明实施例实现了如下技术效果通过计算重建帧中各个像素值与最小像素值之间的第一差值，计算重建帧中最小像素值的第一位宽和所述重建帧中各个像素值的位宽与所述第一位宽之间的第二差值，并存储第一差值和第二差值至内存中，而不是存储重建帧本身，从而可以使得在编解码过程中，可以减少带宽需求。
虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。
上述实施例阐明的装置或模块，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。当然，也可以将实现某功能的模块由多个子模块或子单元组合实现。
本申请中所述的方法、装置或模块可以以计算机可读程序代码方式实现控制器按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
本申请所述装置中的部分模块可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的硬件的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，也可以通过数据迁移的实施过程中体现出来。该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，移动终端，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本申请的全部或者部分可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、移动通信终端、多处理器系统、基于微处理器的系统、可编程的电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。
Claims (10)
1.一种视频帧处理方法，其特征在于，包括：
获取重建帧；
计算所述重建帧中各个像素值与最小像素值之间的第一差值；
计算所述重建帧中最小像素值的第一位宽和所述重建帧中各个像素值的位宽与所述第一位宽之间的第二差值；
存储所述第一差值和第二差值至内存中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在存储所述第一差值和第二差值之后，所述方法还包括：
从所述内存中读取所述第一差值和第二差值；
根据所述第一差值和所述第二差值，恢复出所述重建帧。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取重建帧，包括：
获取原始帧数据；
将所述原始帧数据进行顺序切分，得到多个重建帧。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述重建帧中最小像素值的第一位宽和所述重建帧中各个像素值的位宽与所述第一位宽之间的第二差值，包括：
将所述重建帧中最小像素值转换为二进制值；
将二进制值的位数作为所述第一位宽；
将所述重建帧中各个像素值转换为二进制值；
将各个二进制值的位数，与所述第一位宽做差值运算，得到多个第二差值。
5.一种视频帧处理装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取重建帧；
第一计算模块，用于计算所述重建帧中各个像素值与最小像素值之间的第一差值；
第二计算模块，用于计算所述重建帧中最小像素值的第一位宽和所述重建帧中各个像素值的位宽与所述第一位宽之间的第二差值；
存储模块，用于存储所述第一差值和第二差值至内存中。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：
读取模块，用于在存储所述第一差值和第二差值之后，从所述内存中读取所述第一差值和第二差值；
恢复模块，用于根据所述第一差值和所述第二差值，恢复出所述重建帧。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括：
获取单元，用于获取原始帧数据；
切分单元，用于将所述原始帧数据进行顺序切分，得到多个重建帧。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二计算模块包括：
第一转换单元，用于将所述重建帧中最小像素值转换为二进制值；
生成单元，用于将二进制值的位数作为所述第一位宽；
第二转换单元，用于将所述重建帧中各个像素值转换为二进制值；
计算单元，用于将各个二进制值的位数，与所述第一位宽做差值运算，得到多个第二差值。
9.一种终端设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述指令被执行时实现权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
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