[發明專利]一種視頻編碼方法和編碼器

在審

• 申請號: 201310404748.3
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103475878A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 史方;金明
• 申請（專利權）人: 同觀科技（深圳）有限公司
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/32
• 代理公司: 深圳市百瑞專利商標事務所(普通合伙) 44240
• 代理人: 王麗

技術領域

本發明涉及多媒體信號傳輸領域，更具體的說，涉及一種視頻編碼方法和編碼器。

背景技術

視音頻編解碼技術是數字視頻監控系統的核心技術，其中視頻編解碼算法實現的優劣直接決定了圖像的清晰度、網絡傳輸的帶寬的高低、所占存儲空間的大小而成為技術實現的關鍵。

H.264編碼標準相較于以前的編碼標準有著一些新特性，如多參考幀的運動補償、變塊尺寸運動補償、幀內預測編碼等，通過利用這些新特性，H.264比其他編碼標準有著更高的視頻質量和更低的碼率，也因此受到了人們的認可。

H.265/HEVC的編碼架構大致上和H.264/AVC的架構相似，主要也包含：幀內預測(intra?prediction)、幀間預測(inter?prediction)、轉換(transform)、量化(quantization)、去區塊濾波器(deblocking?filter)、熵編碼(entropy?coding)等模塊。但在HEVC編碼架構中，整體被分為了三個基本單位，分別是：編碼單位(coding?unit,CU)、預測單位(predict?unit,PU)和轉換單位(transformunit,TU)。

比起H.264/AVC，H.265/HEVC提供了更多不同的工具來降低碼率，以編碼單位來說，H.264中每個宏塊(marcoblock,MB)大小都是固定的16x16像素，而H.265的編碼單位可以選擇從最小的8x8到最大的64x64。以下圖為例，信息量不多的區域（顏色變化不明顯，比如車體的紅色部分和地面的灰色部分）劃分的宏塊較大，編碼后的碼字較少，而細節多的地方（輪胎）劃分的宏塊就相應的小和多一些，編碼后的碼字較多，這樣就相當于對圖像進行了有重點的編碼，從而降低了整體的碼率，編碼效率就相應提高了。同時，H.265的幀內預測模式支持33種方向（H.264只支持8種）,并且提供了更好的運動補償處理和矢量預測方法。

不論H.264還是H.265,所有的MPEG視頻標準均采用如圖1所示的編碼過程。即當前幀F_n幀間預測（ME）是用上一時刻點編碼重建幀（F’_(n-1)）做參考幀，幀間預測模式編碼過程產生的碼流只是包括幀間預測（ME）產生的殘差，其對應的運動矢量，模式和對應的參考幀信息。

由于網絡服務器中的視頻媒體信息越來越豐富，因此促進了視頻流傳輸技術的應用。同時伴隨著移動通信和無線網絡的迅猛發展，如3G、WIMAX、LTE（長期演進，即3.9G無線通信標準）、4G等新的技術應用之后，無線網絡為視頻應用和信息的交互提供了新的場景和可能。通過這些應用，人們可以使用移動設備直接瀏覽最新視頻，查詢和檢索資料，撥打可視電話，甚至進行遠程的視頻會議等等。總之，隨著多媒體通信技術的發展，視頻應用的領域越來越廣泛。

然而，Internet是一個異構性網絡,對于視頻服務而言,它體現在網絡中通信網絡的異構性和接收方的異構性。由于各子網的網絡資源(如處理能力、傳輸帶寬、存儲能力等)分布不均勻,以及服務器的傳輸吞吐量、延時、丟包率等各不相同,從而造成了通訊子網的異構性。而接收方的異構性則體現在用戶不同的使用偏好,以及接收和播放設備的不同的分辨率和處理器的能力上。網絡終端的異構性造成了視頻形式的多樣性。因此用戶可能通過高速的以太網(Ethernet)，WIMAX、LTE等服務的接入，也可能通過中等速度的調制解調器獲取視頻（如個域網，WIFI），還有一些用戶通過低速的無線網絡(如3G，EDGE,GPRS)進行視頻傳輸。這些眾多因素導致用戶通過不同的網絡所能得到的帶寬不盡相同，甚至同一個用戶所能得到的帶寬也因時而變（它可能會受到多徑衰落和快衰落等影響）。因此恒定速率的視頻流難以在帶寬波動比較大的網絡環境下進行高效傳輸，網絡終端視頻的重構質量也就受到了一些影響。

網絡的異構性、信道帶寬的波動和信道的誤碼等因素的存在，使得原來面向存儲的壓縮算法已經很難滿足實時傳輸的要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能適應多種帶寬視頻編碼方法和編碼器。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種視頻編碼方法，包括步驟：

將未編碼的原始視頻的幀圖像建立起至少兩層的依賴關系，上一層依賴關系囊括的幀圖像數量少于下一層依賴關系囊括的幀圖像數量；

對原始視頻的幀圖像進行編碼，每層依賴關系對應生成一種碼流。