一種解碼器及有損解碼視頻圖像的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高清數(shù)字視頻壓縮編解碼技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種解碼器及有損解碼 視頻圖像的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 用于視頻解碼裝置，如圖1所示，主要包括：反量化模塊（Q ^、反變換模塊（T 4、 相加模塊、限位模塊Clip、去塊濾波模塊dblk、自適應(yīng)樣點(diǎn)補(bǔ)償模塊SA0、參考幀緩存區(qū) (Ref buffer)、幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊（Pintra)和幀間預(yù)測(cè)模塊（PintCT)，完整的比特位深BitDepth = 8或10的視頻圖像解碼流程主要包括：
[0003] 每一幀視頻圖像會(huì)劃分成很多個(gè)宏塊，不論是8bit還是lObit視頻圖像宏塊碼流 都要先熵解碼得到熵解碼系數(shù)（Coefficients)，然后經(jīng)反量化模塊進(jìn)行反量化、經(jīng)反變換模 塊進(jìn)行反變換得到殘差值（d+Ι位），相加模塊將得到的殘差值與該宏塊對(duì)應(yīng)的幀內(nèi)預(yù)測(cè)值 或幀間預(yù)測(cè)值相加得到重建值；限位模塊將重建值限制在（〇,2 d 4范圍內(nèi)，這樣每個(gè)重建 值可以用d比特表示（d = 8或10);去塊濾波用于對(duì)限位后的重建值進(jìn)行去塊濾波；自適 應(yīng)樣點(diǎn)補(bǔ)償模塊用于對(duì)去塊濾波后的重建值進(jìn)行自適應(yīng)樣點(diǎn)補(bǔ)償計(jì)算，得到解碼結(jié)果并輸 出。
[0004] 每個(gè)宏塊可能采用幀內(nèi)預(yù)測(cè)也可能采用幀間預(yù)測(cè)，當(dāng)前宏塊的重建值會(huì)用做當(dāng)前 幀后續(xù)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)，當(dāng)前幀宏塊的重建值濾波后會(huì)用于下一幀圖像中宏塊的幀間預(yù) 測(cè)。視頻碼流里會(huì)標(biāo)示每個(gè)宏塊采用的預(yù)測(cè)模式。
[0005] 幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊參考幀內(nèi)已解碼的相鄰宏塊未經(jīng)濾波（dblk&SAO)的重建值進(jìn)行幀 內(nèi)預(yù)測(cè)，幀間預(yù)測(cè)模塊參考已解碼幀的與當(dāng)前宏塊相鄰的宏塊經(jīng)濾波（dblk&SAO)的重建 值進(jìn)行幀間預(yù)測(cè)。
[0006] 具體地，視頻解碼裝置根據(jù)視頻碼流中標(biāo)示的預(yù)測(cè)模式，確定需要結(jié)合當(dāng)前宏塊 的殘差值及幀內(nèi)預(yù)測(cè)值計(jì)算當(dāng)前宏塊的重建值時(shí)，由相加模塊將當(dāng)前宏塊的殘差值及幀內(nèi) 預(yù)測(cè)模塊輸出的幀內(nèi)預(yù)測(cè)值相加得到當(dāng)前宏塊的重建值；確定需要結(jié)合當(dāng)前宏塊的殘差值 及幀間預(yù)測(cè)值計(jì)算當(dāng)前宏塊的重建值時(shí)，由相加模塊將當(dāng)前宏塊的殘差值及幀間預(yù)測(cè)模塊 輸出的幀間預(yù)測(cè)值相加得到當(dāng)前宏塊的重建值。
[0007] 以上解碼過程中每個(gè)對(duì)應(yīng)的模塊解碼lObit序列比解碼8bit序列都需要多消耗 硬件資源。
[0008] 支持全規(guī)格的lObit序列解碼需要消耗更多的硬件單元以及占用更多的帶寬，如 果能夠在現(xiàn)有的8bit解碼器上只增加很少的硬件資源就能達(dá)到解碼lObit序列并且視覺 上差別不大，則是個(gè)很好的解決方案。
[0009] 現(xiàn)有方法都是從上述流程圖入手考慮在哪個(gè)步驟把lObit數(shù)據(jù)運(yùn)算轉(zhuǎn)換為8bit 數(shù)據(jù)運(yùn)算，很明顯的由于輸出解碼結(jié)果只能存放在DDR(即DDR SDRAM，雙倍速率同步動(dòng)態(tài) 隨機(jī)存儲(chǔ)器），為保證帶寬其數(shù)據(jù)位深最好為8而不是10,因此至少必須在濾波（dblk&SAO) 之后轉(zhuǎn)換。
[0010] 目前較好的解決節(jié)省硬件資源的解碼流程如圖2所示： 〇/,
[0011] 其中^的意思是將10比特?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為8bit數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換方法為將10比特?cái)?shù)據(jù)右 1 ().〇 mb 移兩位。I的意思是將8比特?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為lObit數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換方法為將8比特?cái)?shù)據(jù)左移兩 m 位。在解碼過程中，限位模塊將相加模塊輸出的重建值右移兩位，將重建值限制在（0,2S ^ 范圍內(nèi)；幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊將限位模塊輸出的重建值左移兩位后再進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)，幀間預(yù)測(cè)模 塊將得到的幀間預(yù)測(cè)值左移兩位后輸出。
