CN111683253A - 一种参数集解码方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种参数集解码方法及装置，包括：获取待解码的参数集数据；所述参数集数据为压缩后的视频编码文件中的数据；通过状态机对所述参数集数据的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据；将所述状态机在对应的状态下输出的所述解码数据保存至对应的寄存器。这样，通过基于硬件逻辑实现的状态机，控制参数集数据的解码过程，然后将解码数据存储至寄存器中，能够避免处理器资源的浪费，以及提升参数集解码的速度。

Description

一种参数集解码方法及装置
技术领域
本申请涉及数据处理技术领域，特别涉及一种参数集解码方法及装置。
背景技术
在视频解码中，参数集是一个十分重要的概念，参数集中包括了例如视频帧数、视频大小、参考帧数目等图像信息，在进行视频编码时将参数集进行压缩后存储。在解码时，解码器需要最先解析参数集的内容，以便后面解码视频时使用。
在现有技术中，参数集解析技术通常是软解，在解码器中加入一个处理器或者MCU(即Microcontroller Unit，微控制单元)，通过软件算法解析码流中的参数集，传递给后面的解码使用，这种方式需要额外消耗处理器资源，而且软解的解析速度也是制约视频解码器的性能瓶颈。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种参数集解码方法及装置，能够避免处理器资源的浪费，以及提升参数集解码的速度。其具体方案如下：
第一方面，本申请公开了一种参数集解码方法，包括：
获取待解码的参数集数据；所述参数集数据为压缩后的视频编码文件中的数据；
通过状态机对所述参数集数据的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据；其中，所述状态机基于硬件逻辑实现；
将所述状态机在对应的状态下输出的所述解码数据保存至对应的寄存器。
可选的，通过状态机对所述参数集数据的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据，包括：
通过状态机对所述参数集数据的解码过程进行控制；其中，所述状态机依次进入对应的状态，在不同的状态下控制相应部分的所述参数集数据的数据解码过程。
可选的，所述获取待解码的参数集数据，包括：
获取待解码的参数集数据；所述参数集数据为基于H.264视频编码标准对视频数据编码得到的编码数据中的参数集数据。
可选的，所述通过状态机对所述参数集数据的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据，包括：
通过序列参数集状态机对序列参数集的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据。
可选的，所述通过状态机对所述参数集数据的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据，包括：
通过图像参数集状态机对图像参数集的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据。
可选的，所述参数集解码方法，还包括：
根据预设视频编码协议实现所述状态机。
可选的，所述根据预设视频编码协议实现所述状态机，包括：
基于Verilog硬件编程语言实现所述状态机。
第二方面，本申请公开了一种参数集解码装置，包括：
数据获取模块，用于获取待解码的参数集数据；所述参数集数据为压缩后的视频编码文件中的数据；
状态机，用于对所述参数集数据的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据；其中，所述状态机基于硬件逻辑实现；
寄存器，用于存储所述状态机在对应的状态下输出的所述解码数据。
可选的，所述数据获取模块，具体用于获取待解码的参数集数据；所述参数集数据为基于H.264视频编码标准对视频数据编码得到的编码数据中的参数集数据。
可选的，所述状态机包括序列参数集状态机，用于对序列参数集的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据；所述状态机包括图像参数集状态机，用于对图像参数集的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据。
可见，本申请获取待解码的参数集数据；所述参数集数据为压缩后的视频编码文件中的数据；通过状态机对所述参数集数据的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据；其中，所述状态机基于硬件逻辑实现；将所述状态机在对应的状态下输出的所述解码数据保存至对应的寄存器。这样，通过基于硬件逻辑实现的状态机，控制参数集数据的解码过程，然后将解码数据存储至寄存器中，能够避免处理器资源的浪费，以及提升参数集解码的速度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请公开的一种参数集解码方法流程图；
