[發(fā)明專利]矩陣編碼方法與裝置及解碼方法與裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110350455.2
• 申請(qǐng)日: 2011-11-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103096056A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王云飛;鄭建鏵;鄭蕭楨;何蕓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司;清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N7/26
• 分類號(hào): H04N7/26;H04N7/50
• 代理公司: 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 劉芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視頻編碼技術(shù)，尤其涉及一種矩陣編碼方法與裝置及解碼方法與裝置。

背景技術(shù)

在視頻編碼中，需要將圖像塊經(jīng)過(guò)預(yù)測(cè)后的殘差變換系數(shù)如離散余弦變換(Discrete?Cosine?Transform；簡(jiǎn)稱為：DCT)系數(shù)進(jìn)行量化后再編碼，其中每個(gè)變換塊的每個(gè)頻率系數(shù)位置的量化權(quán)重即為量化矩陣(Quantization?matrix；簡(jiǎn)稱為：QM)。QM的尺寸與DCT變換塊大小相等，例如32x32大小的DCT變換塊需要對(duì)應(yīng)32x32的QM。同時(shí)，不同的信號(hào)分量及圖像塊的不同的預(yù)測(cè)方式(幀內(nèi)/幀間)也需要不同的QM。QM的元素為0～255的整數(shù)，一般對(duì)于低頻的系數(shù)QM中的量化權(quán)重較小，對(duì)于高頻系數(shù)，QM中量化權(quán)重較大。使用QM可以提升編碼視頻的圖像主觀質(zhì)量。

目前，在JPEG(聯(lián)合圖象專家組)，MPEG1(MPEG，運(yùn)動(dòng)圖象專家組)，MPEG2，MPEG4等圖象編碼標(biāo)準(zhǔn)中，均采用量化矩陣實(shí)現(xiàn)提升編碼圖像主觀質(zhì)量，其中，在JPEG圖象編碼標(biāo)準(zhǔn)中是將QM放在圖象頭，而在MPEG1、MPEG2、MPEG4等圖象編碼標(biāo)準(zhǔn)中則是將QM放在序列頭中；因此，對(duì)于序列圖象而言，MPEG圖象編碼標(biāo)準(zhǔn)的QM是每個(gè)序列擁有一個(gè)，即針對(duì)同一序列采用同一個(gè)固定的QM實(shí)現(xiàn)針對(duì)圖象的量化處理。

圖像序列中的圖象內(nèi)容并不是完全相同，即在同一個(gè)圖象序列中各圖象的細(xì)節(jié)各不相同，因此，如果對(duì)于整個(gè)序列的所有圖象均采用同一個(gè)QM實(shí)現(xiàn)量化處理，顯然無(wú)法達(dá)到最佳的量化編碼后的圖象主觀質(zhì)量。為此，在H.264/高級(jí)視頻編碼(Advanced?Video?Coding；簡(jiǎn)稱為：AVC)中，在序列頭和圖象頭都提供用戶自定義的QM，以便于可以在圖象級(jí)改變QM，以更好地符合視頻序列圖象之間的內(nèi)容變化比較大的特點(diǎn)。

下面對(duì)目前編碼標(biāo)準(zhǔn)中常用的幾種具有代表性質(zhì)的QM實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行描述：

(1)JPEG中的量化矩陣

在JPEG標(biāo)準(zhǔn)中，只有8x8一種DCT(離散余弦變換)的變換尺寸，因此量化矩陣大小也是8x8，共有64個(gè)量化系數(shù)，對(duì)于圖象的亮度分量和色度分量采用不同的量化矩陣，JPEG的量化矩陣的所有系數(shù)值均放在圖象頭中，每幅圖象只有一個(gè)亮度量化矩陣和色度量化矩陣。當(dāng)在編解碼端使用標(biāo)準(zhǔn)中默認(rèn)預(yù)定義的量化矩陣，則量化矩陣就不需要在碼流中傳輸。

(2)MPEG2

在MPEG2標(biāo)準(zhǔn)中，只有8x8一種DCT變換尺寸，因此量化矩陣大小也是8x8，共有64個(gè)量化系數(shù)。對(duì)于編碼圖象分別采用幀內(nèi)量化矩陣與幀間量化矩陣。MPEG2只允許每個(gè)序列中的所有圖象只擁有一個(gè)幀內(nèi)量化矩陣和一個(gè)幀間量化矩陣，所有的量化矩陣的64個(gè)系數(shù)值都是放在序列頭。MPEG2也允許用戶自定義量化矩陣，自定義的量化矩陣在序列擴(kuò)展頭中。由于是每個(gè)序列的量化矩陣不能更改，量化矩陣直接編碼在碼流中的負(fù)載不大。

(3)H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)

在H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)中，有8x8和4x4兩種DCT變換尺寸，因此也有與之對(duì)應(yīng)的8x8和4x4兩組量化矩陣。對(duì)8x8的量化矩陣，共64個(gè)系數(shù)對(duì)不同的頻率分量進(jìn)行量化的縮放；對(duì)4x4的矩陣，共16個(gè)系數(shù)對(duì)不同的頻率分量進(jìn)行量化的縮放。對(duì)于4x4的塊和8x8的塊都有與之對(duì)應(yīng)的量化矩陣。因?yàn)樵趫D象頭語(yǔ)法中使用量化矩陣。目前，在H.264/AVC使用以下方法編碼和在碼流中傳輸QM：首先將QM掃描為一維，然后使用差分脈沖編碼調(diào)制(Differential?Pulse?Code?Modulation；簡(jiǎn)稱為：DPCM)進(jìn)行調(diào)制，再使用變長(zhǎng)碼編碼對(duì)調(diào)制后的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼后輸出碼流。該方法直接對(duì)QM進(jìn)行無(wú)損壓縮，但其壓縮效率較低，QM編碼比特所占用的碼率仍較高。尤其是對(duì)較小圖像尺寸的碼流序列。因此為了限制量化矩陣在每幀編碼圖像碼流中的負(fù)載，限制量化矩陣在圖像頭中使用只在H.264/AVC?High?Profile標(biāo)準(zhǔn)中，用于高清圖像編碼。

在高效視頻編碼(High?Efficiency?Video?Coding；簡(jiǎn)稱為：HEVC)中，圖像塊的變換尺寸增加到4x4，8x8，16x16，32x32等多種變換尺寸，并且由于使用了較大的變換塊，所以對(duì)應(yīng)的QM也較大。如果不壓縮或者采用H.264/AVC方法對(duì)QM編碼，QM將占據(jù)較大碼率，QM本身編碼比特可占到碼率的一半以上，甚至幾倍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種矩陣編碼方法及裝置與解碼方法及裝置，用以提高量化矩陣的壓縮率，降低傳輸量化矩陣時(shí)所占用的碼率。

本發(fā)明一個(gè)方面提供一種矩陣編碼方法，包括：