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CN111787320B - 一种变换编码系统和方法 - Google Patents

一种变换编码系统和方法 Download PDF

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CN111787320B CN202010632429.8A CN202010632429A CN111787320B CN 111787320 B CN111787320 B CN 111787320B CN 202010632429 A CN202010632429 A CN 202010632429A CN 111787320 B CN111787320 B CN 111787320B
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Abstract

本发明公开了一种变换编码系统和方法，应用于视频编解码，所述系统包括：输入变换模块、判断模块和输出模块；其中，所述判断模块分别与所述输入变换模块、和输出模块连接；其中，所述输入变换模块包括多个第一缓存(ram)和多个第二缓存(ram)，所述多个第一缓存(ram)用于缓存X方向的一维DCT变换结果；所述多个第二缓存(ram)用于缓存Y方向的一维IDCT变换结果。因此，采用本申请实施例，由于输入变换模块中使用了多个第一缓存(ram)和多个第二缓存(ram)用于缓存变换结果，从而减小了视频编码器的芯片体积。

Description

一种变换编码系统和方法
技术领域
本发明涉及视频编码器的芯片实现技术领域，特别涉及一种变换编码系统和方法。
背景技术
近年来，随着高清、超高清视频的普及，视频原始数据量急剧增加，给存储和传输带来巨大压力，如何进一步提高视频编码的压缩效率是一个至关重要的问题，在提高视频编码的压缩效率时，首先需要考虑的是如何高效的对视频中的像素块进行高效编码。
在目前对视频中的像素块进行编码的传统实现方式中，采用四个独立的编码模块对视频中的像素块进行编码，分别是对一块32点x32点的1024点像素图像的亮度块采用一个编码模块实现，一块16点x16点的256点像素图像的亮度块采用一个编码模块实现，一块16点x16点的256点像素块的图像的色度块采用一个编码模块实现，8x8的图像的色度块采用一个编码模块实现，四个独立的编码模块对视频中的像素块编码时，采用传统锁存器进行数据缓存。由于传统的编码方式采用四个类似的模块进行编码，缓存时用锁存器进行数据缓存，从而增大了视频编码器的芯片体积。
发明内容
本申请实施例提供了一种变换编码系统和方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
第一方面，本申请实施例提供了一种变换编码系统，所述系统包括：
输入变换模块、判断模块和输出模块；其中，
所述判断模块分别与所述输入变换模块、和输出模块连接；其中，
所述输入变换模块包括多个第一缓存(ram)和多个第二缓存(ram)，所述多个第一缓存(ram)用于缓存X方向的一维DCT变换结果；所述多个第二缓存(ram)用于缓存Y方向的一维IDCT变换结果。
可选的，所述输入变换模块还包括残差生成器、第一DCT变换器、第二DCT变换器、第一IDCT变换器、第二IDCT变换器；所述残差生成器、第一DCT变换器、多个第一缓存(ram)、第二DCT变换器、第一IDCT变换器、多个第二缓存(ram)、第二IDCT变换器依次电连接。
可选的，所述第一DCT变换器为视频图像的坐标轴中X方向DCT变换器，所述第二DCT变换器为所述坐标轴中Y方向DCT变换器。
可选的，所述第一IDCT变换器为所述视频图像的坐标轴中Y方向DCT变换器，所述第二IDCT变换器为所述坐标轴中X方向DCT变换器。
可选的，所述输入变换模块，用于获取不同尺寸类型的块处理生成变换系数和重构数据；所述判断模块，用于根据所述变换系数和重构数据判断当前编码质量后生成编码代价；所述输出模块，当所述编码代价小于预设阈值时，输出所述变换系数和重构数据。
