CN111836050B - 一种视频编码中绝对变换差和的计算方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种视频编码中绝对变换差和的计算方法及装置，包括：采集当前图像，获得当前图像块矩阵，基于当前图像块矩阵获得当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵，并存储；获取预测参数，根据预测参数获得预测图像，以获得预测图像块矩阵，再基于预测图像块矩阵获得预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵，或者，基于预测参数直接计算出预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵；将预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵与当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵相减得到残差数据矩阵；基于残差数据矩阵获得所述残差数据矩阵的多个绝对值变换差；将各个绝对值变换差进行累加，以获得基于残差数据矩阵的绝对变换差和值。本发明方法的功耗较低。
Description
技术领域
本发明涉及视频编码技术领域，特别涉及一种视频编码中绝对变换差和的计算方法及装置。
背景技术
为了便于视频文件的传输，一般会先对视频文件进行视频编码和压缩，再进行传输。其中，视频编码包括多种模式，并且，采用不同的编码模式所编码的视频文件，其最终的显示效果也不同。因此，为了保证视频文件的最终显示效果，在对视频文件进行编码之前，需要对多种编码模式进行判别，以选择出最合适视频文件的编码模式。其中，编码模式的判别方法一般包括：率失真优化方法和基于绝对变换差和(Sum of absolute transformeddifference，SATD)判别法。但是，在利用率失真优化方法判别编码模式时，需要对每一个备选的编码模式执行实际编码操作，计算量较大，因此通常会基于SATD法来判决编码模式。
相关技术中，基于SATD判别编码模式的方法为：
JSATD＝SATD+λSATDRh (1)
SATD＝|H-1(P-C)H| (2)
其中，JSATD为代价，
λ为拉格朗日系数，Rh为与编码模式及运动矢量相关的率；H为哈达玛变换矩阵，P为备选编码模式对应的预测值，C为当前图像对应的当前值。当基于某一编码模式计算出的所述JSATD值最小时，将所述某一编码模式确定为最优编码模式。
但是，相关技术中在基于SATD判决编码模式时，计算SATD所消耗的功耗较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种视频编码中绝对变换差和的计算方法及装置，以解决相关技术中计算绝对变换差和时功耗较高的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种视频编码中绝对变换差和的计算方法，所述方法包括：
采集当前图像，获得当前图像块矩阵，基于所述当前图像块矩阵获得当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵，并存储；
获取预测参数，根据所述预测参数获得预测图像，以获得预测图像块矩阵，再基于所述预测图像块矩阵获得预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵，或者，基于所述预测参数直接计算出预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵；
将预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵与当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵相减，得到残差数据矩阵；
基于所述残差数据矩阵获得所述残差数据矩阵的多个绝对值变换差；
将各个绝对值变换差进行累加，以获得基于所述残差数据矩阵的绝对变换差和值。
可选的，基于所述当前图像块矩阵获得当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵的方法包括：
利用哈达玛变换电路对所述当前图像块矩阵进行哈达玛变换，以得到当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵。
可选的，基于所述预测图像块矩阵获得预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵的方法包括：利用哈达玛变换电路对所述预测图像块矩阵进行哈达玛变换，以得到预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵；
以及，基于所述预测参数直接计算出预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵的方法包括：基于所述预测参数直接进行预测哈达玛部分变换，以得到预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵。
可选的，所述哈达玛变换电路包括依次连接的一维哈达玛变换子模块、转置子模块以及一维部分哈达玛变换子模块；
其中，所述一维哈达玛变换子模块用于对矩阵执行一维哈达玛变换操作，以得到矩阵的一维哈达玛变换矩阵；所述转置子模块用于对所述矩阵的一维哈达玛变换矩阵执行转置操作，以得到所述矩阵的转置一维哈达玛变换矩阵；所述一维部分哈达玛变换子模块用于对所述矩阵的转置一维哈达玛变换矩阵，执行一维部分哈达玛变换操作，以得到图像块的哈达玛部分变换矩阵。
可选的，所述一维哈达玛变换子模块与所述一维部分哈达玛变换子模块均由多个偏置蝶形运算单元构成，以及，所述一维哈达玛变换子模块中偏置蝶形运算单元的数量大于所述一维部分哈达玛变换子模块中偏置蝶形运算单元的数量；
其中，所述偏置蝶形运算单元包括用于执行加法操作的加法运算器，以及用于执行减法操作的减法运算器，所述偏置蝶形运算单元用于执行蝶形运算，所述多个偏置蝶形运算单元用于执行多级蝶形运算，以对矩阵执行一维哈达玛变换操作或者一维部分哈达玛变换操作；
