視頻數(shù)據(jù)解碼裝置及解碼方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及視頻數(shù)據(jù)編解碼領域，具體地，是涉及視頻數(shù)據(jù)的解碼裝置以及應用該解碼裝置實現(xiàn)的解碼方法。
【背景技術】
[0002]隨著視頻編碼、解碼技術的發(fā)展，人們對視頻圖像的質(zhì)量要求越來越高，不單對視頻圖像的清晰度提出了更高的要求，還對視頻圖像的編碼、解碼速度提出的很高的要求。當前主流的視頻編解碼協(xié)議雖然能夠滿足高清電視、視頻監(jiān)控、視頻會議等場合的要求，但隨著視頻播放產(chǎn)業(yè)不斷的發(fā)展、用戶體驗不斷的提升，如4KX2K、8KX4K等要求高壓縮、高碼率、高保真等超高清視頻的出現(xiàn)，原有的視頻協(xié)議將越來越滿足不了這些方面的要求。視頻壓縮協(xié)議標準HEVC (H.265協(xié)議)是新一代的視頻編解碼協(xié)議，其在保證圖像質(zhì)量的前提下，圖像壓縮率相對上一代的H.264協(xié)議提高了近50%，并且圖像結(jié)構(gòu)進行大量改動，擴大分塊尺寸、加入并行處理方式，極大的滿足了超高清視頻圖像處理的要求。
[0003]在H.265協(xié)議中，將視頻劃分成多個片段(slice)，通常每一片段包含多個編碼樹單元(CTU，coding tree unit)，視頻解碼就是對每一個編碼樹單元進行解析，獲得需要輸出的圖像數(shù)據(jù)。H.265協(xié)議提出了 WPP (wavefront parallel processing)的概念，該方法主要針對視頻片段中編碼樹單元的并行處理，提高圖像編解碼速度以及圖像壓縮率。
[0004]對于一個具有多行多列的視頻片段，在WPP模式下，在當前的一行編碼樹單元行進行完兩個編碼樹單元的解碼時便啟動下一編碼樹單元行的編碼樹單元的解碼，以此類推，逐漸開始下一行編碼樹單元的解碼，從而實現(xiàn)圖像的并行編解碼處理。例如，如圖1所示，當?shù)谝恍械木幋a樹單元解碼到CTU16時，第二行的編碼樹單元應該解碼到CTU24，而第三行的編碼樹單元應該解碼到CTU32，此時，第四行的編碼樹單元應該開始解碼該行的第一個編碼樹單元CTU40。
[0005]H.265協(xié)議米用一種名為自適應二元算術編碼(CABAC，Context-based AdaptiveBinary Arithmetic Coding)的算術編碼方法。WPP模式下進行CABAC解碼時，每一行圖像解碼的開始都要根據(jù)上一行第二個編碼樹單元(一行只有一個編碼樹單元的圖像片段除外)的可用性以及是否遇到視頻片段起始位置而進行對應的上下文變量等數(shù)據(jù)的獲取，也就是重新初始化或直接復制，以便視頻解碼過程中所包含的算術解碼可以正確的進行下去。
[0006]現(xiàn)有的視頻解碼芯片通常包括固化的程序，這包括用于對視頻進行熵解碼的熵解碼單元，如圖2所示，現(xiàn)有的熵解碼單元包括該語法元素狀態(tài)控制模塊11、上下文變量索引計算模塊12、算術解碼模塊13以及逆二進制化模塊14。其中語法元素狀態(tài)控制模塊11通過接收外部控制信號以及上下文變量索引計算模塊12、算術解碼模塊13、逆二進制化模塊14反饋回來的信息，經(jīng)過相關運算后給出語法元素解析的狀態(tài)與跳變指示。上下文變量索引計算模塊12在語法元素解析狀態(tài)控制模塊11的控制下，完成對上下文數(shù)據(jù)的初始化、更新工作，同時完成熵解碼過程中語法元素上下文索引的計算。算術解碼模塊13主要完成原始碼流至語法元素二進制碼串的解析，以二進制bin值的方式將解析結(jié)果輸送至逆二進制化模塊14。逆二進制化模塊14接收算術解碼模塊13給出的bin值，實現(xiàn)語法元素的二進制到十進制的解析。
[0007]由于解碼過程中生成大量的上下文數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通常存儲在靜態(tài)隨機存儲器(SRAM)中。由于現(xiàn)在的熵解碼單元通常只將上下文數(shù)據(jù)存儲在一個靜態(tài)隨機存儲器中，靜態(tài)隨機存儲器既需要存儲更新的上下文數(shù)據(jù)，又需要將作為參考編碼樹單元的上下文數(shù)據(jù)復制以為后續(xù)的解碼工作保存所需要的上下文數(shù)據(jù)。由于使用一個靜態(tài)隨機存儲器進行數(shù)據(jù)的更新與緩存、數(shù)據(jù)復制時，需要在不同的地址空間進行，解碼過程中不能保證數(shù)據(jù)更新、復制的同時進行，影響視頻的解碼速度，導致視頻圖像播放緩慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的主要目的是提供一種提高視頻圖像解碼速度的視頻解碼裝置。
[0009]本發(fā)明的另一目的是提供一種提高視頻解碼效率的視頻解碼方法。
