CN101980540A - 解码电路、解码装置及解码*** - Google Patents

解码电路、解码装置及解码*** Download PDF

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Abstract

提供一种能够将通过直接模式编码的B图片高速地解码的解码电路、解码装置、以及解码***。并行地执行第n个宏块的解码处理(步骤S103～116)、和第(n+1)个用锚定块的运动矢量向缓存106的传送(步骤S102及S117)。由此，在第(n+1)个宏块是以直接模式编码的情况下，在时刻(T2)，在将第(n+1)个宏块解码时马上利用缓存(106)内的第(n+1)个用锚定块的运动矢量来计算运动矢量。

Description

解码电路、解码装置及解码***
本申请是申请日为2005年11月15日、申请号为200580040267.2、名称为“解码电路、解码装置及解码***”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及将构成编码的图片的多个宏块以规定的次序依次解码的解码电路、解码装置、以及解码***。
背景技术
以往，在运动图像压缩编码/解码技术的重要的要素中，有“运动补偿帧间预测”。所谓的运动补偿帧间预测，是检测构成运动图像的连续的帧(画面)内的图片怎样运动而高效率地进行压缩的方法。在MPEG(Moving Picture Experts Group：运动图像专家组)等的代表性的运动图像压缩方法中，在进行运动补偿帧间预测时，对将图片分割后的称作“宏块”的每个单位按显示顺序与位于前方或后方的其他图片内的宏块比较，使用表示向哪个方向以怎样的程度运动的“运动矢量”。另外，将比较的图片称作“参照图片”。
此外，近年来，在作为新的运动图像压缩编码/解码技术而标准化的MPEG4-AVC(Advanced Video Coding：先进视频编码)中，还使用作为高度的运动补偿帧间预测的“双向运动补偿帧间预测”的方法(参照非专利文献1)。
这里，对双向运动补偿帧间预测简单地进行说明。
所谓的双向运动补偿帧间预测，是从处于前后的图片中选择任意的两张参照图片、根据该两张参照图片进行运动补偿帧间预测的方法。另外，将作为进行双向运动补偿帧间预测的对象的图片称作“双预测图片(Bi-predictive Picture)”，简称作“B图片”。
在进行B图片的编码时，有时通过被称作“直接模式”的编码模式进行编码。所谓的直接模式，是不将运动矢量编码、而利用过去已经编码的其他宏块的运动矢量对每个宏块计算运动矢量的编码模式。具体而言，在通过直接模式将宏块编码的情况下使用该宏块所属的图片的1个以前的图片内的、与该宏块相同坐标上的宏块的运动矢量，来进行该宏块的运动矢量的计算。参照图7简单地进行说明将通过直接模式编码的宏块解码的以往的处理。
首先，作为前提，为将来对通过直接模式编码的宏块进行解码做准备，在MPEG标准中，在将图片内的各宏块依次解码的过程中，将解码后的各宏块的运动矢量存储一定量。例如，根据MPEG4-AVC的1规格，存储4张图片的运动矢量，如果每1个图片由8160个宏块构成，则需要存储合计32640个宏块的运动矢量。为了将这样大量的运动矢量存储在解码电路内，通过通常的缓存是不够的，并不现实。因此，将解码后的各宏块的运动矢量存储在处于进行解码的解码电路以外的DRAM(Dynamic Random Access Memory：动态随机存取存储器)等的存储器中。
这里，如图7所示，在将B图片的宏块解码时，首先参照包含在该宏块的开头中的宏块类型信息，判断该宏块是否是以直接模式编码的(步骤S200)。
在由直接模式编码的情况下，进行DMA(Direct Memory Access：直接存储器存取)传送指示，以从外部存储器取得参照的其他宏块的运动矢量(步骤S201)，结果，根据从外部存储器传送的运动矢量来决定该宏块的运动矢量(步骤S202)。