图2为本申请公开的一种具体的参数集解码方法流程图；
图3为本申请公开的一种序列参数集状态机示意图；
图4为本申请公开的一种图像参数集状态机示意图；
图5为本申请公开的一种参数集解码装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在现有技术中，参数集解析技术通常是软解，在解码器中加入一个处理器或者MCU，通过软件算法解析码流中的参数集，传递给后面的解码使用，这种方式需要额外消耗处理器资源，而且软解的解析速度也是制约视频解码器的性能瓶颈。为此，本申请提供了一种参数集解码方案，避免处理器资源的浪费，以及提升参数集解码的速度。
参见图1所示，本申请实施例公开了一种参数集解码方法，包括：
步骤S11：获取待解码的参数集数据；所述参数集数据为压缩后的视频编码文件中的数据。
步骤S12：通过状态机对所述参数集数据的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据；其中，所述状态机基于硬件逻辑实现。
在具体的实施方式中，本实施例可以通过状态机对所述参数集数据的解码过程进行控制；其中，所述状态机依次进入对应的状态，在不同的状态下控制相应部分的所述参数集数据的数据解码过程。
也即，状态机在不同的状态下处理不同部分的所述参数集数据，在获取到参数集数据后，状态机依次进入不同的状态，每个状态下实现了对应部分参数集数据的解码流程，在不同的状态下控制相应部分的所述参数集数据的数据解码过程，以实现参数集数据的解码。
进一步的，本申请实施例可以根据预设视频编码协议实现所述状态机。
也即，本申请实施例可以根据预设编码协议设计状态机的状态，从而实现所述状态机。
具体的，可以基于Verilog硬件编程语言实现所述状态机。
需要指出的是，本实施例采用的硬件编程语言包括但不限于Verilog。
步骤S13：将所述状态机在对应的状态下输出的所述解码数据保存至对应的寄存器。
在具体的实施方式中，本实施例可以根据状态机在不同状态下输出的解码数据部署相应数量的寄存器，以保存对应的解码数据。
可见，本申请实施例获取待解码的参数集数据；所述参数集数据为压缩后的视频编码文件中的数据；通过状态机对所述参数集数据的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据；其中，所述状态机基于硬件逻辑实现；将所述状态机在对应的状态下输出的所述解码数据保存至对应的寄存器。这样，通过基于硬件逻辑实现的状态机，控制参数集数据的解码过程，然后将解码数据存储至寄存器中，能够避免处理器资源的浪费，以及提升参数集解码的速度。
参见图2所示，本申请实施例公开了一种具体的参数集解码方法，包括：
步骤S21：获取待解码的参数集数据；所述参数集数据为基于H.264视频编码标准对视频数据编码得到的编码数据中的参数集数据。
其中，H.264也称AVC(Advanced Video Coding)，是目前最为主流的视频编码标准。在H.264视频编码标准中，有序列参数集SPS(即Sequence Paramater Set)和图像参数集PPS(即pic_parameter_set)两种参数集元素，SPS主要保存一组编码视频序列的全局参数；PPS对应的是一个序列中某一幅图像或某几幅图像的参数。SPS和PPS类似于数据结构体，内部保存了视频的很多参数信息，视频编码时将这些数据结构体进行压缩后存储。在视频进行编码后，压缩后的视频文件中最开始的两块数据就是SPS和PPS，因此，在解码时，解码器需要最先解析出SPS和PPS的内容，以便后面解码视频时使用。
步骤S22：通过序列参数集状态机对序列参数集的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据。
在具体的实施方式中，SPS参数集的解码实现包括一个序列参数集状态机，和19个寄存器，序列参数集状态机用于SPS的解码过程控制，寄存器用于保存解码出的信息值。
例如，参见图3所示，图3为本实施例公开的一种序列参数集状态机示意图。对于SPS参数集的解码，在获取到待解码的参数集数据后，状态机从IDLE状态首先进入FixedHeader状态，在该状态下解析出SPS中几个固定的头信息，一共有6个值，直接从编码码流中获取数据保存在6个寄存器中；之后进入Level IDC状态，这里直接从编码码流中读取SPS的level_idc数据，也即视频编码的比特流所遵循的级别，为一些固定的数值，与视频的采样率有关，保存到1个寄存器中；之后进入SPS ID状态，解析SPS_ID，需要将码流中的数据进行哥伦布解码后保存到1个寄存器中；之后进入log2_max_frame_num_minus4状态，解析最大的frame_num数，需要将码流中的数据进行哥伦布解码后保存到1个寄存器中；之后进入POC(即Picture order