專利名稱：基于流水線的幀內預測模式塊編碼加速方法
技術領域：
本發(fā)明涉及網絡媒體傳播技術領域，特別是一種基于流水線的幀內預測模式塊編碼加速方法。
背景技術：
隨著多媒體技術和網絡技術的飛速發(fā)展和廣泛應用，通過網絡來傳播各種視頻數據得到越來越廣泛的應用。由于原始視頻數據所需帶寬極大，同時又具有很大的冗余性，因此通常通過編碼壓縮再傳輸。在某些實時或近實時的環(huán)境下(如視頻會議等)，要求編碼器達到足夠高的編碼速度。而視頻編碼計算量的龐大，就要求對編碼過程采用加速算法。
視頻編碼從80年代末開始，從MPEG-1、H.261到現在的MPEG-4、H.264已經有很長的研究歷史，提出了很多國際標準，但是基本思想仍然是分塊壓縮和運動預測。H.264在以前標準中的幀內宏塊預測方式的基礎上，提出了一種新的幀內預測模式——4*4幀內預測，它將一個16*16的宏塊分為16個4*4的子塊，每一子塊分別進行幀內預測，各自有獨立的預測模式。這種模式提高了編碼的效率，也帶來了計算復雜度的提高和編碼速度的減慢，通過采用本發(fā)明提出的基于流水線的加速方法可以極大地加速幀內編碼速度。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于流水線的幀內預測模式塊編碼加速方法。
發(fā)明的技術方案將視頻幀劃分為宏塊，再將宏塊劃分為子塊，在幀內預測模式中對每一子塊分別預測編碼。
基于流水線的幀內預測模式塊編碼加速方法，它能在不增加資源消耗的前提下極大地加速幀內編碼速度，從而提高視頻編碼速度。本發(fā)明包括以下特征1.基于流水線結構，不增加資源消耗。
2.適用于任何基于分塊的幀內預測編碼，適用性強。
3.按照流水線要求調整子塊編碼順序；4.提高編碼速度。


圖1是MPEG-4 AVC/H.264幀內4×4塊編碼順序圖。
圖2是MPEG-4 AVC/H.264預測參考點圖。
圖3是順序執(zhí)行序列圖。
圖4是理想情況下流水線執(zhí)行序列圖。
圖5是實際情況下流水線執(zhí)行序列圖。
發(fā)明的
具體實施例方式
圖1中，以MPEG-4 AVC/H.264幀內預測為例MPEG-4 AVC/H.264將視頻幀劃分為16*16的宏塊，再將宏塊劃分為4*4的子塊，在幀內預測模式中對每一子塊分別預測編碼。圖1為編碼順序。
圖2是預測所需參考點。
圖2中，幀內4×4塊編碼過程可以分為預測、DCT變換及量化、反量化及反DCT變換和重建四個過程，設四個編碼過程所需時間分別為T1、T2、T3、T4，則順序執(zhí)行所需總時間T＝16*(T1+T2+T3+T4)執(zhí)行序列如圖3所示?？梢宰⒁獾?，預測、DCT變換及量化、反量化及反DCT變換和重建四個過程在任何時刻都只有一個在執(zhí)行，造成了資源的浪費和計算時間的延長，因此可以采用流水線技術充分利用計算資源并減少計算時間。設流水線執(zhí)行所需總時間為T’，根據流水線性質，在不存在數據相關性的理想情況下如圖4所示，在理想情況下T’ideal＝T1+max(T1+T2)+max((T1+T2+T3)+max(T1+T2+T3+T4)*13+max(T2+T3+T4)+max(T3+T4)+T4但是由于各塊之間存在數據相關性，不能達到理想狀態(tài)。由于各子塊間存在數據相關性，根據數據相關性，將4×4塊編碼順序進行調整以充分發(fā)揮流水線效率，對子塊編碼順序調整，編碼順序調整如下0，1，4，2，5，3，6，8，7，9，12，10，13，11，14，15序列圖如圖5所示。