[0012] 從圖2可以看至lj，該方案在解碼lObit碼流時(shí)，反量化、反變換和幀內(nèi)預(yù)測(cè)3個(gè)模 塊用的是l〇bit運(yùn)算，而濾波（去塊濾波和自適應(yīng)樣點(diǎn)補(bǔ)償）和幀間預(yù)測(cè)模塊用的是8bit 運(yùn)算。之所以這樣做主要是后兩個(gè)模塊的lObit運(yùn)算消耗的硬件單元比前三個(gè)多。該技術(shù) 能較好的接近原始解碼效果，比直接從熵解碼步驟就將系數(shù)從lObit轉(zhuǎn)換為8bit能獲得更 好的PSNR(Peak Signalto Noise Ratio,峰值信噪比）（40DB左右）和更好的圖像質(zhì)量。
[0013] 但上述方案有一個(gè)缺點(diǎn)，就是HEVC做幀內(nèi)intra預(yù)測(cè)會(huì)利用周圍宏塊的重建 值做水平垂直等35種模式的預(yù)測(cè)，但是上述流程圖中得到重建值后會(huì)先把數(shù)據(jù)從lObit 限位到8bit做濾波（dblk&SAO),需要用來做intra預(yù)測(cè)時(shí)再從8bit擴(kuò)展到lObit,這 個(gè)過程中會(huì)導(dǎo)致intra宏塊周圍的參考像素和原來的有誤差，導(dǎo)致解碼效果不盡如人 意。誤差比較明顯的是當(dāng)32X32亮度塊做intra預(yù)測(cè)時(shí)會(huì)對(duì)intra宏塊周圍的參考像素 (reference sample)進(jìn)行平滑（smoothing)的操作，當(dāng)參考像素的不連續(xù)性超過一個(gè)閾值 (l〈〈(bitdepth-5))時(shí)會(huì)對(duì)所有的周圍參考像素用雙線性插值bilinear interpolation 的平滑smoothing方式進(jìn)行修改（強(qiáng)幀內(nèi)平滑called strong intra smoothing)。而如果 原來的參考像素并沒有超過該閾值則不做或做的是[121]小平滑濾波，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致預(yù)測(cè)出 來的數(shù)據(jù)完全不同，造成解碼的不正確，并且該錯(cuò)誤有可能擴(kuò)散至該幀內(nèi)后續(xù)intra塊和 對(duì)后面的P幀的解碼造成大面積解碼錯(cuò)誤。采用上述方法解碼得到的圖像會(huì)出現(xiàn)圖像花屏 現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明提供一種解碼器及有損解碼視頻圖像的方法，既可以節(jié)省讀寫DDR帶寬及 硬件資源又不會(huì)出現(xiàn)花屏，保證圖像質(zhì)量。
[0015] 本發(fā)明提供一種解碼器有損解碼視頻圖像的方法，其中，每幀視頻圖像被劃分為 多個(gè)宏塊，該方法包括 ：
[0016] 將當(dāng)前宏塊的殘差值與幀內(nèi)預(yù)測(cè)值或幀間預(yù)測(cè)值相加得到當(dāng)前宏塊的d位比特 的重建值并在第一緩存區(qū)進(jìn)行緩存；其中，通過從第一緩存區(qū)讀取幀內(nèi)已解碼的相鄰宏塊 的d位比特的重建值進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)，得到當(dāng)前宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)值；
[0017] 將當(dāng)前宏塊的d位比特的重建值向右移η位比特，得到當(dāng)前宏塊的d-n位比特的 重建值，對(duì)所述d-n位比特的重建值進(jìn)行濾波，或者，對(duì)當(dāng)前宏塊的d位比特的重建值進(jìn)行 濾波，將濾波后的d位比特的重建值向右移η位比特，得到并輸出d-n位比特的解碼結(jié)果， η為大于1小于d的整數(shù)。
[0018] 優(yōu)選地，該方法還包括：
[0019] 每得到一個(gè)宏塊的d-n位比特的解碼結(jié)果后，將所述d-n位比特的解碼結(jié)果在第 二緩存區(qū)進(jìn)行緩存；
[0020] 通過如下方式得到當(dāng)前宏塊的幀間預(yù)測(cè)值：
[0021] 從第二緩存區(qū)讀取已解碼幀的與當(dāng)前宏塊相鄰的宏塊的d-n位比特的解碼結(jié)果 進(jìn)行幀間預(yù)測(cè)，將幀間預(yù)測(cè)的結(jié)果向左移η位比特得到當(dāng)前宏塊的幀間預(yù)測(cè)值；
[0022] 或者
[0023] 從第二緩存區(qū)讀取已解碼幀的與當(dāng)前宏塊相鄰的宏塊的d-n位比特的解碼結(jié)果 并向左移η位比特后進(jìn)行幀間預(yù)測(cè)，得到當(dāng)前宏塊的幀間預(yù)測(cè)值。
[0024] 優(yōu)選地，所述d為10,所述η為2。
[0025] 優(yōu)選地，在濾波之前將d位比特的重建值向右移η位比特，具體包括：
[0026] 在濾波之前將d位比特的重建值向右移η位比特，并將重建值限制在0~2d η 1范 圍內(nèi)。
[0027] 優(yōu)選地，將濾波后的d位比特的重建值向右移η位比特，具體包括：
[0028] 在濾波之后將濾波后的d位比特的重建值向右移η位比特，并將濾波后的重建值 限制在0~2 dn 1范圍內(nèi)。
[0029] 優(yōu)選地，對(duì)當(dāng)前宏塊的d位比特或d-n位比特的重建值進(jìn)行濾波，具體包括：
[0030] 對(duì)當(dāng)前宏塊的d位比特或d-n位比特的重建值進(jìn)行去塊濾波和自適應(yīng)樣點(diǎn)補(bǔ)償。
[0031] 本發(fā)明還提供一種有損解碼視頻圖像的解碼器，每幀視頻圖像