非专利文献1：ITU-T建议H.264“Advanced Video Coding for Generic Audiovisual Services”
但是，在图7所示的以往的方法中，在判断出宏块是通过直接模式编码的(步骤S200)之后，访问外部存储器(步骤S201)，来取得所需的其他宏块的运动矢量。由于需要进行从外部存储器向解码电路内的传送，所以如图中的箭头所示那样会花费时间，结果，有将B图片的宏块解码的整体的时间T变长的问题。
如果将宏块解码的时间T长时间化，则B图片的解码也会延迟，结果有可能影响到将运动图像整体解码的时间。
发明内容
所以，本发明的目的是提供一种能够将通过直接模式编码的B图片高速地解码的解码电路、解码装置、以及解码***。
为了解决上述问题，有关本发明的解码电路，具备在直接模式下动作的模式，该直接模式是解码对象宏块本身不具有运动矢量，而使用已经解码完成的宏块的运动矢量来确定上述解码对象宏块的运动矢量，其特征在于，具备：传送机构，与存在于上述解码电路外部的外部存储器之间进行数据传送；缓存，用于保持宏块的运动矢量；缓存传送指示机构，对上述传送机构进行指示，以使其将已经解码完成的宏块的运动矢量，从上述外部存储器传送至上述缓存；解码机构，在上述解码对象宏块是以直接模式被编码的情况下，使用保持在上述缓存中的运动矢量确定上述解码对象宏块的运动矢量；以及外部存储器传送指示机构，对上述传送机构进行指示，以使其将所确定的运动矢量传送至上述外部存储器，上述缓存传送指示机构进行指示，以便将在上述解码对象宏块不是以直接模式被编码的情况下不需要的运动矢量也包含在内进行传送。
发明效果
根据以上的结构，通过电路内的缓存容量的制约，即使是需要将已解码完成的运动矢量的存储暂时存储在外部存储器中的解码电路，在开始宏块的解码之前，也将将来解码的宏块可能需要的运动矢量先从外部存储器传送到电路内的缓存中。通过该先进行传送的结构，只要宏块不是以直接模式编码的就不需要，但在某个宏块是以直接模式编码的情况下，能够在将该宏块解码时马上确定运动矢量。结果，在宏块是以直接模式编码时，能够缩短该宏块的解码所需要的时间。
此外，在上述解码电路中，其特征在于，上述缓存传送指示机构，对上述传送机构进行指示，以使其在从一个宏块的解码开始到结束之间，将在接着该一个宏块的宏块是以直接模式编码的情况下所参照的其他宏块的运动矢量从上述外部存储器传送至上述缓存。
通过该结构，在将第n个宏块解码的期间，将在第n+1个宏块是以直接模式编码的情况下所参照的运动矢量传送给电路内的缓存，所以即使在第n+1个宏块是以直接模式编码的情况下也能够在解码时马上决定运动矢量。此外，能够将电路内的缓存的大小抑制为能够保持前方1个的顺序的宏块所参照的运动矢量的最小限度的大小。
附图说明
图1是表示有关本发明的解码***10的结构的框图。
图2是表示基于MPEG标准编码的数据的构造的概略图。
图3是表示时间直接模式时的运动矢量的计算方法的概略图。
图4是表示解码***10的解码处理动作的流程图。
图5是表示解码***10的解码处理动作的时序图。
图6是表示空间直接模式时的运动矢量的计算方法的概略图。
图7是表示以往的解码处理的时序图。
标号说明
10解码***
100解码电路
101流传送指示部
102解码部
103DMA控制器
104参照图像传送指示部
105缓存传送指示部
106缓存
107外部存储器传送指示部
108逆频率变换处理部
109运动补偿处理部
110内处理部
111去块滤波处理部
112解码图像传送指示部
200外部存储器
300存储媒体
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
<1.结构>
<1-1.解码***10的结构>
如图1所示，解码***10由解码电路100、连接在该解码电路100上的外部存储器200和存储媒体300构成。
外部存储器200是能够进行作为作业区域使用的DRAM等的写入的存储器，特别是暂时存储有后述的解码电路100执行解码处理所需要的数据。