執(zhí)行所需總時間T’＝(T1+T2+T3+T4)*4+(T1+T4+(max(T1，T2)+max(T2，T3)+max(T3，T4)+max(T4，T1))*2)*3加速比＝T/T’在FPGA參考硬件實現中，T1＝20，T2＝T3＝16，T4＝18，可以得出加速比為1.3365，在不增加硬件資源消耗的情況下性能提高了33.65％。
權利要求
1.一種基于流水線的幀內預測模式塊編碼加速方法，它能在不增加資源消耗的前提下極大地加速幀內編碼速度，從而提高視頻編碼速度，發(fā)明包括以下特征(1)基于流水線結構，不增加資源消耗；(2)適用于任何基于分塊的幀內預測編碼，適用性強；(3)按照流水線要求調整子塊編碼順序；(4)提高編碼速度。
2.按權利要求1所述的編碼加速方法，其特征在于基于流水線結構，不增加資源消耗。
3.按權利要求1所述的編碼加速加速方法，其特征在于適用于任何基于分塊的幀內預測編碼，適用性強。
4.一種基于流水線的幀內預測模式塊編碼加速方法，其步驟如下將視頻幀劃分為宏塊，再將宏塊劃分為子塊，在幀內預測模式中對每一子塊分別預測編碼。
5.根據權利要求4的基于流水線的幀內預測模式塊編碼加速方法，其特征在于，將視頻幀劃分為宏塊16*16，再將宏塊劃分為子塊4*4。
6.根據權利要求5的基于流水線的幀內預測模式塊編碼加速方法，其特征在于，幀內4×4塊編碼過程可以分為預測、DCT變換及量化、反量化及反DCT變換和重建四個過程。
7.根據權利要求6的基于流水線的幀內預測模式塊編碼加速方法，其特征在于，設四個編碼過程所需時間分別為T1、T2、T3、T4，則順序執(zhí)行所需總時間T＝16*(T1+T2+T3+T4)
8.根據權利要求7的基于流水線的幀內預測模式塊編碼加速方法，其特征在于，設流水線執(zhí)行所需總時間為T’，根據流水線性質，在不存在數據相關性的理想情況下T’ideal＝T1+max(T1+T2)+max((T1+T2+T3)+max(T1+T2+T3+T4)*13+max(T2+T3+T4)+max(T3+T4)+T4
9.根據權利要求5的基于流水線的幀內預測模式塊編碼加速方法，其特征在于，由于各子塊間存在數據相關性，對子塊編碼順序調整為0，1，4，2，5，3，6，8，7，9，12，10，13，11，14，15實際情況下T’actual＝(T1+T2+T3+T4)*4+(T1+T4+(max(T1，T2)+max(T2，T3)+max(T3，T4)+max(T4，T1))*2)*3T’actual＜T，從而提高了編碼速度。
全文摘要
本發(fā)明涉及網絡媒體傳播技術領域，特別是一種基于流水線的幀內預測模式塊編碼加速方法。步驟如下將視頻幀劃分為的宏塊(如16＊16)，再將宏塊劃分為子塊(如4＊4)，在幀內預測模式中對每一子塊分別預測編碼。它能在不增加資源消耗的前提下極大地加速幀內編碼速度，從而提高視頻編碼速度。本發(fā)明的特征是基于流水線結構，不增加資源消耗；適用于任何基于分塊的幀內預測編碼，適用性強；按照流水線要求調整子塊編碼順序；提高編碼速度。本發(fā)明適用于視頻編碼設計。
文檔編號H04N7/32GK1529512SQ20031010144
公開日2004年9月15日 申請日期2003年10月17日 優(yōu)先權日2003年10月17日
發(fā)明者彭聰, 黃晁, 李錦濤, 彭 聰 申請人:中國科學院計算技術研究所