以及，所述减法运算器中还包括偏置器，用于偏置所述减法运算器的运算结果。
可选的，所述偏置器的偏置值为二的整数次幂或者二的整数次幂的相反数。
可选的，所述偏置器的偏置值为32。
可选的，对所述当前图像块矩阵进行哈达玛变换的方法包括：
对所述当前图像块矩阵进行一维哈达玛变换，以得到所述当前图像块矩阵的一维哈达玛变换矩阵；
转置所述当前图像块矩阵的一维哈达玛变换矩阵，得到所述当前图像块矩阵的转置一维哈达玛变换矩阵；
对所述当前图像块矩阵的转置一维哈达玛变换矩阵进行一维部分哈达玛变换，以得到当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵。
可选的，对所述预测图像块矩阵进行哈达玛变换的方法包括：
对所述预测图像块矩阵进行一维哈达玛变换，以得到所述预测图像块矩阵的一维哈达玛变换矩阵；
转置所述预测图像块矩阵的一维哈达玛变换矩阵，得到所述预测图像块矩阵的转置一维哈达玛变换矩阵；
对所述预测图像块矩阵的转置一维哈达玛变换矩阵进行一维部分哈达玛变换，以得到预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵。
可选的，基于所述残差数据矩阵获得所述残差数据矩阵的多个绝对值变换差的方法包括：
取残差数据矩阵每一行中奇元素的绝对值与其右侧相邻的偶元素的绝对值两者之间较大值，并进行增益，以得到所述残差数据矩阵对应的多个绝对值变换差。
可选的，所述增益的倍数为2倍。
进一步地，为解决上述技术问题，本发明还提供一种视频编码中绝对变换差和的计算装置，所述装置包括：
采集模块，用于采集当前图像，以获得当前图像块矩阵；
参数获取模块，用于获取预测参数；
预测模块，用于根据所述预测参数获得预测图像，以获得预测图像块矩阵；
哈达玛变换电路，用于基于所述当前图像块矩阵获得当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵，以及，基于所述预测图像块矩阵获得预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵；
预测哈达玛变换模块，用于基于所述预测参数直接计算出预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵；
存储模块，用于存储所述当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵；
减法器，用于将预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵与当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵相减，得到残差数据矩阵；
计算模块，用于基于所述残差数据矩阵获得所述残差数据矩阵的多个绝对值变换差；
累加模块，用于将各个绝对值变换差进行累加，以获得基于所述残差数据矩阵的绝对变换差和值。
可选的，所述哈达玛变换电路还用于对所述当前图像块矩阵进行哈达玛变换，以得到当前图像的哈达玛部分变换矩阵，以及对所述预测图像块矩阵进行哈达玛变换，以得到预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵；
所述预测哈达玛变换模块还用于基于所述预测参数直接进行预测哈达玛部分变换，以得到预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵。
可选的，所述哈达玛变换电路包括依次连接的一维哈达玛变换子模块，转置子模块以及一维部分哈达玛变换子模块；
其中，所述一维哈达玛变换子模块用于对矩阵执行一维哈达玛变换操作，以得到矩阵的一维哈达玛变换矩阵；所述转置子模块用于对所述矩阵的一维哈达玛变换矩阵执行转置操作，以得到所述矩阵的转置一维哈达玛变换矩阵；所述一维部分哈达玛变换子模块用于对所述矩阵的转置一维哈达玛变换矩阵，执行一维部分哈达玛变换操作，以得到图像块的哈达玛部分变换矩阵。
可选的，所述一维哈达玛变换子模块与所述一维部分哈达玛变换子模块均由多个偏置蝶形运算单元构成，以及，所述一维哈达玛变换子模块中偏置蝶形运算单元的数量大于所述一维部分哈达玛变换子模块中偏置蝶形运算单元的数量；
其中，所述偏置蝶形运算单元包括用于执行加法操作的加法运算器，以及用于执行减法操作的减法运算器，所述偏置蝶形运算单元用于执行蝶形运算，所述多个偏置蝶形运算单元用于执行多级蝶形运算，以对矩阵执行一维哈达玛变换操作或者一维部分哈达玛变换操作；
以及，所述减法运算器中还包括偏置器，所述偏置器用于偏置所述减法运算器的运算结果。
可选的，所述偏置器的偏置值为二的整数次幂或者二的整数次幂的相反数。
可选的，所述偏置器的偏置值为32。
由上述方法可知，本实施例提供的视频编码中绝对变换差和的计算方法中，在获得当前图像块矩阵和预测图像块矩阵之后，是先对当前图像块矩阵和预测图像块矩阵分别执行哈达玛变换，之后，才获得残差数据矩阵的，也即是，本申请中是先哈达玛变换，后执行相减步骤。
具体而言，本实施例中，由于当前图像块矩阵中的元素值与预测图像块矩阵中的元素值一般为较大的正数，因此在对当前图像块矩阵或预测图像块矩阵执行哈达玛变换的过程中，利用加法运算器执行完加法操作之后，所得的运算结果一般都为正数，则当加法运算器在执行信号翻转时，需要翻转的位数较少，从而可以在一定程度上避免加法运算器中出现的高翻转现象，降低了功耗。同时，在相关技术中，减法运算器执行完减法操作之后，所获得的运算结果为零均值，因此减法运算器在多次的计算过程中需要执行大量信号的翻转。而本实施例中，所述减法运算器内设置的偏置器可以将所述减法操作获得的运算结果均值从零偏移至非零值，从而可以在一定程度上避免减法运算器中出现的高翻转现象，降低了功耗。
