单片机与DSP中的基于ADSP-BF533处理器的去方块滤波器的实现及优化
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2020-12-06
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单片机与单片机与DSP中的基于中的基于ADSP-BF533处理器的去方块滤波器的处理器的去方块滤波器的
实现及优化实现及优化
引言 在已有的基于块的视频编解码系统中，当码率较低时都存在方块效应，新的视频编码标准H.264中亦
是如此。产生这种方块效应的主要原因有两个：一是由于对变换后的残差系数进行的基于块的整数变换后，以
大的量化步长对变换系数进行量化会使得解码后的重建图像的方块边缘出现不连续；二是在运动补偿中插值运
算引起的误差使得编解码器反变换后的重建图像会出现方块效应。如果不进行处理，方块效应还会随着重构帧
积累下去，从而严重地影响图像的质量和压缩效率。为了解决这一问题，H.264中的去方块滤波技术采用较为复
杂的自适应滤波器来有效地去除这种方块效应。因此，如何在实时视频解码中优化去方块滤波算法，降低计算
复杂度，
引言引言
在已有的基于块的视频编解码系统中，当码率较低时都存在方块效应，新的视频编码标准H.264中亦是如此。产生这种方
块效应的主要原因有两个：一是由于对变换后的残差系数进行的基于块的整数变换后，以大的量化步长对变换系数进行量化会
使得解码后的重建图像的方块边缘出现不连续；二是在运动补偿中插值运算引起的误差使得编解码器反变换后的重建图像会出
现方块效应。如果不进行处理，方块效应还会随着重构帧积累下去，从而严重地影响图像的质量和压缩效率。为了解决这一问
题，H.264中的去方块滤波技术采用较为复杂的自适应滤波器来有效地去除这种方块效应。因此，如何在实时视频解码中优化
去方块滤波算法，降低计算复杂度，提高重建图像质量，就成了H.264解码的一个关键问题。
1 H.264的去方块滤波的去方块滤波
1.1 滤波原理滤波原理
大的量化步长会造成相对较大的量化误差，这就可能将原来相邻块“接壤”处像素间灰度的连续化变成了“台阶”变化，主观
上就有”伪边缘”的方块效应。去方块效应的方法就是在保持图像总能量不变的条件下，把这些台阶状的阶跃灰度变化重新复原
成台阶很小或者近似连续的灰度变化，同时还必须尽量减少对真实图像边缘的损伤。
1.2 自适应滤波过程自适应滤波过程
在H.264中，去方块滤波器是按照16×16像素的宏块为单位顺序进行的，在宏块中按照每个4×4子块之间的边缘以先垂直
后水平的顺序进行，从而对整个重建图像中的所有边缘(图像边缘除外)进行滤波。具体的边缘示意图如图1所示。对于16×16像
素的亮度宏块，共有4条垂直边缘，4条水平边缘，每条边缘又分为16条像素边缘。而对应8×8像素的色度宏块有垂直边缘和水
平边缘各2条，每条边缘分为8条像素边缘。像素边缘是进行滤波的基本单元。
1.2.1 滤波器在两个层次上的自适应性滤波器在两个层次上的自适应性
H.264中的去方块滤波所以有较好的滤波效果，是由于它在以下两个层次上的自适应性。
1) 滤波器在4×4子块级别的自适应性
滤波是基于各个子块中的像素边缘进行的，通过对每一条像素边缘定义一个参数BS(边缘强度)来自适应地调节滤波的强弱
和涉及的像素点。色度块的像素边缘强度与相应的亮度像素边缘强度相同。假设P和Q为两个相邻的4×4子块，其中的像素边
缘强度通过图2的步骤获得。BS的值越大，则对相应的边缘两侧进行的滤波越强，这是根据产生方块效应的原因来设定的，如
采用帧内预测模式的子块的方块现象较明显，则对该子块中的对应边缘设定较大的像素边缘强度值来进行强滤波。
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