存储媒体300是HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等的大容量存储媒体，存储有基于MPEG标准而编码的运动图像数据(以下有称作“流”的情况)。这些流例如是用户将电视节目录像而成的流等。
解码电路100是进行基于MPEG标准编码的流的解码的集成电路。在流的解码时，输入从HDD300依次读入到外部存储器200的作业区域中的流，并解码。
<1-2.解码电路100的结构>
解码电路100具备流传送指示部101、解码部102、DMA控制器103、参照图像传送指示部104、缓存传送指示部105、缓存106、缓存消除部107、外部存储器传送指示部108、逆频率变换处理部109、运动补偿处理部110、内处理部111、去块滤波处理部112、以及解码图像传送指示部113。
流传送指示部101具有对DMA控制器103进行指示，以从外部存储器200向后述的缓存106传送流的功能。
解码部102具有如下功能，即：将基于MPEG标准可变长编码的流以宏块单位进行可变长解码，并输出该宏块的宏块类型、运动矢量及像素残差值的功能。关于运动矢量，在宏块以直接模式以外的模式编码的情况下，通过将宏块解码来决定，另一方面，在宏块以直接模式编码的情况下，利用保持在后述的缓存106中的运动矢量来计算。
DMA控制器103具有通过DMA方式在外部存储器200与解码电路100内具备的缓存106等的各缓存之间传送数据的功能。
参照图像传送指示部104具有对DMA控制器103进行指示，以将解码部部101输出的运动矢量所表示的参照图像从外部存储器200传送给缓存106的功能。
缓存传送指示部105具有对DMA控制器103进行指示，以将在宏块以直接模式编码的情况下参照的、已经解码的其他宏块的运动矢量传送给后述的缓存106的功能。
缓存106是在解码电路100内暂时存储数据的存储区域，具有至少能够存储一个宏块的运动矢量的容量。特别是，暂时存储根据来自缓存传送指示部105的指示从DMA控制器103输出的运动矢量。
外部存储器传送指示部107具有对DMA控制器103进行指示，以将解码部102每次将宏块解码时所决定的运动矢量传送给外部存储器200的功能。
逆频率变换处理部108具有将解码部102输出的像素值残差进行逆频率变换而输出的功能。
运动补偿处理部109具有将逆频率变换处理部108输出的像素值残差与按照来自参照图像传送指示部104的传送指示而传送的参照图像相合成、并将合成后的图像作为解码图像输出的功能。
内处理部110具有在宏块是以不需要帧间预测的模式编码的宏块(以下称作“内宏块”)的情况下、利用逆频率变换处理部108输出的宏块的像素值残差进行解码、并输出解码图像的功能。
去块滤波处理部111具有对运动补偿处理部109及内处理部110输出的解码图像进行用来降低块噪音的去块滤波(deblock filter)处理的功能。
解码图像传送部112具有对DMA控制器103进行指示，以将由去块滤波处理部111进行了去块滤波处理后的解码图像传送给外部存储器200的功能。
<2.数据构造>
这里，对解码***10进行解码的数据进行说明。
如图2所示，基于MPEG标准编码的流由多个图片构成(P1、P2、P3……Pn)。各图片是构成作为动态图像的流的静止图像，对应于1个画面。
进而，各图片以具有16行的宽度的切片在水平方向上被分割(切片#1、切片#2……切片#n)。切片是进行图片的编码的基本单位。
并且，将各切片更细地分割后的是宏块(以下简略表示为“MB”)。宏块是进行包括运动补偿帧间预测的解码的基本单位。例如，在MPEG4-AVC(Advanced Video Coding)的HDTV(High Definition Television：高清晰电视)品质的情况下，1个图片被分割为8160个宏块。
这里，对B图片的宏块的运动矢量进行说明。
运动矢量是表示在各宏块中与以显示顺序位于前方或后方的其他图片比较向哪个方向怎样程度运动的信息，在宏块以直接模式以外的模式编码的情况下，在将该宏块可变长解码的阶段中确定。