此外，由于本申请中是独立对预测图像块矩阵执行哈达玛变换的，而不同编码模式对应的预测图像之间具有一定的相关性，则，本发明中在对不同编码模式对应的预测图像块矩阵进行哈达玛变换时，可以复用一部分的哈达玛变换结果，无需每一次都进行完整的哈达玛变换。而背景技术中，是对预测图像与当前图像相减所得的残差矩阵执行哈达玛变换，而当不同编码模式对应的预测图像与当前图像相减时，会破坏所述不同编码模式对应的预测图像之间的相关性，也即，最后所得的残差矩阵之间不具备相关性。因此，背景技术中在判别不同的编码模式时，需要对每一种编码模式的残差矩阵都执行完整的哈达玛变换。则相较于背景技术而言，本实施例中的方法可以大大降低功耗。
附图说明
图1为本发明一实施例的一种视频编码中绝对变换差和的计算方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例的偏置蝶形运算单元的结构示意图；
图3为本发明一实施例的一维哈达玛变换子模块的结构示意图；
图4为本发明一实施例的一维部分哈达玛变换子模块的结构示意图；
图5为本发明一实施例的一种视频编码中绝对变换差和的计算装置的结构示意图；
图6为本发明一实施例的一种哈达玛变换电路的结构示意图。
具体实施方式
由上述背景技术中公式(2)可知，相关技术中在计算某一备选编码模式的SATD时，具体是利用预测图像矩阵中的预测值减去当前图像矩阵中的当前值，得到残差矩阵，其中，所述预测图像矩阵具体是在所述某一备选编码模式下，根据当前图像预测出的；之后，再对所述残差矩阵执行哈达玛变换，并基于执行完哈达玛变换后的残差矩阵得到该某一模式对应的绝对变换差和值(Sum ofabsolute transformed difference，SATD)，进而基于该SATD值计算出该某一备选编码模式对应的JSATD，以便确定最优编码模式。
其中，相关技术中，对残差矩阵执行哈达玛变换时，一般需要利用加法运算器对残差矩阵中的某两个元素值执行加法操作，以及利用减法运算器对残差矩阵中的某两个元素值执行减法操作，并通过多个加法运算器和多个减法运算器同时对所述残差矩阵中的元素值分别执行加减法操作即可实现对残差矩阵的哈达玛变换。
而在针对不同的编码模式计算SATD时，均需要执行哈达玛变换操作。也即是，在利用哈达玛变换操作判别编码模式的过程中，所述加法运算器需要执行多次加法运算，所述减法运算器也需要执行多次减法运算。具体的，当加法运算器执行完加第一次加法运算时，会获得第一次运算结果，并会利用电平信号表示出该第一次运算结果，以输出。接着，再执行第二次加法运算，获得第二次运算结果，并会翻转电平信号以表示该第二次运算结果，之后再输出该第二次运算结果。以及，减法运算器的运算方式类同，在此不做赘述。
其中，信号的翻转需要消耗一定的功耗，并且，当第一次运算结果和第二次运算结果符号不同，信号翻转时需要翻转较多的位数，会消耗较高的功耗，以及在所述第一次运算结果和第二次运算结果符号不同的基础上，当第一次运算结果和第二次运算结果的绝对值越小时，所需翻转的位数也越多，消耗的功耗也越高。
例如，假设某一加法运算器的第一次运算结果和第二次运算结果分别为符号不同且绝对值均较小的0和-1。其中，0在加法运算器由00000000表示，-1在加法运算器中由11111111表示，并且，信号“0”可以利用低电平指示，信号“1”可以利用高电平指示。则对比第一次运算结果和第二次运算结果，两者的每一位都不同，则在输出第二次运算结果时，第一次运算结果每一位对应的电平信号都需要翻转，需要消耗较高的功耗。
在此基础上，如上所述的残差矩阵中的元素值为：预测图像矩阵中的预测值与当前图像矩阵中的当前值的差值。而一般而言，预测值与当前值相差较小，从而会使得所述残差矩阵中元素值的平均值接近0，以及还会使得所述残差矩阵中元素值的绝对值和方差均较小。则在对上述的残差矩阵执行哈达玛变换的过程中，在利用加法运算器或减法运算器对该残差矩阵中的元素值执行完加法操作或减法操作后，极易出现同一加法运算器或同一减法运算器的前后两次运算结果的符号不同，且绝对值均较小(例如为0或-1)的情况，则此时，所述加法运算器或所述减法运算器在执行信号翻转时，需要翻转的位数较多，功耗较高。
同时，哈达玛变换具体是将空域中分散在各个像素上的能量集中于低频系数，从而会导致残差矩阵中对应高频的残差系数绝对值缩小，同样会引发高翻转问题，消耗较高功耗。
为此，本发明提出了一种低功耗的视频编码中绝对变换差和的计算方法及装置。
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的视频编码中绝对变换差和的计算方法及装置作进一步详细说明。根据下面说明书，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
图1为本发明一实施例的一种视频编码中绝对变换差和的计算方法的流程示意图。如图1所示，所述方法可以包括：
步骤10a、采集当前图像，获得当前图像块矩阵，基于所述当前图像块矩阵获得当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵，并存储。
其中，在本实施例中，需要基于当前图像计算出多个备选编码模式对应的SATD值，以便后续确定出该当前图像对应的最优的编码模式，而在计算每一个编码模式对应的SATD值时，都需要运用到当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵。因此，为了节省计算量，在第一次计算出当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵后，会利用存储模块将其进行存储，以便后续在计算其他编码模式的SATD值时，直接提取该当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵，而无需再重新计算当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵，从而降低了计算量，降低了功耗。
步骤20a、获取预测参数，根据所述预测参数获得预测图像，以获得预测图像块矩阵，再基于所述预测图像块矩阵获得预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵，或者，基于所述预测参数直接获取预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵。
