專利名稱：帶重建數據反饋的像素重建方法及解碼器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及多媒體視頻領域，特別是一種帶重建數據反饋的像素重建 方法及解碼器。
背景技術：
像素重建是視頻解碼器中一個重要組成部分，它接受反變換輸出的預 測殘差結果和預測插值輸出的預測數據，對這些數據進行相加，移位，飽 和等一系列運算得到重建結果。由于在硬件設計過程中，預測殘差和預測 數據可能不是同步達到，所以重建模塊需要用大容量存儲單元來存儲預測 數據和預測殘差數據。在解碼器中，重建模塊中往往占用面積比較大，運 算量比較大，并且像素重建的延遲在解碼系統(tǒng)的關鍵路徑上，影響整個解 碼系統(tǒng)的性能。
以往的視頻壓縮MPEG2 (運動圖像專家組)等標準中，像素重建接受 的預測數據來自幀間預測；而在AVS(信息技術先進音視頻編碼)等標準中， 像素重建接受的預測數據可能來自幀內預測或幀間預測。而幀內預測在計 算一個block(塊)的預測數據時，可能需要使用以前block的重建數據結果， 這些結果可以從外部存儲器獲取，也可以從重建模塊中獲取，也可以在幀 內預測模塊中產生，幀內預測算法的引入增加了解碼器設計的復雜度。
如果幀內預測需要的重建結果從外部存儲器(比如同步動態(tài)存儲器 SDRAM)獲得，讀取外部存儲器需要往往花費比較長的時間(特別是 SDRAM存儲器)，在讀取數據不連續(xù)的情況下訪問外部存儲器可能花費更 長的時間，由于像素重建的延遲在系統(tǒng)的關鍵路徑上，頻繁讀取外部存儲 器勢必影響解碼器性能的提高。
如果幀內預測需要的重建結果由幀內預測模塊自身產生，則幀內預測 需要接受預測殘差數據和幀間預測數據，在幀內預測模塊內部完成重建的功能，這要求幀內預測需要增加預測殘差存儲器、預測結果存儲器和前向
預測數據存儲器。特別是在16x16塊大小情況下，256個字節(jié)的前向預測 數據存儲器增加了幀內預測模塊的面積，從而增加了解碼器面積，提高了 解碼器成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明提出一種視頻解碼中的帶重建數據反饋的像素重建方法及采用 該方法的視頻解碼器，其接受預測殘差數據和預測數據，計算重建結果并 將部分重建結果反饋給幀內預測模塊；在雙向預測的情況下，存儲當前塊 的前向預測數據，在當前塊后向預測數據到達時同時讀出前向預測數據進 行計算，得到當前塊預測結果。這種像素重建方法適用于采用幀內預測技 術的運動視頻標準解碼過程?；谶@種方法的像素重建模塊的VLSI實現， 減少了解碼器與外部存儲器之間的數據交換，簡化了解碼器設計，同時節(jié) 約了讀取外部存儲器時間，并且重建模塊不需要存儲全部塊的前向預測數 據，減小了像素重建模塊所需要的存儲器容量，減小了模塊面積。具體方
法如下
一種帶重建數據反饋的像素重建方法，其特征在于，在視頻解碼過程 中，像素重建模塊產生重建像素，并將部分重建像素反饋至幀內預測模塊； 具體步驟如下
1) 預測插值得到的預測數據和反變換輸出的預測殘差數據輸入到
重建控制器；
2) 重建控制器將預測殘差數據寫入預測殘差存儲器，并將塊數據 的最后一列和最后一行的預測殘差數據寫入預測殘差反饋存儲器；
3) 如果預測模式是雙向預測，重建控制器將當前塊的前向預測數 據寫入前向預測數據存儲器，如果預測模式是單向預測，重建控制器 將預測數據直接寫入預測數據計算器；
4) 如果預測模式是雙向預測，在當前塊后向預測數據到達時，重 建控制器讀取前向預測數據存儲器的數據，并與當前塊的后向預測數 據一起送入預測數據計算器；
5) 預測數據計算器將預測結果寫入預測結果存儲器，并將塊的最后一列和最后一行需要反饋的預測結果送入重建控制器；
6) 重建控制器將當前塊需要反饋的最后一列和最后一行預測結果， 將結果寫入預測結果反饋存儲器；
7) 重建控制器將預測殘差反饋存儲器與預測結果反饋存儲器的數 據讀出送入重建反饋計算器；
8) 重建控制器將預測殘差存儲器與預測結果存儲器的數據讀出送 入重建計算器；
9) 重建反饋計算器輸出反饋給幀內預測的重建結果，重建計算器 輸出重建數據結果。
進一步，如果所述塊的大小為16x16，記塊從上到下依次為0-15行， 記塊從左到右依次為0-15列，如果該塊的像素重建完畢，重建模塊輸出最 后一列像素和最后一行像素一共31個重建像素給幀內預測模塊。
