應(yīng)用于視頻硬解碼的無損壓縮方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于視頻解碼領(lǐng)域，具體設(shè)及一種應(yīng)用于視頻硬解碼的無損壓縮方法及無 損壓縮系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著視頻分辨率越來越大，從W前的DU720P向1080P、4K邁進(jìn)，隨之而來的視頻解 碼所占用的帶寬越來越大，而且隨著4K面板的流行普及，顯示設(shè)備所消耗的帶寬也同步增 加，W解碼4K@30FPS碼流和顯示4K YUV數(shù)據(jù)為例，視頻解碼設(shè)備和顯示設(shè)備占用的帶寬評(píng) 估如下： 視頻解碼設(shè)備：4Kx2Kxl. 5x3.5x30=12601 byte 顯示設(shè)備：4Kx2Kxl.5x60=720M byte 二者相加已經(jīng)達(dá)到了1.98G ^te，接近2G，如果解碼8K視頻，W及Display面板也為8K， 則需求的帶寬還需翻倍，接近4G，如此大的帶寬需求對(duì)目前非常有限的DDR帶寬來說是一個(gè) 非常沉重的負(fù)擔(dān)，已經(jīng)成為超高清視頻解碼顯示的一大瓶頸，迫切需要在視頻解碼過程中 加入無損壓縮算法W達(dá)到節(jié)省帶寬的目的。
[0003] 目前在視頻硬解碼領(lǐng)域，對(duì)于4K、8K大分辨率視頻，由于解碼帶寬非常大，如果不 采用無損壓縮，上文已分析即使解碼4K分辨率視頻碼流，帶寬已達(dá)到1.98G，帶寬太大，在一 般的視頻播放設(shè)備如平板上，由于性價(jià)比因素的考量，DDR的運(yùn)行頻率一般都不高，運(yùn)就導(dǎo) 致達(dá)不到解碼30帖流楊播放的要求，畫面出現(xiàn)跳躍等現(xiàn)象，而一般的無損壓縮算法類似 肝EG-LS算法，由于算法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，壓縮、解壓縮各像素相互依賴而導(dǎo)致壓縮、解壓縮速 度很慢，進(jìn)而影響到視頻解碼的性能，W及壓縮算法壓縮率低，節(jié)省帶寬有限等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有視頻硬解碼模塊帶寬需求大的問題，設(shè)計(jì)了一種VD-LFRC(Video Decoder Lossless Frame Compression)無損壓縮算法，能和視頻硬解碼模塊完美配合。同 時(shí)由于在視頻解碼模塊解碼過程中，參考帖數(shù)據(jù)的讀取消耗的帶寬占總帶寬的70%左右，為 了減少參考帖數(shù)據(jù)讀取的帶寬消耗，在實(shí)現(xiàn)上，本發(fā)明采用了和VD-LFRC無損壓縮算法相配 合的二級(jí)化che設(shè)計(jì)架構(gòu)，通過二級(jí)化che的設(shè)計(jì)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了參考帖數(shù)據(jù)讀取帶寬的降低， 從而降低了視頻解碼模塊解碼過程中的帶寬消耗。
[000引本發(fā)明的主要目的是提供應(yīng)用于視頻硬解碼的無損壓縮方法。
[0006] 本發(fā)明的另一目的是提供應(yīng)用于視頻硬解碼的無損壓縮系統(tǒng)。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述主要目的，本發(fā)明提供的應(yīng)用于視頻硬解碼的無損壓縮方法，依次包 括視頻解碼步驟、壓縮步驟、存儲(chǔ)步驟和解壓縮步驟;視頻解碼步驟包括解碼視頻碼流，輸 出解碼后的YUV數(shù)據(jù)的步驟;壓縮步驟包括對(duì)視頻解碼步驟輸出的YUV數(shù)據(jù)進(jìn)行無損壓縮的 步驟;存儲(chǔ)步驟包括存放無損壓縮數(shù)據(jù)的步驟;解壓縮步驟包括對(duì)所述無損壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行 解壓縮W及恢復(fù)原始YUV數(shù)據(jù)的步驟;其中，壓縮步驟將16X4的Y亮度塊和對(duì)應(yīng)的8X2的U色 度塊和8X2的V色度塊作為一個(gè)壓縮單元進(jìn)行無損壓縮;存儲(chǔ)步驟采用對(duì)整帖圖像W四個(gè)像 素行為單位進(jìn)行緊湊壓縮存放，并且每四個(gè)像素行的起始地址固定;解碼步驟包括參考帖 讀取步驟，參考帖讀取步驟采用二級(jí)化che結(jié)構(gòu)，二級(jí)化che結(jié)構(gòu)中一級(jí)為Compress-化che, 緩存壓縮后的數(shù)據(jù)，另一級(jí)為2D-化Che，緩存解壓縮后的原始YUV數(shù)據(jù)。
[0008] 由上述方案可見，在視頻解碼模塊解碼過程中，參考帖數(shù)據(jù)的讀取消耗的帶寬占 總帶寬的70%左右，為了減少參考帖數(shù)據(jù)讀取的帶寬消耗，本發(fā)明采用了和VD-LFRC( Video Decoder Lossless Frame Compression)無損壓縮相配合的二級(jí)化che設(shè)計(jì)架構(gòu)，通過二級(jí) 化Che的設(shè)計(jì)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了參考帖數(shù)據(jù)讀取帶寬的極大降低，從而降低了視頻解碼模塊解碼 的帶寬消耗。