其中，所述预测参数可以为像素参数，所述预测参数可以是SATD计算装置在备选的编码模式下，基于当前图像的像素参数计算得到的。所述备选的编码模式可以为帧间预测编码模式、SKIP预测编码模式或者帧内预测编码模式。
步骤30a、将预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵与当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵相减，得到残差数据矩阵。
步骤40a、基于所述残差数据矩阵获得所述残差数据矩阵的多个绝对值变换差。
步骤50a、将各个绝对值变换差进行累加，以获得基于所述残差数据矩阵的绝对变换差和值。
由上述方法可知，本实施例提供的视频编码中绝对变换差和的计算方法中，在获得当前图像块矩阵和预测图像块矩阵之后，是先对当前图像块矩阵和预测图像块矩阵分别执行哈达玛变换，之后，才获得残差数据矩阵的，也即是，本申请中是先哈达玛变换，后执行相减步骤。
具体而言，本实施例中，由于当前图像块矩阵中的元素值与预测图像块矩阵中的元素值一般为较大的正数，因此在对当前图像块矩阵或预测图像块矩阵执行哈达玛变换的过程中，利用加法运算器执行完加法操作之后，所得的运算结果一般都为正数，则当加法运算器在执行信号翻转时，需要翻转的位数较少，从而可以在一定程度上避免加法运算器中出现的高翻转现象，降低了功耗。同时，在相关技术中，减法运算器执行完减法操作之后，所获得的运算结果为零均值，因此减法运算器在多次的计算过程中需要执行大量信号的翻转。而本实施例中，所述减法运算器内设置的偏置器可以将所述减法操作获得的运算结果均值从零偏移至非零值，从而可以在一定程度上避免减法运算器中出现的高翻转现象，降低了功耗。
此外，由于本申请中是独立对预测图像块矩阵执行哈达玛变换的，而不同编码模式对应的预测图像之间具有一定的相关性，则，本发明中在对不同编码模式对应的预测图像块矩阵进行哈达玛变换时，可以复用一部分的哈达玛变换结果，无需每一次都进行完整的哈达玛变换。而背景技术中，是对预测图像与当前图像相减所得的残差矩阵执行哈达玛变换，而当不同编码模式对应的预测图像与当前图像相减时，会破坏所述不同编码模式对应的预测图像之间的相关性，也即，最后所得的残差矩阵之间不具备相关性。因此，背景技术中在判别不同的编码模式时，需要对每一种编码模式的残差矩阵都执行完整的哈达玛变换。则相较于背景技术而言，本实施例中的方法可以大大降低功耗。
以下，对上述绝对变换差和的计算方法做进一步详细描述：
其中，上述步骤10a中，基于所述当前图像块矩阵获得当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵的方法可以为：利用哈达玛变换电路对所述当前图像块矩阵进行哈达玛变换，从而得到当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵。
所述哈达玛变换电路具体可以包括依次连接的一维哈达玛变换子模块、转置子模块以及一维部分哈达玛变换子模块。
所述一维哈达玛变换子模块主要用于对图像块矩阵执行一维哈达玛变换操作；所述转置子模块主要用于对所述图像块矩阵执行转置操作；所述一维部分哈达玛变换子模块用于对所述图像块矩阵执行一维部分哈达玛变换操作。
其中，所述一维哈达玛变换子模块和所述一维部分哈达玛变换子模块均由多个偏置蝶形运算单元构成。所述偏置蝶形运算单元主要用于执行蝶形运算(也即加减法运算)。
图2为本发明一实施例的偏置蝶形运算单元的结构示意图，如图2所示，所述偏置蝶形运算单元可以包括输入端A1和A2、输出端B1和B2、用于执行加法运算的加法运算器01、用于执行减法运算的减法运算器02以及偏置器(图中未标号)。
其中，所述偏置器设置在所述减法运算器02中，以偏置所述减法运算器的运算结果，从而确保所述减法运算器输出绝对值较大的值，可以避免信号的高翻转，降低功耗。以及，所述偏置器偏置值的取值，与利用该偏置蝶形运算单元执行蝶形运算的矩阵中元素值方差的大小相关，当所述矩阵中元素值的方差较小时，所述偏置值的绝对值应较小，当所述矩阵中元素值的方差较大时，所述偏置值的绝对值应较大。并且，当所述偏置值的绝对值为二的整数次幂时，会消耗较小的功耗，因此，在本发明实施例中，所述偏置值可以为二的整数次幂或者二的整数次幂的相反数，例如，所述偏置值可以为32。
具体而言，可以通过向所述偏置蝶形运算单元输入端A1和A2分别输入元素值，以利用所述加法运算器01对所述输入的元素值执行加法运算，并通过输出端B1输出加法运算结果，以及利用所述减法运算器02对所述输入的元素值执行减法运算，并利用所述偏置器对所述减法运算的运算结果进行偏置，再通过输出端B2输出减法运算结果+偏置值，从而利用所述偏置蝶形运算单元实现蝶形运算。
例如，假设所述输入端A1和输入端A2所输入的值分别为10和11，所述偏置器的偏置值为32，则所述输出端B1所输出的值应为10+11＝21，所述输出端B2所输出的值应为10-11+32＝31。
进一步地，通过多个偏置蝶形运算单元组合，可以实现对矩阵的哈达玛变换或者部分哈达玛变换。
例如，假设所述矩阵为8×8阶矩阵，则图3为本发明一实施例的一维哈达玛变换子模块的结构示意图，图4为本发明一实施例的一维部分哈达玛变换子模块的结构示意图。如图3和图4所示，所述一维哈达玛变换子模块包括三列偏置蝶形运算单元，所述一维部分哈达玛变换子模块中包括两列偏置蝶形运算单元，每一列偏置蝶形运算单元中包括由四个偏置蝶形运算单元，与所述8×8阶矩阵的行数相对应。并且，所述一维哈达玛变换子模块包括输入端H1～H8和输出端G1～G8，所述一维部分哈达玛变换子模块包括输入端H9～H16和输出端G9～G16。
具体的，可以将所述8×8阶矩阵的每一行元素值分别输入至图3所示的一维哈达玛变换子模块的输入端，以对所述8×8阶矩阵的每一行元素值执行三级蝶形运算，并输出相应的三级蝶形运算结果，以由该三级蝶形运算结果组成所述8×8阶矩阵的一维哈达玛变换矩阵，从而通过多组偏置蝶形运算单元，实现对矩阵的哈达玛变换。其中，具体是所述8×8阶矩阵中第N行元素值对应的三级蝶形运算结果，组成所述一维哈达玛变换矩阵的第N行元素值，例如，所述8×8阶矩阵中第一行元素值对应的三级蝶形运算结果，组成所述一维哈达玛变换矩阵的第一行元素值。