第二方面，本申请实施例提供了一种变换编码方法，所述方法包括：
输入变换模块获取不同尺寸类型的块处理生成变换系数和重构数据；
判断模块根据所述变换系数和重构数据判断当前编码质量后生成编码代价；
输出模块根据所述编码代价输出变换系数和重构数据。
可选的，所述输入变换模块获取不同尺寸类型的块处理生成变换系数和重构数据，包括：
残差生成器获取不同尺寸类型的块，并生成所述不同尺寸类型的块对应的待编码残差；
第一DCT变换器对所述不同尺寸类型的块对应的待编码残差进行X方向的一维DCT变换，生成X方向的一维DCT变换结果；
多个第一缓存(ram)缓存所述X方向的一维DCT变换结果。
可选的，所述多个第一缓存(ram)缓存所述X方向的一维DCT变换结果之后，还包括：
第二DCT变换器对所述X方向的一维DCT变换结果进行Y方向的一维DCT变换，生成待编码残差的二维DCT变换系数；
第二DCT变换器将所述待编码残差的二维DCT变换系数量化生成变换系数；
第二DCT变换器将所述变换系数输出。
可选的，所述第二DCT变换器将所述变换系数输出之后，还包括：
第一IDCT变换器将所述变换系数进行反量化，并进行Y方向的一维IDCT变换，生成Y方向的一维IDCT变换结果；
多个第二缓存(ram)缓存所述Y方向的一维IDCT变换结果；
第二IDCT变换器将所述Y方向的一维IDCT变换结果进行X方向的IDCT变换，生成所述待编码残差对应的重构数据；
第二IDCT变换器将所述重构数据输出。
可选的，所述输出模块根据所述编码代价输出变换系数和重构数据包括：
当所述编码代价小于预设阈值时，输出所述变换系数和重构数据。
本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
在本申请实施例中，视频编码器通过输入变换模块获取不同尺寸类型的块处理生成变换系数和重构数据，然后基于判断模块根据所述变换系数和重构数据判断当前编码质量后生成编码代价，最后通过输出模块根据所述编码代价输出变换系数和重构数据。由于本申请在视频像素块的编码中，首先将传统的四个独立的编码模块实现的功能通过一个模块进行实现，然后在数据缓存中利用(ram)做缓存代替传统寄存器，从而降低了视频编码器的芯片体积。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是本申请实施例提供的一种变换编码系统的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种变换编码方法的方法示意图；
图3是本申请实施例提供的一种变换编码过程的过程示意图；
图4是本申请实施例提供的另一种变换编码方法的流程示意图。
具体实施方式
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
到目前为止，对于视频编解码的编码中，采用四个独立的编码模块对视频中的像素块进行编码，分别是对一块32点x32点的1024点像素图像的亮度块采用一个编码模块实现，一块16点x16点的256点像素图像的亮度块采用一个编码模块实现，一块16点x16点的256点像素块的图像的色度块采用一个编码模块实现，8x8的图像的色度块采用一个编码模块实现，四个独立的编码模块对视频中的像素块编码时，采用传统锁存器进行数据缓存。由于传统的编码方式采用四个类似的模块进行编码，缓存时用锁存器进行数据缓存，从而增大了视频编码器的芯片体积。为此，本申请提供了一种变换编码系统和方法，以解决上述相关技术问题中存在的问题。本申请提供的技术方案中，由于本申请在视频像素块的编码中，首先将传统的四个独立的编码模块实现的功能通过一个模块进行实现，然后在数据缓存中利用(ram)做缓存代替传统寄存器，从而降低了视频编码器的芯片体积，下面采用示例性的实施例进行详细说明。
请参见图1，图1是本申请实施例提供的一种应用于视频编解码的变换编码的系统示意图，该系统包括输入变换模块、判断模块08和输出模块09，其中输入变换模块包括残差生成器01、第一DCT变换器02(即X向DCT变换02)、多个第一缓存(ram)03(即32个缓存(RAM)03)、第二DCT变换器04(Y向DCT变换04)、第一IDCT变换器05(即Y向IDCT变换05)、多个第二缓存(ram)06(即32个缓存(RAM)06)、第二IDCT变换器07(即X向IDCT变换07)，其中判断模块08分别连接输入变换模块以及输出模块09。