[0010]為了實現(xiàn)上述的主要目的，本發(fā)明提供的視頻解碼裝置包括熵解碼單元，該熵解碼單元包括語接收外部信號并輸出語法元素解析的狀態(tài)與跳變信息的法元素狀態(tài)控制模塊、接收語法元素狀態(tài)控制模塊輸出的信息的上下文變量索引計算模塊，上下文變量索引計算模塊還初始化以及更新上下文數(shù)據(jù)，計算上下文數(shù)據(jù)的索引信息，熵解碼單元還包括算術解碼模塊，將原始視頻碼流數(shù)據(jù)解析成語法元素二進制碼串數(shù)據(jù)，以及逆二進制化模塊，將算術解碼模塊輸出的二進制碼串數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)據(jù)，其中，視頻數(shù)據(jù)解碼裝置還包括WPP狀態(tài)控制模塊，根據(jù)當前解碼的編碼樹單元的語法結(jié)構(gòu)選擇工作狀態(tài)，還包括存儲器選擇模塊，根據(jù)WPP狀態(tài)控制模塊輸出的信息控制存儲器的工作狀態(tài)，存儲器至少包括一個緩沖存儲器以及二個更新存儲器，在當前解碼的一行編碼樹單元的列數(shù)為三列以上時，將當前解碼的編碼樹單元的上下文數(shù)據(jù)寫入緩沖存儲器以及一個更新存儲器中，在下一行編碼樹單元開始解析時判斷下一行編碼樹單元的第一個編碼樹單元所參考的編碼樹單元的上下文數(shù)據(jù)可用時，將緩沖存儲器的數(shù)據(jù)復制到另一更新存儲器中。
[0011]由上述方案可見，視頻解碼裝置使用三個存儲器來存儲解碼過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，其中一個為緩沖存儲器，兩個為更新存儲器，在解碼過程中將更新的數(shù)據(jù)寫入一個更新存儲器以及緩沖存儲器中，并將緩沖存儲器的數(shù)據(jù)復制至另一個更新存儲器，這樣相當于兩個更新存儲器分別接收更新的上下文數(shù)據(jù)以及接收復制的數(shù)據(jù)，避免同一存儲器既需要接收更新的上下文數(shù)據(jù)，又需要接收復制的數(shù)據(jù)，進而提高解碼的效率，確保視頻播放的流暢性。
[0012]—個優(yōu)選的方案是，存儲器選擇模塊還用于在下一行編碼樹單元開始解析時判斷下一行編碼樹單元的第一個編碼樹單元所參考的編碼樹單元的上下文數(shù)據(jù)不可用時，繼續(xù)使用原先的更新存儲器更新編碼樹單元的上下文數(shù)據(jù)。
[0013]由此可見，在參考的編碼樹單元的上下文數(shù)據(jù)不用時繼續(xù)使用原先的更新存儲器更新編碼樹單元的上下文數(shù)據(jù)，可以避免數(shù)據(jù)的復制操作以及靜態(tài)隨機存儲器使用的切換，降低了視頻解碼裝置的功耗并提高硬件的使用效率。
[0014]進一步的方案是，存儲器選擇模塊還用于將當前解碼的編碼樹單元的上下文數(shù)據(jù)寫入緩沖存儲器以及一個更新存儲器的同時，還將上下文數(shù)據(jù)寫入另一更新存儲器。
[0015]可見，在視頻初始解碼階段，使用三個緩沖器同時寫入更新的上下文數(shù)據(jù)，可以減小數(shù)據(jù)復制的操作，提高視頻解碼的效率。
[0016]更進一步的方案是，存儲器選擇模塊還用于在當前解碼的一行編碼樹單元的列數(shù)小于三列時，使用一個更新存儲器存儲當前解碼的編碼樹單元的上下文數(shù)據(jù)。
[0017]由此可見，在當前編碼樹單元所在行的數(shù)量小于三個時，當前更新存儲器所存儲的上下文數(shù)據(jù)直接可以作為下一行編碼樹單元使用，因此無需進行上下文數(shù)據(jù)的復制，只需要使用一個更新存儲器存儲更新的上下文數(shù)據(jù)即可。
[0018]進一步的方案是，WPP狀態(tài)控制模塊記錄至少三種工作狀態(tài)，存儲器選擇模塊根據(jù)WPP狀態(tài)控制模塊輸出的工作狀態(tài)的信息控制緩沖存儲器及更新存儲器的工作狀態(tài)切換。
[0019]可見，由WPP狀態(tài)控制模塊記錄多種不同的工作狀態(tài)，多種工作狀態(tài)下緩沖存儲器以及更新存儲器分別工作在不同狀態(tài)下，通過切換多種工作狀態(tài)可以方便地實現(xiàn)對三個存儲器的工作狀態(tài)的控制，滿足存儲器工作狀態(tài)快速切換的要求，提高視頻解碼的速度。
[0020]為實現(xiàn)上述的另一目的，本發(fā)明提供的視頻解碼方法包括熵解碼步驟:接收外部信號并輸出語法元素解析的狀態(tài)與跳變信息，同時初始化并更新需要解碼的編碼樹單元的上下文數(shù)據(jù)，計算上下文數(shù)據(jù)的索引信息，將原始視頻碼流數(shù)據(jù)解析成語法元素二進制碼串數(shù)據(jù)，將算術解碼模塊輸出的二進制碼串數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)據(jù)，還包括存儲器選擇步驟:在執(zhí)行熵解碼步驟時，使用至少一個緩沖存儲器以及二個更新存儲器存儲上下文數(shù)據(jù)，在當前解碼的一行編碼樹單元的列數(shù)為三列以上時，將當前解碼的編碼樹單元的上下文數(shù)據(jù)寫入緩沖存儲器以及一個更新存儲器中，在下一行編碼樹單元開始解析時判斷下一行編碼樹單元的第一個編碼樹單元所參考的編碼樹單元的上下文數(shù)據(jù)可用時，將緩沖存儲器的數(shù)據(jù)復制到另一更新存儲器中。
[0021]由上