[0009] -個(gè)優(yōu)選的方案是，壓縮步驟包括預(yù)測(cè)步驟、分組步驟和賭編碼步驟;預(yù)測(cè)步驟包 括通過預(yù)測(cè)模式對(duì)Y亮度塊、U色度塊和V色度塊分別進(jìn)行預(yù)測(cè)的步驟和計(jì)算預(yù)測(cè)值的步驟； 分組步驟包括根據(jù)預(yù)測(cè)值和原始值計(jì)算殘差的步驟W及對(duì)殘差進(jìn)行分組的步驟;賭編碼步 驟包括對(duì)分組步驟分組后的殘差的值進(jìn)行賭編碼的步驟。
[0010] 由上可見，對(duì)亮度塊和色度塊進(jìn)行預(yù)測(cè)得到各像素點(diǎn)的預(yù)測(cè)值，然后通過預(yù)測(cè)值 得到各像素點(diǎn)的殘差，對(duì)殘差進(jìn)行賭編碼后可W計(jì)算得到色度塊和亮度塊編碼后的總比特 數(shù)。
[0011] -個(gè)優(yōu)選的方案是，預(yù)測(cè)模式包括水平預(yù)測(cè)、垂直預(yù)測(cè)W及均值預(yù)測(cè)。
[0012] 由上可見，在對(duì)色度塊和亮度塊的壓縮中用到了水平預(yù)測(cè)，垂直預(yù)測(cè)和均值預(yù)測(cè) 算法，通過多種預(yù)測(cè)方法，W及隨后的分組和賭編碼，可W得到壓縮率最高即所需要的比特 數(shù)最小的預(yù)測(cè)模式。
[0013] -個(gè)優(yōu)選的方案是，賭編碼步驟包括根據(jù)預(yù)測(cè)模式和殘差計(jì)算各預(yù)測(cè)模式下Y亮 度塊、U色度塊或者V色度塊的比特?cái)?shù)的步驟W及找出預(yù)測(cè)后使Y亮度塊、U色度塊或者V色度 塊的比特?cái)?shù)最小的預(yù)測(cè)模式，并判斷最小的比特?cái)?shù)是否超過Y亮度塊、U色度塊和V色度塊的 原始比特?cái)?shù)的步驟。
[0014] 由上可見，找出在不同的預(yù)測(cè)模式下，預(yù)測(cè)編碼后亮度塊或色度塊所需的最小比 特?cái)?shù)，然后判斷最小比特?cái)?shù)和亮度塊或色度塊的原始比特?cái)?shù)的大小，從而決定亮度塊或色 度塊的比特?cái)?shù)。
[0015] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一個(gè)目的，本發(fā)明提供的應(yīng)用于視頻硬解碼的無損壓縮系 統(tǒng)，包括視頻解碼模塊、壓縮模塊、存儲(chǔ)模塊和解壓縮模塊，視頻解碼模塊用于解碼視頻碼 流，并將解碼后的YUV數(shù)據(jù)輸出至壓縮模塊，壓縮模塊對(duì)解碼后的YUV數(shù)據(jù)進(jìn)行無損壓縮并 輸出至存儲(chǔ)模塊，存儲(chǔ)模塊將壓縮后的數(shù)據(jù)存放到外部存儲(chǔ)器中，解壓縮模塊將存放到外 部存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮，恢復(fù)為原始YUV數(shù)據(jù)并輸出至視頻解碼模塊;其中，壓縮模 塊將16X4的亮度塊和對(duì)應(yīng)的8X2的U分量色度塊和8X2的V分量色度塊作為一個(gè)壓縮單元進(jìn) 行無損壓縮;存儲(chǔ)模塊采用對(duì)整帖圖像W四個(gè)像素行為單位進(jìn)行緊湊壓縮存放，并且每四 個(gè)像素行的起始地址固定;視頻解碼模塊包括參考帖讀取模塊，所述參考帖讀取模塊用于 讀取參考帖，參考帖的讀取采用二級(jí)化che結(jié)構(gòu)，二級(jí)化che結(jié)構(gòu)中一級(jí)為Compress-hche, 用于緩存壓縮后的視頻數(shù)據(jù)，另一級(jí)為2D-化che，用于緩存解壓縮后的視頻數(shù)據(jù)。
[0016] 由上述方案可見，在本發(fā)明的系統(tǒng)中，采用了 Wl6x4亮度塊和對(duì)應(yīng)的8x2色度塊 作為一個(gè)壓縮單元進(jìn)行壓縮，每個(gè)壓縮單元Kbyte進(jìn)行緊湊排列，從而可W保證視頻解碼 模塊解碼輸出的塊數(shù)據(jù)能夠及時(shí)的壓縮，不需要額外開辟buffer來緩存數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明應(yīng)用于視頻硬解碼的無損壓縮方法的流程圖。
[0018] 圖2是本發(fā)明應(yīng)用于視頻硬解碼的無損壓縮方法的流程圖中對(duì)壓縮步驟的步驟流 程圖。
[0019] 圖3是本發(fā)明應(yīng)用于視頻硬解碼的無損壓縮方法實(shí)施例的亮度預(yù)測(cè)圖。
[0020] 圖4是本發(fā)明應(yīng)用于視頻硬解碼的無損壓縮方法實(shí)施例的亮度預(yù)測(cè)的殘差分組 表。
[0021 ]圖5是本發(fā)明應(yīng)用于視頻硬解碼的無損壓縮方法實(shí)施例的Bit Length化ader范 圍對(duì)應(yīng)表。
[0022] 圖6是本發(fā)明應(yīng)用于視頻硬解碼的無損壓縮方法實(shí)施例的壓縮數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式圖。
[0023] 圖7是本發(fā)明應(yīng)用于視頻硬解碼的無損壓