另一方面，在宏块以直接模式编码的情况下，为了决定该宏块的运动矢量而需要利用其他宏块的运动矢量来计算。另外，在本实施方式中，对“时间直接模式”下的运动矢量的计算方法进行说明。
如果参照图3，则为了计算解码对象宏块(MB01)的运动矢量而参照该解码对象宏块的参照图片中的一个图片(以下称作“Anchor Picture”：锚定图片)(AP01)。在AP01之中，利用位于与MB01相同的坐标上的宏块(以下称作“锚定块”)(AB01)的运动矢量，按照以下的式子计算MB01的运动矢量。
[式1]
mvL0＝mvCo1*tb/td
[式2]
mvL1＝mvL0-mvCo1
这里，mvCo1是AB01的运动矢量的值，表示AB01对应于参照图片内的哪个宏块。tb是另一参照图片与MB01的图片之间的时间间隔。td是另一参照图片与AP01之间的时间间隔。tb与td的值由解码部102来通知。由式1及式2，计算出作为MB01的运动矢量的mvL0和mvL1，根据mvL0和mvL1，决定将AP01上的宏块MB00与另一参照图片上的宏块MB02作为参照图像。
<3.动作>
接着，对解码***10的解码动作处理进行说明。
如图4所示，在解码电路100中，首先，流取得部101对DMA控制器103进行指示，从外部存储器200传送流，接受到该指示，DMA控制器103将流从外部存储器200传送给解码部102(步骤S100)。
接受到流的解码部102开始以宏块单位将构成流的图片解码的处理(步骤S101)。这里，假设开始对第n个宏块的解码。
此外，与步骤S101的第n个宏块的解码并行地，对于接着第n个的第(n+1)个宏块，缓存传送指示部105对DMA控制器103进行指示，将该第(n+1)个宏块若是以直接模式编码的情况下所参照的锚定块(以下称作“第(n+1)个用锚定块”)的运动矢量从外部存储器200向缓存106传送(步骤S102)。
在步骤S101中开始的第n个宏块的解码中，首先，解码部102参照宏块头，判断该宏块是进行帧间预测的宏块(以下称作“间宏块”)、还是不进行帧间预测的宏块(以下称作“内宏块”)(步骤S103)。
在步骤S103中的判断的结果是间宏块的情况下(步骤S103：是)，再判断第n个宏块的编码形式是否是直接模式(步骤S104)。
在步骤S104的判断结果是编码形式为直接模式的情况下(步骤S104：是)，解码部102利用存储在缓存106中的运动矢量计算第n个宏块的运动矢量(步骤S105)。这里，在缓存106中，存储有在第(n-1)个宏块被解码的期间并行传送的、在第n个宏块以直接模式编码时所参照的锚定块(以下称作“第n个用锚定块”)的运动矢量。
另一方面，在步骤S104的判断结果是编码形式为直接模式以外的模式的情况下，解码部102在将第n个宏块进行可变长解码的阶段中确定运动矢量(步骤S106)。
解码部102将已确定的运动矢量输出到外部存储器传送指示部107内的缓存中，接受到它的外部存储器传送指示部108对DMA控制器103进行指示，将运动矢量传送给外部存储器200(步骤S107)。这里，将传送运动矢量的外部存储器200内的地址与第n个宏块建立对应而传送。
接着，参照图像传送指示部104对DMA控制器103指示，以将基于从解码部102输出的运动矢量的参照图像从外部存储器200传送到运动补偿处理部109内的缓存中(步骤S108)。
此外，在此期间，逆频率变换处理部108对解码部102输出的像素残差值进行逆频率变换(步骤S109)。
运动补偿处理部109将逆频率变换处理部108输出的像素值残差与按照来自参照图像传送指示部104的传送指示而经由DMA控制器103传送的参照图像进行合成，并将合成后的图像作为解码图像输出(步骤S110)。
另一方面，在步骤S103中的判断结果为不是间宏块、而是内宏块的情况下，对DMA控制器103指示以将是内宏块的信息传送给外部存储器200(步骤S1110)。
