[發(fā)明專利]一種HEVC變換系數的熵編碼上下文模型偏移值快速計算方法

有效

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• 申請日: 2014-04-24
• 公開（公告）號: CN103929642B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設計）人: 張永飛;徐飛;樊銳;姜宏旭;李波
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04N19/13
• 分類號: H04N19/13;H04N19/122
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 楊學明,盧紀

技術領域

本發(fā)明屬于多媒體編碼領域，具體涉及一種HEVC變換系數的熵編碼上下文模型偏移值快速計算方法，是一種通過修改編碼數據結構及過程提高HEVC熵編碼上下文模型選擇效率的方法。

背景技術

HEVC是新一代視頻編碼標準，在預測編碼、變換量化編碼獲得相應參數之后，需要進行熵編碼以減少寫入碼流的熵冗余。HEVC采用了基于上下文的自適應二元算術編碼(CABAC)，CABAC主要包括幾個步驟：(1)二元化：對于非二元的參數需要首先進行二元化，以更方便在算術編碼階段進行概率劃分；(2)上下文建模：在參數編碼過程中，需要依據不同參數場景選擇不同的上下文模型；(3)算術編碼：獲得參數及其上下文模型后，進行算術編碼寫入碼流。

HEVC中的CABAC熵編碼算法能夠獲得較高的編碼性能，但由于以下兩方面的原因，導致其計算復雜度顯著較高：(1)HEVC熵編碼相比H.264/AVC編碼邏輯更加復雜，H.264/AVC在系數編碼過程中，編碼系數非零標志位后，直接編碼非零系數的余值及符號位，HEVC在編碼系數非零標志位后，還需對部分非零系數編碼是否大于1或是否大于2的標志位；(2)為了更好地減少統(tǒng)計冗余，提高對較大變換單元系數熵編碼的效率，算術編碼中系數非零標志位上下文模型選擇依賴參數較多，對每個參數算術編碼前均需要獲取其上下文模型，而在選擇上下文模型前又需要計算或讀取多個編碼特征參數，計算復雜度高的同時，在獲取相鄰子系數塊信息及類型時訪存也較多，導致熵編碼上下文模型選擇的計算復雜度顯著提高。綜合兩方面原因，HEVC熵編碼特別是系數編碼上下文選擇算法復雜度顯著高于H.264/AVC。

本發(fā)明主要針對HEVC熵編碼上下文模型選擇計算復雜度高的問題進行優(yōu)化。已有一些方法對上下文模型選擇計算復雜度進行優(yōu)化，采用合并多個參數上下文模型方法，減少變換系數編碼時上下文模型選擇依賴的參數數量，降低熵編碼計算復雜度，但這種簡單的通過減少上下文模型和參數數量來降低熵編碼計算復雜度的方法，不可避免會影響熵編碼的性能。

本發(fā)明通過修改變換系數熵編碼中子系數塊間系數信息的存儲結構，提高了子系數塊間信息獲取的效率；構造子系數塊的相鄰塊類型值和系數坐標確定的系數類型值關系表，并通過預先計算及查表的方法快速獲得系數非零標志位編碼所需模型參數，降低復雜模型參數計算導致的高計算復雜度。從而在不影響編碼性能的前提下，有效減少熵編碼時間復雜度。

發(fā)明內容

針對HEVC變換系數熵編碼復雜度高的問題，本發(fā)明公開了一種HEVC變換系數的熵編碼上下文模型偏移值快速計算方法。該方法首先通過增加子系數塊的相鄰塊類型矩陣，提高了子系數塊間信息獲取的速度；其次，構造子系數塊的相鄰塊類型值和系數坐標確定的系數類型值關系表，通過預先計算及查表的方法快速獲得系數非零標志編碼所需模型參數，提高上下文模型選擇速度。實驗表明本方法能夠在保證編碼性能的前提下，有效地減少熵編碼時間。

為實現上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案：

步驟(1)、在當前變換系數塊熵編碼開始前，通過子系數塊的相鄰塊類型和系數一維坐標建立系數類型值的查詢表，建立子系數塊的相鄰塊類型矩陣uiSigCoeffGroupPat，并預先計算并存儲變換矩陣類型值iOffset,所述變換矩陣類型值iOffset是由變換系數矩陣的大小，掃描方向和編碼分量三個值計算得到的編碼參數；所述子系數塊的相鄰塊類型包括4類，0號類-3號類；

步驟(2)、從最后一個非零子系數塊開始對當前變換系數塊掃描，對每一個掃描的子系數塊執(zhí)行步驟(3)至步驟(5)，直至掃描完整個變換系數塊；

步驟(3)、對于當前子系數塊，預先計算子系數塊類型值iType并存儲，若由子系數塊非零標志矩陣獲知當前子系數塊存在非零系數則在子系數塊相鄰塊類型矩陣中傳播類型信息，并根據當前子系數塊的相鄰塊類型信息選擇子系數塊非零標志位編碼的上下文模型；

步驟(4)、對當前子系數塊，若其為變換系數塊最后一個非零子系數塊，則從該非零子系數塊最后一個非零系數開始逆序依次掃描每一個系數，否則從最后一個系數開始逆序依次掃描每一個系數；并重復執(zhí)行步驟(5)，直至掃描完當前子系數塊所有系數；

步驟(5)、對于每個系數，由子系數塊的相鄰塊類型和系數坐標查詢系數類型值cnt，并與預先計算的變換矩陣類型值iOffset值和子系數塊類型值iType值加和得到系數非零標志位上下文模型偏移uiCtxSig。

所述步驟(1)具體包括如下步驟：