[发明专利]一种用于高分辨率视频的H.264帧间编码存储管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频编码技术领域，尤其涉及一种用于高分辨率视频的H.264帧间编码存储管理方法。

背景技术

H.264标准是ITU-T(ITU-T for ITU Telecommunication Standardization Sector,国际电信联盟远程通信标准化组织)的VCEG(Video Coding Experts Group,视频专家组)和ISO/IEC(国际标准化组织/国际电工委员会)的MPEG(Moving Pictures Experts Group,活动图像专家组)的JVT(Joint Video Team,联合视频组)开发的视频编码标准。在相同的重建图像质量下，H.264比H.263节约一半的码率。它既保留了以往压缩技术的优点和精华，又具有其他压缩技术无法比拟的许多优点，既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4的第10部分。

随着高清视频的发展和普及，视频编解码技术在大存储、大数据量、高带宽占用等方面，又面临着严峻的挑战。如果处理不好带宽的优化、编码器数据存取等问题，只是通过改进编码器内部的编码算法，也无法使整个编码器系统的性能，得到明显的提高。在H.264编码过程中，最基本的做法是将从图像传感器采集到的数据存放到外部的SDRAM中，然后从SDRAM中取得编码的原始数据进行编码，将编码后的最终数据再重新存入外部的SDRAM中，完成一帧图像的编码。在做帧间编码时，需要从外部的SDRAM中读取参考帧数据，对于当前帧的每个MB，在取参考帧数据时，除了要从SDRAM中读取参考帧对应位置的MB数据外，还需从参考帧中同时读取对应位置的MB上下左右4个MB的数据。因此参考帧中的每个MB都会被用到5次，对于一帧图像的帧间编码来讲，相当于需要从外部SDRAM中对参考帧数据重复读取5次，相当于5帧的数据量，占用了大量的SDRAM带宽资源。针对水平方向数据连续的特点，可以通过缓冲将连续几个MB的数据复用，这种方法无法复用垂直方向的数据，因此，还是需要从SDRAM中读取3帧的数据量。

进一步降低SDRAM带宽，可以采用3个整行MB(宽度等于图像宽度，高度为16个像素)大小的Line Buffer进行缓冲，来减少对外部SDRAM的访问次数。即从SDRAM中取出3个整行MB的参考帧数据，存入到Line Buffer中，在做帧间编码时，直接从Line Buffer中取得参考帧数据进行编码。这样，只需要从外部的SDRAM中取一次参考帧数据，对SDRAM的带宽占用减少到1帧的数据量。这种采用整个MB行做Line Buffer的缓冲策略，虽然减少了对SDRAM的带宽占用，但需要大量的内部存储器资源用于缓冲区。随着视频分辨率的不断提升，采用这种MB行Line Buffer做缓冲，需要的缓冲区大小随着分辨率的上升而线性增加，在高分辨率的应用中并不可取。因此，充分利用小容量存储器来降低SDRAM带宽，利用较少的内部存储资源，来实现带宽利用率的最优化，就成为本发明需要解决的问题。

发明内容

本发明提供一种用于高分辨率H.264帧间编码的存储管理方法，目的是基于有限容量的内部缓冲区，减少帧间编码对外部SDRAM访问的带宽开销。

该发明采用以下技术方案来实现：

将输入的图像等分成2N列，N根据分辨率来设定。按照从左向右的顺序，依次对每一列图像分别进行编码，每列图像按照自上而下的顺序依次编码。2N个图像列编码后产生2N个H.264码流，码流以链表的形式存入外部的SDRAM，最后由软件把2N个码流合并为一个完整的码流，完成H.264帧间编码。

H.264进行帧间编码时，采用Reference Buffer作为缓冲，进行帧间编码时，先从SDRAM中取出参考帧数据，存入到内部的Reference Buffer，然后直接从Reference Buffer中读取参考帧数据进行编码。针对每个MB取参考帧数据，除了要取参考帧对应位置的MB数据外，还要取对应MB相邻的上、下、左、右四个MB数据。为避免参考帧数据的重复读取，Reference Buffer由3个MB行组成。

Reference Buffer每行的空间大小用BufMBLine表示，单位为一个MB的大小，其计算方法为：

BufMBLine＝Width/(16x2N)+2    (1)