以及将所述8×8阶矩阵的每一行元素值分别输入至图4所示的一维部分哈达玛变换子模块中，对所述8×8阶矩阵的每一行元素值执行二级蝶形运算，并输出相应的二级蝶形运算结果，以由该二级蝶形运算结果组成所述8×8阶矩阵的一维部分哈达玛变换矩阵，从而通过多组偏置蝶形运算单元，实现对矩阵的部分哈达玛变换。其中，具体是所述8×8阶矩阵中第N行元素值对应的二级蝶形运算结果，组成所述哈达玛部分变换矩阵的第N行元素值，例如，所述8×8阶矩阵中第一行元素值对应的二级蝶形运算结果组成，所述一维哈达玛变换矩阵的第一行元素值。
则，在上述步骤10a中，利用哈达玛变换电路对所述当前图像块矩阵进行哈达玛变换的方法具体可以为：先利用一维哈达玛变换子模块对所述当前图像块矩阵进行一维哈达玛变换，以得到所述当前图像块矩阵的一维哈达玛变换矩阵。
之后，利用转置子模块转置所述当前图像块矩阵的一维哈达玛变换矩阵，得到所述当前图像块矩阵的转置一维哈达玛变换矩阵。
其中，需要说明的是，所述转置子模块可以为硬连线控制器，通过硬连线方式即可完成转置操作，或者，所述转置子模块也可以包括复用/解复用子模块，以及中间缓存子模块，以实现转置操作。
最后，利用一维部分哈达玛变换子模块对所述当前图像块矩阵的转置一维哈达玛变换矩阵，进行一维部分哈达玛变换，以得到当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵。
以及，在步骤20a中，基于所述预测参数获得预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵的方法可以包括但不限于以下两种：
方式一、先基于所述预测参数生成对应的预测图像，以获得预测图像块矩阵，之后，再基于所述预测图像块矩阵获得预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵。
其中，是利用哈达玛变换电路对所述预测图像块矩阵进行哈达玛变换，以此来获得预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵。
具体方法可以包括：先利用一维哈达玛变换子模块对所述预测图像块矩阵进行一维哈达玛变换，以得到所述预测图像块矩阵的一维哈达玛变换矩阵；
再利用转置子模块转置所述预测图像块矩阵的一维哈达玛变换矩阵，得到所述预测图像块矩阵的转置一维哈达玛变换矩阵；
最后，利用一维部分哈达玛变换子模块对所述预测图像块矩阵的转置一维哈达玛变换矩阵，进行一维部分哈达玛变换，以得到预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵。
方式二、基于所述预测参数直接获取预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵。
其中，主要基于预测参数直接进行预测哈达玛部分变换，以此来获得预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵。
具体方法可以包括：先基于所述预测参数确定出备选编码模式的编码规律，之后，基于该备选模式的编码规律确定出预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵。
需要说明的是，针对不同的编码模式，采用上述两种方式获得预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵时，所消耗的功耗不同。因此，为了降低功耗，针对不同的编码模式，需要采用不同的方式获得预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵。
其中，当编码模式为帧间预测编码模式或者SKIP预测编码模式时，在计算预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵时，采用方式一会消耗较低的功耗。
具体的，由于不同的帧间预测编码模式之间具有一定相关性，从而会使得基于不同帧间预测编码模式计算出的预测图像之间具备相关性，此时当利用哈达玛变换电路对不同帧间预测编码模式对应的预测图像块矩阵进行哈达玛变换时，可以复用一部分的哈达玛变换结果，无需每一次都进行完整的哈达玛变换，从而可以消耗较低的功耗。
而当编码模式为帧内预测编码模式时，在计算预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵时，采用方式二会消耗较低的功耗。
具体的，所述帧内预测编码模式基于编码规律的不同，分为水平预测模式、竖直预测模式、DC预测模式以及平面预测模式。其中，针对水平预测模式而言，在进行预测哈达玛变换时，只需对竖直边界进行竖直预测哈达玛部分变换即可；针对竖直预测模式而言，在进行预测哈达玛变换时，只需对水平边界进行水平预测哈达玛部分变换变换即可；针对DC预测模式和平面预测模式而言，在进行预测哈达玛变换时，基于预测参数可以直接计算出预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵。而若采用方式一中利用哈达玛变换电路的方式，对帧内预测编码模式执行哈达玛变换，由于不同的帧内预测编码模式之间不存在相关性，则需要对每一种帧内预测编码模式都执行完整的哈达玛运算，会消耗大量的功耗。因此，对于帧内预测编码模式而言，采用方式二计算哈达玛变换结果时，可以消耗较低的功耗。
则在本发明实施例中，在计算不同的编码模式对应的预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵之前，会先基于编码模式选择出功耗较低的计算方式，不但节省了功耗，同时还提高了计算效率。
此外，需要说明的是，本发明实施例中，当利用上述方式一计算预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵时，由于是利用哈达玛变换电路对当前图像块矩阵和预测图像块矩阵执行哈达玛变换的，而所述哈达玛变换电路的减法运算器中设置有偏置器，可以偏置所述减法运算器的运算结果，从而可以确保所述减法运算器的运算值的绝对值较大，则避免了信号的高翻转，降低了功耗。