进一步地，残差生成器01、第一DCT变换器02、多个第一缓存(ram)03、第二DCT变换器04、第一IDCT变换器05、多个第二缓存(ram)06、第二IDCT变换器07依次电连接。
进一步地，多个第一缓存(ram)03一端连接至第一DCT变换器02，另一端连接至第二DCT变换器04；其中，第一DCT变换器02为视频图像的坐标轴中X方向DCT变换器，第二DCT变换器04为视频图像的坐标轴中Y方向DCT变换器。
进一步地，多个第二缓存(ram)06一端连接至第一IDCT变换器05，另一端连接至第二IDCT变换器07，其中第一IDCT变换器05为视频图像的坐标轴中Y方向DCT变换器，第二IDCT变换器07为视频图像的坐标轴中X方向DCT变换器。
进一步地，输入变换模块，用于获取不同尺寸类型的块处理生成变换系数和重构数据。判断模块08，用于根据变换系数和重构数据判断当前编码质量后生成编码代价。输出模块09，当编码代价小于预设阈值时，输出变换系数和重构数据。
具体的，本申请实施例由残差生成器01，X向DCT变换02，32块缓存(ram)03，Y向DCT变换04，Y向IDCT变换05，32块缓存(ram)06，X向IDCT变换07，判断模块08以及输出模块09组成。其中01,02,04,05,07,08,09模块流水线工作。本申请实施例中首先根据块类型选择信号选择32x32的Y块，16x16的Y块，16x16的U/V块，8x8的U/V块作为输入，经过残差生成DCT变换，IDCT变换判断模块，最终输出对应输入块的变换系数以及重构输出。
在本申请实施例中，视频编码器通过输入变换模块获取不同尺寸类型的块处理生成变换系数和重构数据，然后基于判断模块根据所述变换系数和重构数据判断当前编码质量后生成编码代价，最后通过输出模块根据所述编码代价输出变换系数和重构数据。由于本申请在视频像素块的编码中，首先将传统的四个独立的编码模块实现的功能通过一个模块进行实现，然后在数据缓存中利用(ram)做缓存代替传统寄存器，从而降低了视频编码器的芯片体积。
下面将结合附图2-4，对本申请实施例提供的变换编码方法进行详细介绍。该方法可依赖于计算机程序实现，可运行于基于冯诺依曼体系的变换编码系统上。该计算机程序可集成在应用中，也可作为独立的工具类应用运行。其中，本申请实施例中的变换编码系统可以为视频编码器。
请参见图2，为本申请实施例提供了一种变换编码方法的流程示意图。如图2所示，本申请实施例的所述方法可以包括以下步骤：
S101，输入变换模块获取不同尺寸类型的块处理生成变换系数和重构数据；
其中，输入变换模块是对获取到的不同尺寸类型的块进行处理变换的模块。
通常，输入变换模块包括残差生成器，X向DCT变换器，32块缓存(ram)，Y向DCT变换器，Y向IDCT变换器，32块缓存(ram)，X向IDCT变换器。
在本申请实施例中，采用残差生成器获取不同尺寸类型的块，并生成不同尺寸类型的块对应的待编码残差，通过X向DCT变换器对不同尺寸类型的块对应的待编码残差进行X方向的一维DCT变换，生成X方向的一维DCT变换结果，在采用32块缓存(ram)缓存X方向的一维DCT变换结果，再采用Y向DCT变换器对X方向的一维DCT变换结果进行Y方向的一维DCT变换，生成待编码残差的二维DCT变换系数，再采用第二DCT变换器将待编码残差的二维DCT变换系数量化生成变换系数，再通过第二DCT变换器将所述变换系数输出，再采用Y向IDCT变换器将变换系数进行反量化，并进行Y方向的一维IDCT变换，生成Y方向的一维IDCT变换结果，再采用32块缓存(ram)缓存Y方向的一维IDCT变换结果，然后采用X向IDCT变换器将Y方向的一维IDCT变换结果进行X方向的IDCT变换，生成待编码残差对应的重构数据，最后再采用X向IDCT变换器将重构数据输出。