進一步，如果所述塊的大小為8x8,記塊從上到下依次為0-7行，記塊 從左到右依次為0-7列，如果該塊的像素重建完畢，重建模塊輸出最后一 列像素和最后一行像素一共15個重建像素給幀內預測模塊。
進一步，如果所述塊的大小為4x4，記塊從上到下依次為0-3行，記塊 從左到右依次為0-3歹lj，如果該塊的像素重建完畢，重建模塊輸出最后一 列像素和最后一行像素一共7個重建像素給幀內預測模塊。
進一步，反饋重建數據的計算過程不影響重建模塊的正常重建操作。
一種實現帶重建數據反饋的像素重建方法的視頻解碼器，其特征在于， 包括重建控制器、預測殘差存儲器、預測殘差反饋存儲器、預測結果反 饋存儲器、前向預測數據存儲器、預測數據計算器、預測結果存儲器、重 建計算器和重建反饋計算器。
進一步，預測數據和預測殘差數據輸入到重建控制器；重建控制器將 預測殘差數據寫入預測殘差存儲器，并將需要反饋的預測殘差數據寫入預 測殘差反饋存儲器；如果是雙向預測，重建控制器將當前塊的前向預測數 據寫入前向預測數據存儲器，并且在當前塊后向預測數據到達時，將前向 預測數據存儲器的數據與后向預測數據送入預測數據計算器，預測計算器 將預測結果寫入預測結果存儲器；如果是單向預測，重建控制器將預測數
6據直接寫入預測數據計算器，預測數據計算器將預測結果寫入預測結果存
儲器；預測結果存儲器將反饋的預測結果送入重建控制器，重建控制器將 反饋的預測結果寫入預測結果反饋存儲器；預測殘差反饋存儲器與預測結 果反饋存儲器將數據送入重建反饋計算器；預測殘差存儲器與預測結果存 儲器將數據送入重建計算器；重建反饋計算器輸出反饋數據結果，重建計 算器輸出重建數據結果。
該方法采用了一種帶重建數據反饋的重建模塊設計，該模塊與先前技 術相比，加入了數據反饋的機制，即將重建模塊將幀內預測需要的重建數 據反饋給幀內預測模塊。該方法的優(yōu)點在于幀內預測需要的重建數據不 需要訪問外部存儲器，減小了重建模塊的數據延遲；而相比幀內預測自身 產生重建數據的解決方案，減少了幀內預測需要增加的一個前向預測數據 存儲器，減小了面積；該反饋機制的引入不影響像素重建的過程，不增加 像素重建模塊的額外的延遲，并且該方法有效利用了像素重建模塊本身具 有的前向預測數據存儲器。在雙向預測的情況下，該方法通過時序上的改 進，用小容量的前向預測數據存儲器(只需要存儲一個塊的前向預測數據) 代替了大容量的前向預測數據存儲器(需要存儲全部塊的前向預測數據)， 減小了重建模塊的存儲器容量，從而減小了解碼器面積。


圖1是帶重建數據反饋的像素重建方法及結構示意圖； 圖2是反饋數據在NxN大小塊中的位置。
具體實施例方式
帶重建數據反饋的像素重建方法及結構可參見附圖1，其實施步驟可 描述如下
第一步預測插值得到的預測數據和反變換輸出的預測殘差數據輸入 到重建控制器l。
第二步重建控制器1將預測殘差數據寫入預測殘差存儲器2,并將 塊數據的最后一列和最后一行的預測殘差數據寫入預測殘差反饋存儲器測數據寫入前向預測數據存儲器3，如果預測模式是單向預測，重建控制 器1將預測數據直接寫入預測數據計算器4。
第四步如果預測模式是雙向預測，在當前塊后向預測數據到達時， 重建控制器讀取前向預測數據存儲器3的數據，并與當前塊的后向預測數 據一起送入預測數據計算器4。
第五步預測數據計算器4將預測結果寫入預測結果存儲器5，并將 塊的最后一列和最后一行需要反饋的預測結果送入重建控制器1。
第六步重建控制器1將當前塊需要反饋的最后一列和最后一行預測 結果，將結果寫入預測結果反饋存儲器7。
第七步重建控制器1將預測殘差反饋存儲器6與預測結果反饋存儲
器7的數據讀出送入重建反饋計算器9。
第八步重建控制器1將預測殘差存儲器2與預測結果存儲器5的數
據讀出送入重建計算器8。
第九步重建反饋計算器9輸出反饋給幀內預測的重建結果，重建計
算器8輸出重建數據結果。
雖然參照上述實施例詳細地描述了本發(fā)明，但是應該理解本發(fā)明并不 限于所公開的實施例，對于本專業(yè)領域的技術人員來說，可對其形式和細 節(jié)進行各種改變。本發(fā)明意欲涵蓋所附權力要求書的精神和范圍內的各種變型。
權利要求
