[发明专利]基于AVS的运动矢量预测流水并行设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字视频编解码的集成电路设计领域，具体是一种基于AVS(数字音视频编解码技术标准)的动矢量预测流水并行设计方法。

背景技术

AVS是我国第一个具有自主知识产权的数字音视频信源标准，它的编码效率与国际标准MPEG-4/H.264相当，对比于传统的视频编码标准(如MPEG-2)，AVS的编码复杂度显著增加，宏块编码类型和块大小都变得更加多样化。例如，AVS采用了可变块大小的运动补偿，即AVS可以采用16x16、16x8、8x16和8x8共四种宏块划分方式。每种划分方式下，每个子块都分配一组运动矢量(Motion vector，以下简称MV)。同时，不同宏块划分方式下的每个子块的运动矢量都是根据当前块空间上相邻块或者时间相邻块的运动矢量计算得到(具体细节请参考AVS标准文档)。

这些都使得在AVS视频硬件解码器设计与实现中，MV的预测和生成变得极其复杂，极大地增加了软硬件实现难度。例如，由于AVS采用了可变块大小运动补偿，导致进行运动补偿的块大小不一致，运动矢量预测在硬件实现上会带来控制复杂的问题。运动矢量预测的实现效率极大影响视频解码器的整体性能。

根据AVS标准中的运动矢量生成算法，我们知道，运动矢量预测是以宏块编码类型所规定的子块为单位进行的，同时每种宏块类型不同，其对应的运动矢量预测过程也不同。尤其对于采用B_8 x 8模式编码的宏块，每个宏块的4个8x8子块都有各自的子块类型。根据AVS标准内容可知，根据宏块编码类型以及对应的宏块划分方式，要生成一个宏块的全部子块的所有MV需要考虑多种组合，处理流程非常复杂。

如果直接采用AVS原始的MV预测生成算法来实现硬件模块，将导致很复杂的控制模块。原因在于如果从硬件实现上遵循AVS的运动矢量预测的原始算法，根据宏块类型来处理，会造成处理分支多，控制逻辑复杂，而且交互配合困难，无法实现流水处理，且并行度低，不利于实现AVS实时高清解码器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述不足，提供一种基于AVS的运动矢量预测流水并行设计方法，使得运动矢量预测操作以宏块编码模式对应的宏块划分方式下的子块为单位流水并行，满足AVS实时高清视频解码的需求。

具体上本发明是一种基于AVS的运动矢量预测流水并行设计方法，包括两个部分：(1)宏块模式解析。读取存储于VLD_FIFO中每个宏块的模式信息，根据宏块模式确定该模式对应的宏块划分方式下的各个子块进行运动矢量预测的不同运算过程，具体分为两种：对于宏块编码模式不是B_8 x 8的宏块，只需要解析出与宏块编码模式对应的宏块划分方式下的各个子块进行运动矢量预测的具体运算过程。对于采用B_8 x 8模式编码的宏块，还需要根据当前宏块中每个8 x 8块的子块模式来进行解析；(2)子块运动矢量预测生成。读取存储与CMD_FIFO中每个子块的命令字，根据命令字来指示完成每个子块运动矢量预测的实际运算；

宏块模式解析与VLD模块之间采用一个宏块解码信息FIFO连接。该FIFO平衡VLD和宏块模式解析模块处理速度，形成宏块单位的流水并行处理。

对于宏块编码类型或者子块类型是跳过模式(Skip)、直接模式(Direct)或对称模式(Symmetric)的块，提前获得后向参考图像上与当前块位置相对应的块的编码方式，也就是提前进行外存的读操作。这样对所有的宏块编码类型或者子块类型，都可以解析它们进行运动矢量预测需要进行的运算过程。

采用以宏块编码模式对应的宏块划分方式下的子块为单位进行处理，不是固定地使用8 x 8块为单位进行处理。

采用命令字的方式来描述每个子块需要进行运动矢量预测的运算过程，简化了运动矢量预测的处理控制过程。

子块运动矢量预测生成模块与宏块模式解析模块之间采用一个命令字FIFO连接。该FIFO平衡宏块模式解析模块与子块运动矢量预测模块的处理速度，形成子块流水并行处理。

利用子块的命令字来指示状态机对功能模块进行控制，完成子块的运动矢量预测，便于运动矢量预测的控制模块实现。

采用以宏块编码模式对应的宏块划分方式下的子块为单位存储解码运动信息，即进行外存的写操作。实现了读外存操作和写外存操作的分离。

综上所述，该设计方案利于硬件实现，能够兼顾可变长解码模块和参考数据获取模块的不同处理速度，有效地实现了流水并行处理，提高了运动矢量预测的处理速度。在减少硬件实现复杂度和提高流水并行度上，都具有优势。