之后，在执行步骤30a，将预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵与当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵相减，得到残差数据矩阵。
其中，需要说明的是，在上述步骤10a中，由于当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵是通过哈达玛变换电路计算得来的，哈达玛变换电路的减法器中的偏置器会对减法运算结果进行偏置，因此，该当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵中一部分元素值为经过偏置后的值。
此时，当步骤20a中是利用方式一计算预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵时，则该预测图像的哈达玛部分变换矩阵中的一部分元素值中也为经过偏置后的值。并且由于预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵，和当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵，是通过同一哈达玛变换电路计算所得，因此，两者中经过偏置后的元素值是相对应的，则在执行步骤30a中的相减操作时，会使两矩阵中经过偏置后的元素值相减，从而可以抵消偏置值，保证了最终计算的到的SATD值不受偏置值的影响，确保了最终计算出的SATD的精确度。
而当步骤20a中利用方式二计算预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵时，由于其并非是利用哈达玛变换电路计算的，因此，所得到的预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵的元素值均没有经过偏置，而由于当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵中一部分元素值为经过偏置后的值，则两者相减后可能会影响残差矩阵的精确度，并最终影响到SATD值。则为了确保最终计算的SATD值不受偏置值的影响，在执行步骤30a前，需要对当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵，或者对预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵进行处理。
其中，对当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵的处理，例如可以为：将所述当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵中，经过偏置的元素值减去所述偏置值；对预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵的处理，例如可以为：将预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵中部分元素值加上的偏置值，所述部分元素值与所述当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵中经过偏置的元素值相对应，以便在执行步骤30a时，可以抵消所述偏置值，确保最终得到的残差数据矩阵误差较小。
其中，对预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵进行的处理，或者，对预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵进行的处理，均无需花费较多功耗。
以及，在上述步骤40a中，基于所述残差数据矩阵获得所述残差数据矩阵的多个绝对值变换差的方法具体可以为：
取残差数据矩阵每一行中奇元素的绝对值与其右侧相邻的偶元素的绝对值两者之间较大值，并进行增益，以得到所述残差数据矩阵每一行所对应的多个绝对值变换差，其中，所述增益的倍数可以为2倍。
之后，在步骤50a中，将所述残差矩阵的各个绝对值变换差进行累加，以获得基于所述残差数据矩阵的绝对变换差和值。以便后续可以基于所述绝对变换差和值确定出步骤20a中的预测图像对应的JSATD值，以进一步确定该预测图像对应的编码模式是否为最优编码模式。
进一步地，本发明还提供了一种视频编码中绝对变换差和的计算装置，图5为本发明一实施例的一种视频编码中绝对变换差和的计算装置的结构示意图，如图5所示，所述装置可以包括：
采集模块，用于采集当前图像，以获得当前图像块矩阵；
参数获取模块，用于获取预测参数；
预测模块，用于根据所述预测参数获得预测图像，以获得预测图像块矩阵；
哈达玛变换电路，用于基于所述当前图像块矩阵获得当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵，以及，基于所述预测图像块矩阵获得预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵；
预测哈达玛变换模块，用于基于所述预测参数直接计算出预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵；
存储模块，用于存储所述当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵；
减法器，用于将预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵与当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵相减，得到残差数据矩阵；
计算模块，用于基于所述残差数据矩阵获得所述残差数据矩阵的多个绝对值变换差；
累加模块，用于将各个绝对值变换差进行累加，以获得基于所述残差数据矩阵的绝对变换差和值。
