[發(fā)明專利]HEVC中B幀的基于SKIP/MergeRDCost的CU提前終止方法

有效

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• 申請日: 2014-10-27
• 公開（公告）號: CN104333755B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發(fā)明（設計）人: 王嘉;沈靜;張小云;高志勇
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04N19/109
• 分類號: H04N19/109;H04N19/147
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31236
• 代理人: 徐紅銀,郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視頻壓縮領(lǐng)域中降低HEVC B幀中模式選擇復雜度的方法，具體是一種利用CU的SKIP/Merge RD Cost來跳過該CU的剩下的模式選擇，從而降低編碼復雜度的方法。

背景技術(shù)

隨著數(shù)字視頻應用產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展，視頻應用向高清晰度、高幀率和高壓縮率法相發(fā)展的趨勢越來越明顯，如果繼續(xù)采用H.264編碼會出現(xiàn)一些問題，比如由于視頻分辨率的提高，宏塊個數(shù)大大增加，會導致用于編碼的宏塊級參數(shù)所占的碼字過多，壓縮效率明顯降低，而且由于分辨率的大大提高，單個宏塊所表示的圖像信息也大大減少；高分辨率的宏塊的運動矢量的幅值也增加，而H.264原有的編碼方式將不再適用等等。

HEVC(High Efficiency Video Coding)是一種新的視頻壓縮標準，被視為是ITU-T H.264/AVC標準的繼任者。HEVC被認為不僅能提升圖像質(zhì)量，同時能達到H.264/MPEG-4AVC兩倍壓縮率(等同于同樣畫面質(zhì)量下比特率減少了50％)，可以支持4K分辨率，最高分辨率可達到8192x4320(8K分辨率)。HEVC較于H.264的性能有大幅度的提高是因為它采用了幾個有較高復雜度的方法，其中之一就是靈活的編碼單元(CU)劃分和預測單元(PU)的模式選擇。

相比于H.264/AVC，HEVC采用了一種基于編碼樹單元(CTU)的更靈活的四叉樹結(jié)構(gòu)。如圖1所示，左圖是LCU(最大的CU，默認情況下為64x64)經(jīng)過模式判決后得到的最優(yōu)劃分，從圖中可以看出HEVC可以支持64x64到8x8的CU。Kim等人在文獻“Block partitioning structure in the HEVC standard”Kim,I.K.,Min,J.,Lee,T.,Han,W.J.,&Park,J.(2012).Block partitioning structure in the HEVC standard.Circuits and Systems for Video Technology,IEEE Transactions on,22(12),1697-1706.中提到，對于高分辨率的視頻序列使用較大尺寸的CU會有比較明顯的性能提升。這是因為大尺寸圖像的平緩區(qū)域的面積更大，所以如果采用較大的塊進行編碼將能夠極大的提升編碼效率，同時又由于大尺寸塊不能很好的處理圖 像的局部細節(jié)，而復雜的圖像需要精細的預測，因此小尺寸塊也是需要的，因而這種塊結(jié)構(gòu)能夠很好的適應圖像的各個區(qū)域，達到較好的編碼效果。此外，在P幀和B幀時，每個CU還要從不同的PU(預測單元)中選出最優(yōu)的，相對于H.264/AVC，HEVC中的PU模式也大大增加，包括：SKIP模式，Merge模式，Inter 2Nx2N，Inter Nx2N，Inter 2NxN，Inter 2NxnU，Inter 2NxnD，Inter nLx2N，Inter nRx2N，Inter NxN，Intra 2Nx2N和Intra NxN。在這么多不同的模式中，HEVC通過比較各個模式的RD Cost來得到最優(yōu)的預測模式。RD Cost通過RDO(率失真優(yōu)化)得到，見式(1)：

l_mode＝＝(SSE_luma+ω_chroma·SSE_chroma)+λ·B_mode(1)

其中SSE是原始像素與重建像素的均方誤差，ω_chroma是色度的均方誤差的加權(quán)因子，λ是拉格朗日乘數(shù)，B_mode是在該模式下的碼流大小。為了得到RD Cost，需要進行運動估計、運動補償、變換、量化、熵編碼、反量化和反變換，再加上HEVC本身的塊結(jié)構(gòu)，使HEVC的模式判決的復雜度大大增加。