在一种可能的实现方式中，首先使用残差生成器获取不同类型的块，并生成此块的待编码残差，再通过X向DCT变换器对残差进行x方向的一维DCT变换，生成x方向的变换结果，再通过多个缓存(ram)03缓存x方向的一维DCT变换结果，然后通过Y向DCT变换器用于对x方向的一维DCT变换结果进行y方向的一维DCT变换，生成待编码残差的二维DCT变换系数，并将其量化，输出变换系数(即待输出的变换系数)，再采用Y向IDCT变换器将变换系数进行反量化，并进行y方向的一维反DCT变换，生成Y方向的一维反DCT变换结果，最后通过多个缓存(ram)缓存y方向的一维反DCT变换结果，并采用X向IDCT变换器将y方向的一维反DCT变换结果进行x方向的反DCT变换，最终输出变换系数反量化后的二维反DCT变换结果。此结果就是待编码残差所对应的重构数据。
S102，判断模块根据所述变换系数和重构数据判断当前编码质量后生成编码代价；
在一种可能的实现方式中，基于步骤S101可得到变换系数和重构数据，通过判断模块根据变换系数，重构数据等数据判断此次编码的质量生成编码代价，最后决定是否输出编码结果。当所述编码代价小于预设阈值时，输出所述变换系数和重构数据。
S103，输出模块根据所述编码代价输出变换系数和重构数据。
例如图3所示，图3是本申请实施例提供的一种变换编码的过程示意图，首先通过残差生成器获取不同尺寸类型的块，例如32x32的Y块，16x16的Y块，16x16的U/V块，8x8的U/V块作为输入。其中32x32的Y块是一块32点x32点的1024点像素块，Y指图像的亮度。其中16x16的Y块是一块16点x16点的256点像素块，Y指图像的亮度。其中16x16的U/V块是一块16点x16点的256点像素块，U/V是图像的色度。其中8x8的U/V块是一块8点x8点的64点像素块，U/V是图像的色度。
当残差生成器获取到不同尺寸类型的块时，将不同尺寸类型的块处理生成不同尺寸类型的块对应的待编码残差，再将不同尺寸类型的块对应的待编码残差输入X向DCT变换器，X向DCT变换器接收到不同尺寸类型的块对应的待编码残差后进行X方向的一维DCT变换，生成X方向的变换结果，其中DCT变换为离散余弦变换，X方向为视频图像的行方向。当生成视频图像的行方向的变换结果后，将视频图像的行方向变换结果输入到32块缓存(ram)中进行缓存。通过Y向DCT变换器获取视频图像的行方向的一维DCT变换结果进行y方向的一维DCT变换，生成待编码残差的二维DCT变换系数，并将其量化，输出变换系数。也就是待输出的变换系数。其中Y向为视频图像的列方向。
再通过Y向IDCT变换器将变换系数进行反量化，并进行y方向的一维反DCT变换，生成Y方向的一维反DCT变换结果。其中IDCT变换是离散余弦逆变换，最后将Y方向的一维反DCT变换结果缓存至32块缓存(ram)中。
再通过X向IDCT变换器将Y方向的一维反DCT变换结果进行X方向的反DCT变换，最终输出变换系数反量化后的二维反DCT变换结果。此结果就是待编码残差所对应的重构数据。
再通过判断模块判断此次的编码质量，决定是否输出编码结果，当编码代价小于预设阈值时，最后通过输出模块输出变换系数和重构数据。
在本申请实施例中，视频编码器通过输入变换模块获取不同尺寸类型的块处理生成变换系数和重构数据，然后基于判断模块根据所述变换系数和重构数据判断当前编码质量后生成编码代价，最后通过输出模块根据所述编码代价输出变换系数和重构数据。由于本申请在视频像素块的编码中，首先将传统的四个独立的编码模块实现的功能通过一个模块进行实现，然后在数据缓存中利用(ram)做缓存代替传统寄存器，从而降低了视频编码器的芯片体积。
请参见图4，为本申请实施例提供了一种变换编码方法的流程示意图。如图4所示，本申请实施例的所述方法可以包括以下步骤：
S201，残差生成器获取不同尺寸类型的块，并生成所述不同尺寸类型的块对应的待编码残差；
S202，第一DCT变换器对所述不同尺寸类型的块对应的待编码残差进行X方向的一维DCT变换，生成X方向的一维DCT变换结果；
S203，多个第一缓存(ram)缓存所述X方向的一维DCT变换结果；
S204，第二DCT变换器对所述X方向的一维DCT变换结果进行Y方向的一维DCT变换，生成待编码残差的二维DCT变换系数；
