一种实现帧间预测主控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及视频编码技术领域，尤其涉及一种实现帧间预测主控系统。
【背景技术】
[0002]H.264标准是联合视频组(JVT Joint Video Team)提出的一种高性能数字视频编解码标准，它最大的优势是具有很高的数据压缩率。H.264采用率失真优化(RateDistort1n Optimizat1n，RD0)来判断选择分块模式，编码器对每个宏块所有可能的模式分别计算率失真代价，然后对它们进行比较，选择率失真代价最小的模式为最佳预测模式。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题，在于提供一种实现帧间预测主控系统，用于控制率失真优化rdo的模式判决模块的判决提供了代价依据，提高了视频编解码的准确性。
[0004]本发明是这样实现的:一种实现帧间预测主控系统，所述系统包括帧间预测模式模块、帧间预测控制模块、帧间预测模块、h264顶层控制模块、以及率失真优化rdo模式判断丰旲块;
[0005]所述帧间预测模式模块、h264顶层控制模块、帧间预测模块均与帧间预测控制模块连接，所述帧间预测控制模块与率失真优化rdo模式判断模块连接；
[0006]所述帧间预测模式模块和帧间预测控制模块进行交互中，包括正常模式对应的预测运动矢量mvp和跳帧skip模式对应的运动矢量mv均做分像素运动补偿处理；
[0007]正常模式对应的预测运动矢量mvp做分像素运动补偿处理时，h264顶层控制模块输入分数像素运动估计矢量fme mv给帧间预测控制模块，帧间预测模式模块输入预测运动矢量mvp给帧间预测控制模块，帧间预测控制模块将预测运动矢量mvp与分数像素运动估计矢量fme mv相减得到运动矢量残差mvd后输出给率失真优化rdo模式判断模块进行模式判决和编码；
[0008]跳帧skip模式对应的运动矢量mv做分像素运动补偿处理时，帧间预测模式模块输入运动矢量mv给帧间预测控制模块后直接输出给帧间预测模块做分像素插值来获得预测数据。
[0009]进一步的，所述帧间预测控制模块内部时序会等待所述帧间预测模式模块做完，在相对应的位置内得到所述帧间预测模式模块输入的vld信号接收数据，帧间预测控制模块开始进一步解析和实现内部功能。
[00?0]进一步的，所述分数像素运动估计矢量fme mv的坐标x轴方向和y轴方向位宽都为6bits，并且为无符号数，在与预测运动矢量mvp相减时需要减(8，5)的坐标。
[0011 ]进一步的，所述跳帧skip模式对应的运动矢量mv做分像素运动补偿处理时，帧间预测控制模块处理运动矢量mv信息，包括从分数像素运动估计矢量fme mv的输入，分成三个层次分别管理，并输出给帧间预测模块做分像素插值，所述h264顶层控制模块输入三个搜索窗坐标，所述跳帧skip模式对应的运动矢量mv需要等帧间预测模式模块计算完成后判断是否落在三个搜索窗坐标内再输出给帧间预测模块做预测分像素插值，如果没有落在三个搜索窗坐标内则不选跳帧skip模式；
[0012]分数像素运动估计矢量fmemv的输入，分为4x4、8x8、16xl6三个层次并行输入，然后并行转发给帧间预测模块做预测分像素计算，由于取数模块中2x2、4x4、8x8三层只有一个端口交互，所以在帧间预测控制模块做一个综合控制机制，来统筹管理。
[0013]进一步的，判断是否落在三个搜索窗坐标内的具体判断方式如下:
[0014]在帧间预测模式模块中值需判断亮度和色度运动矢量mv是否在三个搜索窗坐标内，输入三个搜索窗亮度坐标分别为(10，70)(11，71)(12，72)，判断色度时需要在1和7方向各右移一位；
[0015]h264顶层控制模块输入的分数像素运动估计矢量fme mv信息的x轴方向6bits，y轴方向6bits，固定落在某一个搜索窗范围内，并且在前级分数像素运动估计矢量fme mv内，运动矢量mv限定的范围会更小；
[0016]三个搜索窗信息，在每个视频编解码器CTU宏块开始阶段做第O个CTU宏块的运动矢量mv解析之前输入，h264顶层控制模块输入是一整个CTU宏块的变量，分别输入三个搜索窗X轴和y轴坐标以及窗有效信号；
[0017]其中，
[0018]跳帧skip模式的运动矢量mv判断是否在三个有效搜索窗内，需要考虑实时的小数分量来判断扩边信息，同时考虑亮度Iuma以及色度chroma的小数分量是否存在，然后再加上对应扩边行数或者列数，来判断是否在三个有效搜索窗内；