可选的，所述哈达玛变换电路用于对所述当前图像块矩阵进行哈达玛变换，以得到当前图像的哈达玛部分变换矩阵，以及对所述预测图像块矩阵进行哈达玛变换，以得到预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵；
所述预测哈达玛变换模块还用于基于所述预测参数直接进行预测哈达玛部分变换，以得到预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵。
可选的，图6为本发明一实施例的一种哈达玛变换电路的结构示意图，如图6所示，所述哈达玛变换电路可以包括依次连接的一维哈达玛变换子模块，转置子模块以及一维部分哈达玛变换子模块；
其中，所述一维哈达玛变换子模块用于对矩阵执行一维哈达玛变换操作，以得到矩阵的一维哈达玛变换矩阵；所述转置子模块用于对所述矩阵的一维哈达玛变换矩阵执行转置操作，以得到所述矩阵的转置一维哈达玛变换矩阵；所述一维部分哈达玛变换子模块用于对所述矩阵的转置一维哈达玛变换矩阵执行一维部分哈达玛变换操作，以得到图像块的哈达玛部分变换矩阵。
可选的，所述一维哈达玛变换子模块与所述一维部分哈达玛变换子模块均由多个偏置蝶形运算单元构成，以及，所述一维哈达玛变换子模块中偏置蝶形运算单元的数量大于所述一维部分哈达玛变换子模块中偏置蝶形运算单元的数量；
其中，所述偏置蝶形运算单元包括用于执行加法操作的加法运算器，以及用于执行减法操作的减法运算器，以用于对矩阵执行一维哈达玛变换操作或者一维部分哈达玛变换操作；
以及，所述减法运算器中还包括偏置器，所述偏置器用于偏置所述减法运算器的运算结果。
可选的，所述偏置器的偏置值为二的整数次幂或者二的整数次幂的相反数。
可选的，所述偏置器的偏置值为32。
由上述方法可知，本实施例提供的视频编码中绝对变换差和的计算方法中，在获得当前图像块矩阵和预测图像块矩阵之后，是先对当前图像块矩阵和预测图像块矩阵分别执行哈达玛变换，之后，才获得残差数据矩阵的，也即是，本申请中是先哈达玛变换，后执行相减步骤。
具体而言，本实施例中，由于当前图像块矩阵中的元素值与预测图像块矩阵中的元素值一般为较大的正数，因此在对当前图像块矩阵或预测图像块矩阵执行哈达玛变换的过程中，利用加法运算器执行完加法操作之后，所得的运算结果一般都为正数，则当加法运算器在执行信号翻转时，需要翻转的位数较少，从而可以在一定程度上避免加法运算器中出现的高翻转现象，降低了功耗。同时，在相关技术中，减法运算器执行完减法操作之后，所获得的运算结果为零均值，因此减法运算器在多次的计算过程中需要执行大量信号的翻转。而本实施例中，所述减法运算器内设置的偏置器可以将所述减法操作获得的运算结果均值从零偏移至非零值，从而可以在一定程度上避免减法运算器中出现的高翻转现象，降低了功耗。
此外，由于本申请中是独立对预测图像块矩阵执行哈达玛变换的，而不同编码模式对应的预测图像之间具有一定的相关性，则，本发明中在对不同编码模式对应的预测图像块矩阵进行哈达玛变换时，可以复用一部分的哈达玛变换结果，无需每一次都进行完整的哈达玛变换。而背景技术中，是对预测图像与当前图像相减所得的残差矩阵执行哈达玛变换，而当不同编码模式对应的预测图像与当前图像相减时，会破坏所述不同编码模式对应的预测图像之间的相关性，也即，最后所得的残差矩阵之间不具备相关性。因此，背景技术中在判别不同的编码模式时，需要对每一种编码模式的残差矩阵都执行完整的哈达玛变换。则相较于背景技术而言，本实施例中的方法可以大大降低功耗。
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他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于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。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (14)
1.一种视频编码中绝对变换差和的计算方法，其特征在于，所述方法包括：
采集当前图像，获得当前图像块矩阵，利用哈达玛变换电路对所述当前图像块矩阵进行哈达玛变换，以得到当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵，并存储；
获取预测参数，根据所述预测参数获得预测图像，以获得预测图像块矩阵，再基于所述预测图像块矩阵获得预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵，或者，基于所述预测参数直接计算出预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵；
将预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵与当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵相减，得到残差数据矩阵；
基于所述残差数据矩阵获得所述残差数据矩阵的多个绝对值变换差；
将各个绝对值变换差进行累加，以获得基于所述残差数据矩阵的绝对变换差和值；
其中，所述哈达玛变换电路包括依次连接的一维哈达玛变换子模块、转置子模块以及一维部分哈达玛变换子模块，所述一维哈达玛变换子模块与所述一维部分哈达玛变换子模块均由多个偏置蝶形运算单元构成，以及，所述一维哈达玛变换子模块中偏置蝶形运算单元的数量大于所述一维部分哈达玛变换子模块中偏置蝶形运算单元的数量；所述偏置蝶形运算单元包括用于执行加法操作的加法运算器，以及用于执行减法操作的减法运算器，所述偏置蝶形运算单元用于执行蝶形运算，所述多个偏置蝶形运算单元用于执行多级蝶形运算，以对矩阵执行一维哈达玛变换操作或者一维部分哈达玛变换操作；以及，所述减法运算器中还包括偏置器，用于偏置所述减法运算器的运算结果。
2.如权利要求1所述的视频编码中绝对变换差和的计算方法，其特征在于，基于所述预测图像块矩阵获得预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵的方法包括：利用哈达玛变换电路对所述预测图像块矩阵进行哈达玛变换，以得到预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵；
