一种用于超高清视频处理系统的片外缓存压缩方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及视频处理领域，具体地，设及一种用于超高清视频处理系统的片外缓 存压缩方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，人们对高品质视觉享受的主观需求和半导体技术快速发展的客观条件共 同促进了视频产业的蓬勃发展，高清2K，超高清4K、8K视频也快速产业化。超高清视频处理 系统，如超高清电视后处理ASIC、超高清视频编解码器，一般都采用数据处理核屯、与外部动 态存储器协同工作的架构。处理核屯、一般由ASIC或者协处理器实现，片外存储器用于存储 大量的视频数据，处理核屯、需要频繁的访问外存。
[0003] 然而，在当前的工艺水平下，CMOS集成电路的速度存在极限，一直W来存储器访问 速度的提升落后于逻辑电路，因此存储访问的带宽是制约系统性能的瓶颈。若通过增加片 上存储单元来缓解此问题也会大幅度增加成本和忍片功耗。另一方面，频繁的访问外存也 会带来能耗的大量提升。
[0004] 为了解决带宽和能耗瓶颈，压缩片外缓存数据是有效可行的办法。在运些应用中， 一般要求高速、实时的完成编解码过程;要求帖随机访问，甚至帖内像素块的随机访问；要 求无损或者极小的压缩损失，却又不强调高压缩比。运些特性都是通用编解码器无法满足 的。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于超高清视频处理系统的片 外缓存压缩方法，W实现超高清视频处理系统片外访存带宽大幅降低，数据吞吐率大幅提 升。
[0006] 为实现W上目的，本发明提供一种用于超高清视频处理系统的片外缓存压缩方 法，所述方法包括：
[0007] 第一步、压缩:将来自原始视频输入端的视频帖数据和来自处理内核的完成视频 处理功能的视频帖数据进行分组，W形成待压缩块，并对每个待压缩块进行块内像素分组、 预测、量化、反量化和像素重建、赌编码、码流打包、简化压缩处理W及压缩码流输出控制操 作，得到压缩码流，并将压缩码流写到片外缓存中；
[000引第二步、解压缩:从片外缓存请求并接收压缩码流，将压缩码流经过码流解析、赌 解码、反量化、像素形成、简化压缩处理解码及像素块复原处理后实时解码，形成解压后像 素块，并将解压后像素块输出给处理内核和输出显示模块。
[0009] 优选地:所述第一步，具体实现如下：
[0010] Sll、压缩块形成
[0011] 将来自原始视频输入端及处理内核的待压缩视频帖数据拆分为若干小的子块，形 成多个独立的待压缩块；
[0012] S12、预测
[0013] 将Sll每个待压缩块中的像素进行分组，然后W组为单位进行预测与残差处理，获 得待压缩块中每个像素的残差；
[0014] S13、量化
[0015] 将S12待压缩块中像素的残差经过量化处理，获得待压缩块中像素的量化后残差；
[0016] S14、反量化和像素重建
[0017] 将S13待压缩块中像素的量化后残差进行反量化处理和像素重建过程，获得像素 的重建值，供S12预测时使用（S12中当前像素的预测值由待压缩块内已处理像素重建值经 预测处理获得）。
[001引 Sl 5、赌编码
[0019] 将S13待压缩块中像素的量化后残差进行赌编码，得到赌编码后像素残差;编码过 程中编码阶数按组划分，每组内所有像素的编码阶数相同，不同组的编码阶数可W固定也 可W自适应调整；
[0020] S16、码流打包
[0021] 按照S15赌编码后像素残差按组依次进行打包处理，每组赌编码后像素残差值打 包成一个打包后子码流；
[0022] S17、简化压缩处理
[0023] 在满足压缩率要求的约束下，对待压缩块进行简单的压缩处理；
[0024] S18、压缩码流输出控制
[0025] 根据S16打包后子码流及S17简化压缩处理形成的压缩码流，在压缩率约束下，控 制压缩码流的形成及长度，形成待压缩块的压缩码流，并将此压缩码流输出。