count，图像序列号，标识图像的播放顺序)type状态，解析视频的POC信息，需要将码流中的数据进行哥伦布解码后保存到1个寄存器中；之后进入log2_max_POC_cnt_type状态，解码最大的POC数，需要将码流中的数据进行哥伦布解码后保存到1个寄存器中；之后进入num_ref_frames状态，解析参考帧的长度，也是通过哥伦布解码码流数据，保存到1个寄存器中；之后进入gaps_in_frame_num_value_allowed_flag状态，解析出参考帧数目的标志，直接从码流中获取1bit的数据，保存到1个寄存器中；之后的两个状态pic_width_in_mbs_minus1和pic_hight_in_map_units_minus1分别解析出视频图像的宽和高，即分辨率信息，需要通过哥伦布解码码流，分别保存到2个寄存器中；之后进入frame_mbs_only_flag_2_frame_cropping_flag状态，解码宏块的编码方式，直接从码流中读取1个bit，保存到1个寄存器中；之后进入direct_8x8_inference_flag状态，解码B帧的预测方式，直接从码流中读取1个bit，保存到1个寄存器中；之后进入frame_crop_flag状态，解析出图像帧是否进行裁剪，直接从码流中读取1个bit，保存到1个寄存器中；之后进入vui_parameter_present_flag状态，解析出参数集是否包含vui(即VideoUsabilityInformation，视频可用性信息)信息的标志，直接从码流中读取1个bit，保存到1个寄存器中；最后进入rbsp_trailing状态，这里没有实际信息解析，在每部分解码完成后需要字节对齐，这部分判断是否对齐，若不对齐进行补零操作。SPS参数集的解码过程共需要19个寄存器来保存SPS中的若干参数值，这些寄存器中保存的值十分重要，例如参考帧数目、图像分辨率等，在后面解码视频数据时会使用。
步骤S23：通过图像参数集状态机对图像参数集的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据。
在具体的实施方式中，PPS参数集的解码实现包括一个图像参数集状态机，和15个寄存器，图像参数集状态机用于PPS的解码过程控制，寄存器用于保存解码出的信息值。
例如，参见图4所示，图4为本实施例公开的一种图像参数集状态机示意图。对于PPS参数集的解码，在获取到待解码的参数集数据后，状态机从IDLE状态首先进入PPS ID状态，解析PPS_ID，需要将码流中的数据进行哥伦布解码后保存到1个寄存器中；之后进入SPSID状态，PPS中还会包含一次SPS ID信息，因此需要再解析一次SPS_ID，需要将码流中的数据进行哥伦布解码后保存到1个寄存器中；之后进入entropy_coding_mode_flag状态，解析熵编码方式，直接从编码码流中获取1bit数据，保存到1个寄存器中；之后进入POC_present_flag状态，解析与图像顺序数相关的语法元素，直接从编码码流中获取1bit数据，保存到1个寄存器中；之后进入num_slice_groupes_minus1状态，解析图像的条带组数，通过哥伦布解码码流数据，保存到1个寄存器中；之后进入num_ref_idx_l0/l1_active_minus1状态，分别解析前向和后向参考帧队列的长度，需要通过哥伦布解码码流数据，保存到2个寄存器中；之后进入weight_pred_flag/weight_bipred_idc状态，解析在B、P、SP片中是否进行加权预测，直接从码流中获取1bit、2bit，分别保存到2个寄存器中；之后进入pic_init_qp/qp_minus26状态，解析初始QP(即Quantization Parameter，量化参数，用于视频解码反量化过程时使用)值，需要通过哥伦布解码码流数据，保存到2个寄存器中；之后进入chroma_qp_index_offset状态，解析色度分量的QP偏移值，通过哥伦布解码码流数据，保存到1个寄存器中；之后进入deblocking_filter_flag状态，解析去块滤波的标识值，直接从码流中获取1bit数据保存到1个寄存器中；之后进入constrained_intra_pred_flag状态，解析帧内编码的宏块预测行为，直接从码流中获取1bit数据保存到1个寄存器中；之后进入redundant_pic_cnt_present_flag状态，表示码流中是否包含冗余元素，直接从码流中获取1bit数据保存到1个寄存器中；最后进入rbsp_trailing状态，作用与SPS中相同。PPS参数集的解码过程共需要15个寄存器来保存PPS中的若干参数值，同样，这些参数值在后续的解码过程中需要使用。
需要指出的是，SPS和PPS参数集是在视频解码过程中最优先解析的部分，两个参数集中包含了编码视频的参考帧数目、图像长宽、QP值等重要信息，这些参数值需要优先解析，才能再后续解析图像数据时正确使用。
本实施例根据基于H.264视频编码标准设计实现所述图像参数集状态机和所述序列参数集状态机。
步骤S24：将所述状态机在对应的状态下输出的所述解码数据保存至对应的寄存器。
可见，本申请实施例的参数集解码设计，基于硬件逻辑实现，通过状态机的方式取代传统软件解码中的函数跳转，控制整个解码过程，总共需要部署34个寄存器，硬件逻辑资源使用很低，解码速度相对软件解码提升明显。
参见图5所示，本申请实施例公开了一种参数集解码装置，包括：
数据获取模块11，用于获取待解码的参数集数据；所述参数集数据为压缩后的视频编码文件中的数据；
状态机12，用于对所述参数集数据的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据；其中，所述状态机基于硬件逻辑实现；