逆频率变换处理部108对解码部102输出的像素残差值进行逆频率变换(步骤S112)。
内处理部110根据第n个宏块的周边图像生成参照图像，将与逆频率变换处理部108输出的像素残差值相加后的图像作为解码图像输出(步骤S113)。
接着，去块滤波处理部111对在步骤S110或步骤S113中输出的解码图像进行将块噪音去除的去块处理，并输出到解码图像传送指示部112内的缓存中(步骤S114)。
解码图像传送指示部112对DMA控制器103指示，以将去块处理后的解码图像传送给外部存储器200(步骤S115)。
与上述步骤S103～S115并行地，对应于步骤S102中的运动矢量传送指示，将第(n+1)个用锚定块的运动矢量经由DMA控制器103传送给缓存106(步骤S116)。
如果步骤S101～S116中的第n个宏块的解码、和与其并行进行的步骤S102及S116中的第(n+1)个用锚定块的运动矢量的传送结束，则将n递增，接着开始第(n+1)个的解码和第(n+2)个用锚定块的运动矢量的传送(步骤S101及S102)。
以上，根据本实施方式，通过利用DMA传送，并行地执行第n个宏块的解码处理(步骤S103～115)、和第(n+1)个用锚定块的运动矢量向缓存106的传送(步骤S102及S116)。由此，即使第(n+1)个宏块以直接模式编码，在将第(n+1)个宏块解码时也能够马上使用缓存106内的第(n+1)个用锚定块的运动矢量来计算运动矢量。
进而，与以往的处理相比较，说明本实施方式的处理的效果。如果参照表示以往的处理的图7，则先判断宏块类型(步骤200)，在知道宏块是以直接模式编码的阶段中，向DMA控制器103指示运动矢量的传送(步骤S201)。因此，即使宏块的解码处理结束，也必须等待从外部存储器200的传送结束，结果，将宏块解码所需的整体的时间T变长。
相对于此，如果参照表示本实施方式的处理的图5，则并行地执行第n个宏块的解码处理(步骤S103～115)、和第(n+1)个用锚定块的运动矢量向缓存106的传送(步骤S102及S116)。由此，在第(n+1)个宏块是以直接模式编码的情况下，能够在时刻T2，在将第(n+1)个宏块解码时马上使用缓存106内的第(n+1)个用锚定块的运动矢量来计算运动矢量。结果，缩短了将第(n+1)个宏块解码所需的时间T2。递增而对第n个、第(n+1)个、第(n+2)个……重复执行该并行处理直到流结束的第(n+x)个，所以对哪个宏块都发挥同样的效果。
如以上基于实施方式所说明的，根据本发明，在构成B图片的各宏块以直接模式编码的情况下，能够高速地进行其解码，结果能够使B图片的解码高速化。
<变形例>
以上，基于实施方式对有关本发明的解码***10进行了说明，但能够对该实施方式的结构及动作施加各种变形。
在上述实施方式中，说明了与宏块的解码处理并行地将前方1个的宏块用锚定块的运动矢量向缓存106传送的动作，但也可以增大缓存106的容量、将前方几个的多个宏块用锚定块的多个运动矢量一起传送。
例如，在使用适于连续的数据传送的SDRAM等的存储器作为外部存储器200的情况下，如果按每1个运动矢量进行传送则有突发长度不足、传送效率不足的情况。
因此，在使用SDRAM等的存储器的情况下，例如只要与第n个宏块的解码处理并行地将第(n+1)个宏块用锚定块的运动矢量、和再接着它的第(n+2)个宏块用锚定块的运动矢量一起通过1次来传送就可以。
这样，通过增加由一次的DMA传送所传送的数据量，能够减少外部存储器200与缓存106间的传送次数，能够增大突发长度而提高传送效率。
另外，可传送到前方几个宏块用锚定块的运动矢量，受缓存106的大小左右。如果如上述实施方式那样是传送1个以后，则缓存106的大小可限制在最小限度，但只要缓存106的大小允许，对于几个以后并没有限制。
进而，在外部存储器传送指示机构107指示将解码后的运动矢量传送给外部存储器200时，也可以将有关多个宏块的多个运动矢量一起传送。
<补充>
在上述实施方式中，作为直接模式，对“时间直接模式”进行了说明，但也可以是“空间直接模式”。
