[發明專利]視頻編碼合并模式雙向補償方法

有效

• 申請號: 201110335481.8
• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN102364948B
• 公開（公告）日: 2012-02-29
• 發明（設計）人: 朱洪波;趙海武;王小根;李國平;滕國偉;王國中
• 申請（專利權）人: 上海國茂數字技術有限公司
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/50
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明屬于數字視頻壓縮領域，具體涉及到視頻信號的預測補償方法。

背景技術

數字視頻是通過對時域和空域連續的自然場景進行時域和空域連續采樣所 得。如圖1所示，數字視頻由一系列時域上的視頻幀所組成，每個視頻幀表示 自然場景在某個時間的空域采樣，它由二維均勻采樣的視覺像素組成。每個像 素由一系列描述像素亮度和色彩的數字組成，在視頻編碼中，最廣泛被使用的 格式是YUV格式，這種格式中，每個像素由一個亮度分量Y，兩個色差分量U和 V組成，一般對U和V分量水平和垂直方向各進行一次下采樣，這樣每相鄰的4 個像素共用1個U和V分量，這就是YUV4:2:0格式。

最廣泛被使用的視頻編碼技術是塊基混合編碼技術。如圖2所示，輸入幀被 劈分成一個個16x16像素的宏塊，然后從左到右，從上到下依次進行編碼。對 每個輸入的待編碼宏塊(以下簡稱為當前宏塊)，首先從重構幀(已經完成編碼 的幀經過解碼后得到的幀，可能有一個或多個)中選擇一個對當前宏塊的預測， 并與當前塊相減，殘差依次執行變換、量化，反量化、反變換得到重構宏塊， 存入重構幀緩沖區，用于對其后編碼的宏塊產生預測信號。在實際的預測過程 中，宏塊常常被分割成更小的8x8或4x4塊來進行精確的預測。在后續的敘述 中，我們用‘塊’來統一表示預測的單元，所說的塊包括但不限于16x16、16x8、 8x16、8x8等各種尺寸和形狀。

在塊基混合編碼技術中，一般有三種不同類型的幀，I幀(幀內預測幀)、P 幀(前向預測幀)和B幀(雙向預測幀)。I幀編碼時，只使用本幀中已編碼塊 的信息來預測當前塊，這種預測模式我們成為‘幀內預測’。

P幀編碼時，可以采用幀內預測模式，也可以使用已經完成編碼并且顯示順 序在當前幀之前的幀的重構幀來預測當前幀中的待編碼塊，我們稱之為‘前向 預測’。如圖3所示，顯示時間為t_n的幀是當前編碼幀，黑色塊是當前編碼塊(以 下簡稱‘當前塊’)。顯示時間為t_n-1、t_n-2、t_n-3的幀(t_n-3＜t_n-2＜t_n-1＜t_n)已經完成 編碼并生成了重構幀，它們都可以作為參考幀，用來預測當前塊。編碼器在所 有可用的參考幀中搜索與當前塊最接近的塊作為當前塊的預測塊。如圖3所示， 編碼器最終選擇參考幀t_n-1(這里用顯示時間來標記參考幀，下同)中的BLK0 作為當前塊的預測塊，BLK0的位置用運動向量MV0來記錄，MV0＝(x0，y0)-(x，y)， 其中(x0，y0)是BLK0在參考幀中的坐標，(x，y)是當前塊在當前幀中的坐標。 (t_n-1，MV0)構成一組完整的預測參數，作為當前塊的編碼數據的一部分被編碼。

在B幀中，可以使用幀內預測模式，也可以使用已經完成編碼的幀(顯示順 序在當前幀之前或之后都可以)的重構幀來預測當前幀中的待編碼塊，在P幀 前向預測模式的基礎上又增加了若干新的預測模式。如圖4、5、6和7所示， 顯示時間為t_n的幀是當前幀，黑色塊是當前塊。顯示時間為t_n+1、t_n-1、t_n-2、t_n-3的幀(t_n-3＜t_n-2＜t_n-1＜t_n＜t_n+1)已經完成編碼并生成了重構幀，它們都可以作為參考 幀，用來預測當前塊。在圖3中，運動向量MV0指向當前塊的前向預測塊BLK0。 在圖4中，運動向量MV1指向當前塊的后向預測塊BLK1，這種方式稱為‘后向 預測’。在圖5中，運動向量MV指向當前塊的前向預測塊BLK0，MV的反方向指 向后向預測塊BLK1，BLK0和BLK1的平均作為當前塊的預測塊，這種方式稱為 ‘對稱預測’。在圖6中，運動向量MV0指向當前塊的前向預測塊BLK0，運動向 量MV1指向當前塊的后向預測塊BLK1，BLK0和BLK1的平均作為當前塊的預測 塊，這種方式稱為‘雙向預測’。在前向預測、后向預測和對稱預測中，只有一 組預測參數需要編碼，而在雙向預測模式中，有兩組預測參數需要編碼。

編碼器使用代價函數來選擇當前塊的編碼方式。編碼當前塊的代價用C表示，