1. 一種帶重建數據反饋的像素重建方法，其特征在于，在視頻解碼過程中，像素重建模塊產生重建像素，并將部分重建像素反饋至幀內預測模塊；具體步驟如下1)預測插值得到的預測數據和反變換輸出的預測殘差數據輸入到重建控制器；2)重建控制器將預測殘差數據寫入預測殘差存儲器，并將塊數據的最后一列和最后一行的預測殘差數據寫入預測殘差反饋存儲器；3)如果預測模式是雙向預測，重建控制器將當前塊的前向預測數據寫入前向預測數據存儲器，如果預測模式是單向預測，重建控制器將預測數據直接寫入預測數據計算器；4)如果預測模式是雙向預測，在當前塊后向預測數據到達時，重建控制器讀取前向預測數據存儲器的數據，并與當前塊的后向預測數據一起送入預測數據計算器；5)預測數據計算器將預測結果寫入預測結果存儲器，并將塊的最后一列和最后一行需要反饋的預測結果送入重建控制器；6)重建控制器將當前塊需要反饋的最后一列和最后一行預測結果，將結果寫入預測結果反饋存儲器；7)重建控制器將預測殘差反饋存儲器與預測結果反饋存儲器的數據讀出送入重建反饋計算器；8)重建控制器將預測殘差存儲器與預測結果存儲器的數據讀出送入重建計算器；9)重建反饋計算器輸出反饋給幀內預測的重建結果，重建計算器輸出重建數據結果。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述塊的大小為16x16，記塊從上到下依次為0-15行，記塊從左到右依次為0-15列，如果該塊 的像素重建完畢，重建模塊輸出最后一列像素和最后一行像素一共31 個重建像素給幀內預測模塊。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述塊的大小為8x8,記塊從上到下依次為0-7行，記塊從左到右依次為0-7列，如果該塊的像素重建完畢，重建模塊輸出最后一列像素和最后一行像素一共15個 重建像素給幀內預測模塊。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述塊的大小為4x4， 記塊從上到下依次為0-3行，記塊從左到右依次為0-3歹ij，如果該塊的 像素重建完畢，重建模塊輸出最后一列像素和最后一行像素一共7個 重建像素給幀內預測模塊。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述反饋重建數據的計算 過程不影響重建模塊的正常重建操作。
6. —種實現權利要求1所述方法的視頻解碼器，其特征在于，包括重 建控制器、預測殘差存儲器、預測殘差反饋存儲器、預測結果反饋存 儲器、前向預測數據存儲器、預測數據計算器、預測結果存儲器、重 建計算器和重建反饋計算器。
7. 根據權利要求6所述的解碼器，其特征在于，預測數據和預測殘差數 據輸入到重建控制器；重建控制器將預測殘差數據寫入預測殘差存儲 器，并將需要反饋的預測殘差數據寫入預測殘差反饋存儲器；如果是 雙向預測，重建控制器將當前塊的前向預測數據寫入前向預測數據存 儲器，并且在當前塊后向預測數據到達時，將前向預測數據存儲器的 數據與后向預測數據送入預測數據計算器，預測計算器將預測結果寫 入預測結果存儲器；如果是單向預測，重建控制器將預測數據直接寫 入預測數據計算器，預測數據計算器將預測結果寫入預測結果存儲器； 預測結果存儲器將反饋的預測結果送入重建控制器，重建控制器將反 饋的預測結果寫入預測結果反饋存儲器；預測殘差反饋存儲器與預測 結果反饋存儲器將數據送入重建反饋計算器；預測殘差存儲器與預測 結果存儲器將數據送入重建計算器；重建反饋計算器輸出反饋數據結 果，重建計算器輸出重建數據結果。
全文摘要
本發(fā)明涉及多媒體視頻領域，特別是一種視頻解碼中的帶重建數據反饋的像素重建方法及采用該方法的視頻解碼器。其方法包括重建模塊接受預測殘差數據和預測數據，計算重建結果并將部分重建結果反饋給幀內預測模塊；在雙向預測的情況下，緩存當前塊的前向預測數據，在當前塊后向預測數據到達時同時讀出前向預測數據進行計算，得到當前塊預測結果。采用該方法的視頻解碼器包括重建控制器、預測殘差存儲器、預測殘差反饋存儲器、預測結果反饋存儲器、前向預測數據存儲器、預測數據計算器、預測結果存儲器、重建計算器和重建反饋計算器。這種像素重建方法適用于采用幀內預測技術的運動視頻標準解碼過程?；诒痉椒ǖ南袼刂亟ǖ腣LSI(超大規(guī)模集成電路)實現，減少了與外部存儲器之間的數據交換，節(jié)約了讀取外部存儲器時間；減小了像素重建模塊所需要的存儲器容量，減小了模塊面積。
文檔編號H04N7/32GK101448160SQ200710178318
公開日2009年6月3日 申請日期2007年11月28日 優(yōu)先權日2007年11月28日
發(fā)明者莉 周, 霞 李, 杰 陳, 玄 黃 申請人:中國科學院微電子研究所