即，在宏块以空间直接模式编码的情况下，为了决定该宏块的运动矢量，与锚定块的运动矢量一起、使用该宏块的周边宏块的运动矢量。
如果参照图6，则为了计算解码对象宏块(MB01)的运动矢量，参照在MB01的图片内已经被解码的其他宏块。具体而言，利用MB01的左位置的宏块(MB(A))、上位置的宏块(MB(B))、以及右上位置的宏块(MB(C))的各自的运动矢量，按照以下的式子计算MB01的运动矢量。
[式3]
mv＝median(mvA，mvB，mvC)
这里，mvA是MB(A)的运动矢量，mvB是MB(B)的运动矢量，mvC是MB(C)的运动矢量。由式3计算出作为MB01的运动矢量的mv。
另外，在将本发明应用到空间直接模式中的情况下，在图4所示的流程图中的步骤S102中，只要对DMA控制器103指示，以将在第(n+1)个宏块的图片内位于左位置、上位置、及右上位置的宏块各自的运动矢量(共计3个运动矢量)传送给缓存106就可以。此外，在此情况下，只要使缓存106的大小匹配于能存储共计3个运动矢量的大小就可以。
产业上的可利用性
有关本发明的解码电路、解码装置及解码***，能够应用到将按照MPEG标准编码的影像解码并再现的装置中，作为实现高速的解码的技术是有实用性的。

Claims (3)

1.一种解码电路，具备在直接模式下动作的模式，该直接模式是解码对象宏块本身不具有运动矢量，而使用已经解码完成的宏块的运动矢量来确定上述解码对象宏块的运动矢量，其特征在于，具备：
传送机构，与存在于上述解码电路外部的外部存储器之间进行数据传送；
缓存，用于保持宏块的运动矢量；
缓存传送指示机构，对上述传送机构进行指示，以使其将已经解码完成的宏块的运动矢量，从上述外部存储器传送至上述缓存；
解码机构，在上述解码对象宏块是以直接模式被编码的情况下，使用保持在上述缓存中的运动矢量确定上述解码对象宏块的运动矢量；以及
外部存储器传送指示机构，对上述传送机构进行指示，以使其将所确定的运动矢量传送至上述外部存储器，
上述缓存传送指示机构进行指示，以便将在上述解码对象宏块不是以直接模式被编码的情况下不需要的运动矢量也包含在内进行传送。
2.一种解码装置，具备在直接模式下动作的模式，该直接模式是解码对象宏块本身不具有运动矢量，而使用已经解码完成的宏块的运动矢量来确定上述解码对象宏块的运动矢量，其特征在于，具备：
传送机构，与存在于上述解码装置外部的外部存储器之间进行数据传送；
缓存，用于保持宏块的运动矢量；
缓存传送指示机构，对上述传送机构进行指示，以使其将已经解码完成的宏块的运动矢量，从上述外部存储器传送至上述缓存；
解码机构，在上述解码对象宏块是以直接模式被编码的情况下，使用保持在上述缓存中的运动矢量确定上述解码对象宏块的运动矢量；以及
外部存储器传送指示机构，对上述传送机构进行指示，以使其将所确定的运动矢量传送至上述外部存储器，
上述缓存传送指示机构进行指示，以便将在上述解码对象宏块不是以直接模式被编码的情况下不需要的运动矢量也包含在内进行传送。
3.一种解码***，具备在直接模式下动作的模式，该直接模式是解码对象宏块本身不具有运动矢量，而使用已经解码完成的宏块的运动矢量来确定上述解码对象宏块的运动矢量，其特征在于，具备：
传送机构，与存在于上述解码***外部的外部存储器之间进行数据传送；
缓存，用于保持宏块的运动矢量；
缓存传送指示机构，对上述传送机构进行指示，以使其将已经解码完成的宏块的运动矢量，从上述外部存储器传送至上述缓存；
解码机构，在上述解码对象宏块是以直接模式被编码的情况下，使用保持在上述缓存中的运动矢量确定上述解码对象宏块的运动矢量；以及
外部存储器传送指示机构，对上述传送机构进行指示，以使其将所确定的运动矢量传送至上述外部存储器，
上述缓存传送指示机构进行指示，以便将在上述解码对象宏块不是以直接模式被编码的情况下不需要的运动矢量也包含在内进行传送。
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