S205，第二DCT变换器将所述待编码残差的二维DCT变换系数量化生成变换系数；
S206，第二DCT变换器将所述变换系数输出；
S207，第一IDCT变换器将所述变换系数进行反量化，并进行Y方向的一维IDCT变换，生成Y方向的一维IDCT变换结果；
S208，多个第二缓存(ram)缓存所述Y方向的一维IDCT变换结果；
S209，第二IDCT变换器将所述Y方向的一维IDCT变换结果进行X方向的IDCT变换，生成所述待编码残差对应的重构数据；
S210，第二IDCT变换器将所述重构数据输出；
S211，判断模块根据所述变换系数和重构数据判断当前编码质量后生成编码代价；
S212，当所述编码代价小于预设阈值时，输出所述变换系数和重构数据。
在本申请实施例中，视频编码器通过输入变换模块获取不同尺寸类型的块处理生成变换系数和重构数据，然后基于判断模块根据所述变换系数和重构数据判断当前编码质量后生成编码代价，最后通过输出模块根据所述编码代价输出变换系数和重构数据。由于本申请在视频像素块的编码中，首先将传统的四个独立的编码模块实现的功能通过一个模块进行实现，然后在数据缓存中利用(ram)做缓存代替传统寄存器，从而降低了视频编码器的芯片体积。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，因此依本申请权利要求所作的等同变化，仍属本申请所涵盖的范围。

Claims (3)

1.一种变换编码系统，应用于视频编解码，其特征在于，所述系统包括：
输入变换模块、判断模块和输出模块；其中，
所述判断模块分别与所述输入变换模块、和输出模块连接；其中，
所述输入变换模块包括多个第一缓存(ram)和多个第二缓存(ram)，所述多个第一缓存(ram)用于缓存X方向的一维DCT变换结果；所述多个第二缓存(ram)用于缓存Y方向的一维IDCT变换结果；
其中，所述输入变换模块还包括残差生成器、第一DCT变换器、第二DCT变换器、第一IDCT变换器、第二IDCT变换器；所述残差生成器、第一DCT变换器、多个第一缓存(ram)、第二DCT变换器、第一IDCT变换器、多个第二缓存(ram)、第二IDCT变换器依次电连接；
其中，所述输入变换模块，用于将获取的不同尺寸类型的块进行处理后生成变换系数和重构数据；所述判断模块，用于根据所述变换系数和重构数据判断当前编码质量后生成编码代价；所述输出模块，当所述编码代价小于预设阈值时，输出所述变换系数和重构数据；
其中，所述将获取的不同尺寸类型的块进行处理后生成变换系数和重构数据，包括：
残差生成器获取不同尺寸类型的块，并生成所述不同尺寸类型的块对应的待编码残差；
第一DCT变换器对所述不同尺寸类型的块对应的待编码残差进行X方向的一维DCT变换，生成X方向的一维DCT变换结果；
多个第一缓存(ram)缓存所述X方向的一维DCT变换结果；
其中，所述多个第一缓存(ram)缓存所述X方向的一维DCT变换结果之后，还包括：
第二DCT变换器对所述X方向的一维DCT变换结果进行Y方向的一维DCT变换，生成待编码残差的二维DCT变换系数；
第二DCT变换器将所述待编码残差的二维DCT变换系数量化生成变换系数；
第二DCT变换器将所述变换系数输出；
其中，所述第二DCT变换器将所述变换系数输出之后，还包括：
第一IDCT变换器将所述变换系数进行反量化，并进行Y方向的一维IDCT变换，生成Y方向的一维IDCT变换结果；
多个第二缓存(ram)缓存所述Y方向的一维IDCT变换结果；
第二IDCT变换器将所述Y方向的一维IDCT变换结果进行X方向的IDCT变换，生成所述待编码残差对应的重构数据；
第二IDCT变换器将所述重构数据输出。
2.根据权利要求1所述的一种变换编码系统，其特征在于，
所述第一DCT变换器为视频图像的坐标轴中X方向DCT变换器，所述第二DCT变换器为所述坐标轴中Y方向DCT变换器。
3.根据权利要求1所述的一种变换编码系统，其特征在于，
所述第一IDCT变换器为视频图像的坐标轴中Y方向DCT变换器，所述第二IDCT变换器为所述坐标轴中X方向DCT变换器。
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