寄存器13，用于存储所述状态机在对应的状态下输出的所述解码数据。
可见，本申请实施例获取待解码的参数集数据；所述参数集数据为压缩后的视频编码文件中的数据；通过状态机对所述参数集数据的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据；其中，所述状态机基于硬件逻辑实现；将所述状态机在对应的状态下输出的所述解码数据保存至对应的寄存器。这样，通过基于硬件逻辑实现的状态机，控制参数集数据的解码过程，然后将解码数据存储至寄存器中，能够避免处理器资源的浪费，以及提升参数集解码的速度。
其中，所述数据获取模块11，具体用于获取待解码的参数集数据；所述参数集数据为基于H.264视频编码标准对视频数据编码得到的编码数据中的参数集数据。
并且，所述状态机12对所述参数集数据的解码过程进行控制的过程，具体为所述状态机依次进入对应的状态，在不同的状态下控制相应部分的所述参数集数据的数据解码过程。
所述状态机12包括序列参数集状态机，用于对序列参数集的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据；
所述状态机12包括图像参数集状态机，用于对图像参数集的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据。
进一步的，状态机12为根据预设视频编码协议实现的状态机，并且，为基于Verilog硬件编程语言实现的状态机。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本申请所提供的一种参数集解码方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种参数集解码方法，其特征在于，包括：
获取待解码的参数集数据；所述参数集数据为压缩后的视频编码文件中的数据；
通过状态机对所述参数集数据的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据；其中，所述状态机基于硬件逻辑实现；
将所述状态机在对应的状态下输出的所述解码数据保存至对应的寄存器。
2.根据权利要求1所述的参数集解码方法，其特征在于，所述通过状态机对所述参数集数据的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据，包括：
通过状态机对所述参数集数据的解码过程进行控制；其中，所述状态机依次进入对应的状态，在不同的状态下控制相应部分的所述参数集数据的数据解码过程。
3.根据权利要求1所述的参数集解码方法，其特征在于，所述获取待解码的参数集数据，包括：
获取待解码的参数集数据；所述参数集数据为基于H.264视频编码标准对视频数据编码得到的编码数据中的参数集数据。
4.根据权利要求3所述的参数集解码方法，其特征在于，所述通过状态机对所述参数集数据的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据，包括：
通过序列参数集状态机对序列参数集的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据。
5.根据权利要求3所述的参数集解码方法，其特征在于，所述通过状态机对所述参数集数据的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据，包括：
通过图像参数集状态机对图像参数集的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据。
6.根据权利要求1至5任一项所述的参数集解码方法，其特征在于，还包括：
根据预设视频编码协议实现所述状态机。
7.根据权利要求6所述的参数集解码方法，其特征在于，所述根据预设视频编码协议实现所述状态机，包括：
基于Verilog硬件编程语言实现所述状态机。
8.一种参数集解码装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取待解码的参数集数据；所述参数集数据为压缩后的视频编码文件中的数据；
状态机，用于对所述参数集数据的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据；其中，所述状态机基于硬件逻辑实现；
寄存器，用于存储所述状态机在对应的状态下输出的所述解码数据。
9.根据权利要求8所述的参数集解码装置，其特征在于，
所述数据获取模块，具体用于获取待解码的参数集数据；所述参数集数据为基于H.264视频编码标准对视频数据编码得到的编码数据中的参数集数据。
10.根据权利要求8所述的参数集解码装置，其特征在于，
所述状态机包括序列参数集状态机，用于对序列参数集的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据；
所述状态机包括图像参数集状态机，用于对图像参数集的解码过程进行控制，以得到对应的解码数据。
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