[0019]有效搜索窗的判断，跳帧skip模式得到的运动矢量mv是在最大窗内的坐标，加入扩边信息考虑是否在三个有效搜索窗内，如果落在有效搜索窗内，则对运动矢量mv进行转换从运动矢量X分量mv_x的Ilbits，运动矢量y分量11^_7的1bits，转成1bits和9bits ；其中搜索窗内CTU宏块的坐标(12，9)可能由外部调整；
[0020]跳帧skip模式的运动矢量mv判断是否有效，按照三个搜索窗硬件处理机制进行串行处理，或者根据实际时序情况三套平行判断，当存在同时落在两个有效搜索窗内时，按照搜索窗0、搜索窗1、搜索窗2三者的顺序选落在那个有效搜索窗内；
[0021]跳帧skip模式的运动矢量mv判断完在其中的一个搜索窗内之后，对运动矢量mv值做调整是为了与分数像素运动估计矢量fme mv类型保持一致，并能减小数据位宽，具体从运动矢量X分量nr^u^llbits，运动矢量y分量mv_}^tllObits，转成1bits和9bits。
[0022]进一步的，所述帧间预测控制模块包括inter_pred_2x2、inter_pred_4x4、inter_pred_8x8三个模块;在帧间预测控制模块中处理预测像素，是通过inter_pred_2x2、inter_pred_4x4、inter_pred_8x8三个模块中实现，把需要计算预测像素的运动矢量mv信息输出给inter_pred_2x2、inter_pred_4x4、inter_pred_8x8三个模块中，计算完成之后按每个周期cycle—行一行输入预测像素值;并且在帧间预测控制模块内需要转存到一 h264计算优先级调度模块h264_cal_arb中；
[0023]正常模式，inter_pred_2x2模块输入的为色度2x2U/V块预测数据，一个周期cycle输入一行，2个周期cycle内输完，输出给h264计算优先级调度模块h264_cal_arb需要I个周期cycle输入4x4块数据，需要缓存4次共8个周期cycle数据搬运才给够h264_cal_arb需要的数据格式；
[0024]正常模式，inter_pred_4X4模块输入分为亮度或者色度U/V4x4块预测数据，一个周期cycle输入一行数据，亮度分像素预测一行输出4个预测像素值，色度一行输出8个预测像素值，分别为4个色度U像素和4个色度V像素;输出给h264_cal_arb需要I个周期cycle输入4x4块数据，需要缓存4次共4个周期cycle数据搬运才给够h264计算优先级调度模块h264_cal_arb需要的数据格式；
[0025]正常模式，inter_pred_8X8模块输入分为亮度或者色度U/V8x8块预测数据，一个周期cycle输入一行数据，亮度分像素预测一行输出8个预测像素值，色度一行输出8个预测像素值，分别为4个色度U像素和4个色度V像素;输出给h264_cal_arb其中8x8的数据缓存inter_data_buf中时I个周期cycle输入一行8个亮度像素值，所以8x8块的数据缓存inter_data_buf能直接对应输出；输出给h264计算优先级调度模块h264_cal_arb其中4x4的数据缓存inter_data_buf中时需要I个周期cycle输入4x4块数据，需要缓存4次共4个周期cycle数据后才开始给h264计算优先级调度模块h264_cal_arb的4x4块数据准备好需要的数据格式；
[0026]跳帧skip模式，inter_pred_8X8模块输入分为亮度或者色度U/V8x8块预测数据，一个周期cycle输入一行数据，亮度分像素预测一行输出8个预测像素值，色度一行输出8个预测像素值，分别为4个色度U像素和4个色度V像素。
[0027]本发明具有如下优点:本发明通过帧间预测模式模块、帧间预测控制模块、帧间预测模块、h264顶层控制模块、以及率失真优化rdo模式判断模块之间的互相交互处理，这样编码器能对每个宏块所有可能的模式分别计算率失真代价，然后对它们进行比较，选择率失真代价最小的模式为最佳预测模式。该系统用于控制率失真优化rdo的模式判决模块的判决提供了代价依据，提高了视频编解码的准确性。
【附图说明】
[0028]图1为本发明系统的结构不意图。
[0029]图2为本发明系统的详细结构示意图。
[0030]图3为本发明帧间预测模式模块输入预测运动矢量mvp数据的处理流程示意图。[0031 ]图4为本发明预测运动矢量mvp数据解析示意图。
[0032]图5为本发明skip模式/分数像素运动估计矢量fmemv分各层次输出给帧间预测模块的结构示意图。
[0033]图6为本发明三个搜索窗在大的窗内位置的结构示意图。
[0034]图7为本发明跳帧skip模式对应的运动矢量mv在窗内有效性判断的结构示意图。
[0035]图8为本发明跳帧skip模式对应的运动矢量mv亮度和色度窗内判断过程的结构示意图。
[0036]图9为本发明H264搜索窗格