[0026] 更优选地，所述的第一步中，压缩的数据来源包括:来自原始视频输入端的视频帖 数据和来自处理内核的完成视频处理功能的视频帖数据，所述视频处理功能，如超高清视 频帖率上变换、视频去噪、视频后处理等。
[0027] 更优选地，所述的Sll中，待压缩块是指:单独进行压缩，不依赖周围视频帖信息， 形成一个码流的视频像素块。
[0028] 更优选地，所述的Sl3中，每组量化系数可固定，也可自适应调整。
[0029] 更优选地，所述的S18中，所述的压缩码流输出控制，具体过程如下：
[0030] S181:检测每个打包后子码流的长度；
[0031] S182:若某组打包后子码流的长度大于传输像素原始值的长度，则在形成压缩码 流时舍弃打包后子码流，转而使用该组像素的原始像素值的高8位;否则，使用打包后子码 流；
[0032] S183:在完成S18US182之后，得到候选压缩码流的长度;若候选压缩码流的长度 不满足压缩率要求，则舍弃该候选压缩码流，选择简化压缩处理的结果形成压缩码流;否则 使用此候选码流作为压缩码流。
[0033] 优选地:所述第二步，具体实现如下：
[0034] S21、码流解析
[0035] 将来自片外缓存的压缩码流解析成各个独立的经过赌编码的像素残差值；
[0036] S22、赌解码
[0037] 将S21经过赌编码的像素残差值进行解码处理，获得解码后的像素残差值；
[0038] S23、反量化
[0039] 将S22解码后的像素残差值进行反量化处理，获得反量化后的像素残差值；
[0040] S24、像素形成
[0041] 包含当前像素预测值和重建像素值计算:在一个压缩码流内部，已获得的重建像 素值经过S12中的预测处理，可W得到当前像素的预测值;将S23反量化后的像素残差值加 上像素预测值，得到重建像素值；
[0042] S25、简化压缩处理解码
[0043] 若来自片外缓存的压缩码流是第一步中简化压缩处理形成的码流，则进行简化压 缩处理解码将此码流解码，得到解码后的重建像素值；
[0044] S26、像素块复原
[0045] 将S24得到的重建像素值进行组装，得到候选解压后像素块;若来自片外缓存的压 缩码流是第一步中简化压缩处理形成的码流，则舍弃此候选解压后像素块，使用S25解码后 得到的重建像素值，组装形成最终的解压后像素块;否则使用候选解压后像素块作为最终 的解压后像素块。
[0046] 更优选地，所述的S24中，使用已得到的重建像素值经过与第一步中S12相同的预 测过程，得到当前像素的预测值。
[0047] 本发明中：在预测时进行分组，并且W组为单位进行后续的处理，每个待压缩块独 立压缩，不依赖其他信息，因此在解码端仅通过压缩码流信息，就可复原出像素;压缩率固 定，因此可做到压缩块的随机读取访问。
[0048] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0049] 1实时压缩来自原始视频输入和处理内核的视频帖数据，然后再写入片外缓存，从 而降低片外存储器写带宽；
[0050] 2实时解压缩压缩码流，然后再输出给内核处理模块和视频输出显示模块，从而降 低片外存储器读带宽；
[0051 ] 3每个压缩块独立进行压缩和解压缩，且每个压缩块可W设置固定压缩比，因此可 W实现压缩块的随机访问；
[0052] 4可W根据内核处理模块的数据读取特点，灵活的设置压缩块的大小与形状，减少 数据重复读取，提高读写效率；
[0053] 5片外缓存存储的所有数据是压缩码流，因此可W大幅降低片外缓存的容量。
【附图说明】
[0054] 通过阅读参照W下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：
[0055] 图1为本发明一实施例的系统框图；
[0056] 图2为本发明一实施例的压缩模块结构框图；
[0057] 图3为本发明一实施例