以及，基于所述预测参数直接计算出预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵的方法包括：基于所述预测参数直接进行预测哈达玛部分变换，以得到预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵。
3.如权利要求2所述的视频编码中绝对变换差和的计算方法，其特征在于，所述一维哈达玛变换子模块用于对矩阵执行一维哈达玛变换操作，以得到矩阵的一维哈达玛变换矩阵；所述转置子模块用于对所述矩阵的一维哈达玛变换矩阵执行转置操作，以得到所述矩阵的转置一维哈达玛变换矩阵；所述一维部分哈达玛变换子模块用于对所述矩阵的转置一维哈达玛变换矩阵，执行一维部分哈达玛变换操作，以得到图像块的哈达玛部分变换矩阵。
4.如权利要求1所述的视频编码中绝对变换差和的计算方法，其特征在于，所述偏置器的偏置值为二的整数次幂或者二的整数次幂的相反数。
5.如权利要求4所述的视频编码中绝对变换差和的计算方法，其特征在于，所述偏置器的偏置值为32。
6.如权利要求3所述的视频编码中绝对变换差和的计算方法，其特征在于，对所述当前图像块矩阵进行哈达玛变换的方法包括：
对所述当前图像块矩阵进行一维哈达玛变换，以得到所述当前图像块矩阵的一维哈达玛变换矩阵；
转置所述当前图像块矩阵的一维哈达玛变换矩阵，得到所述当前图像块矩阵的转置一维哈达玛变换矩阵；
对所述当前图像块矩阵的转置一维哈达玛变换矩阵进行一维部分哈达玛变换，以得到当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵。
7.如权利要求3所述的视频编码中绝对变换差和的计算方法，其特征在于，对所述预测图像块矩阵进行哈达玛变换的方法包括：
对所述预测图像块矩阵进行一维哈达玛变换，以得到所述预测图像块矩阵的一维哈达玛变换矩阵；
转置所述预测图像块矩阵的一维哈达玛变换矩阵，得到所述预测图像块矩阵的转置一维哈达玛变换矩阵；
对所述预测图像块矩阵的转置一维哈达玛变换矩阵进行一维部分哈达玛变换，以得到预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵。
8.如权利要求1所述的视频编码中绝对变换差和的计算方法，其特征在于，基于所述残差数据矩阵获得所述残差数据矩阵的多个绝对值变换差的方法包括：
取残差数据矩阵每一行中奇元素的绝对值与其右侧相邻的偶元素的绝对值两者之间较大值，并进行增益，以得到所述残差数据矩阵对应的多个绝对值变换差。
9.如权利要求8所述的视频编码中绝对变换差和的计算方法，其特征在于，所述增益的倍数为2倍。
10.一种视频编码中绝对变换差和的计算装置，其特征在于，所述装置包括：
采集模块，用于采集当前图像，以获得当前图像块矩阵；
参数获取模块，用于获取预测参数；
预测模块，用于根据所述预测参数获得预测图像，以获得预测图像块矩阵；
哈达玛变换电路，用于基于所述当前图像块矩阵获得当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵，以及，基于所述预测图像块矩阵获得预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵；
预测哈达玛变换模块，用于基于所述预测参数直接计算出预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵；
存储模块，用于存储所述当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵；
减法器，用于将预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵与当前图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵相减，得到残差数据矩阵；
计算模块，用于基于所述残差数据矩阵获得所述残差数据矩阵的多个绝对值变换差；
累加模块，用于将各个绝对值变换差进行累加，以获得基于所述残差数据矩阵的绝对变换差和值；
其中，所述哈达玛变换电路包括依次连接的一维哈达玛变换子模块、转置子模块以及一维部分哈达玛变换子模块，所述一维哈达玛变换子模块与所述一维部分哈达玛变换子模块均由多个偏置蝶形运算单元构成，以及，所述一维哈达玛变换子模块中偏置蝶形运算单元的数量大于所述一维部分哈达玛变换子模块中偏置蝶形运算单元的数量；所述偏置蝶形运算单元包括用于执行加法操作的加法运算器，以及用于执行减法操作的减法运算器，所述偏置蝶形运算单元用于执行蝶形运算，所述多个偏置蝶形运算单元用于执行多级蝶形运算，以对矩阵执行一维哈达玛变换操作或者一维部分哈达玛变换操作；以及，所述减法运算器中还包括偏置器，用于偏置所述减法运算器的运算结果。
11.如权利要求10所述的视频编码中绝对变换差和的计算装置，其特征在于，
所述哈达玛变换电路还用于对所述当前图像块矩阵进行哈达玛变换，以得到当前图像的哈达玛部分变换矩阵，以及对所述预测图像块矩阵进行哈达玛变换，以得到预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵；
所述预测哈达玛变换模块还用于基于所述预测参数直接进行预测哈达玛部分变换，以得到预测图像块矩阵的哈达玛部分变换矩阵。
12.如权利要求10所述的视频编码中绝对变换差和的计算装置，其特征在于，所述一维哈达玛变换子模块用于对矩阵执行一维哈达玛变换操作，以得到矩阵的一维哈达玛变换矩阵；所述转置子模块用于对所述矩阵的一维哈达玛变换矩阵执行转置操作，以得到所述矩阵的转置一维哈达玛变换矩阵；所述一维部分哈达玛变换子模块用于对所述矩阵的转置一维哈达玛变换矩阵，执行一维部分哈达玛变换操作，以得到图像块的哈达玛部分变换矩阵。
13.如权利要求10所述的视频编码中绝对变换差和的计算装置，其特征在于，所述偏置器的偏置值为二的整数次幂或者二的整数次幂的相反数。
14.如权利要求13所述的视频编码中绝对变换差和的计算装置，其特征在于，所述偏置器的偏置值为32。
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