[發(fā)明專利]一種適用于高動態(tài)范圍的碼率控制比特分配方法

有效

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• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107995492B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 解蓉;白立勛;宋利;張文軍
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: H04N19/146
• 分類號: H04N19/146;H04N19/186;H04N19/85
• 代理公司: 31317 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)
• 代理人: 徐紅銀<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明提供一種適用于高動態(tài)范圍的碼率控制比特分配方法，其中：讀取原始高動態(tài)范圍圖像，轉(zhuǎn)化為適用于編碼器的格式；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)范圍的碼率控制比特分配方法，對每個最大編碼單元計算每像素的比特分配；根據(jù)每個最大編碼單元的高動態(tài)范圍的亮度對每個最大編碼單元的標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)范圍的碼率進(jìn)行調(diào)整；根據(jù)得到的適用于高動態(tài)范圍的每像素比特數(shù)對每個最大編碼單元編碼，實現(xiàn)適用于高動態(tài)范圍的碼率控制。本發(fā)明在考慮了相比標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)范圍亮度和色度在高動態(tài)范圍中的差異的基礎(chǔ)上，還考慮了原有碼率控制模型的優(yōu)勢，使得調(diào)整后的碼率控制方式在保持原有碼率控制模型的碼率穩(wěn)定性的同時，實現(xiàn)適用于高動態(tài)范圍的碼率分配方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種圖像處理技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種適用于高動態(tài)范圍的碼率控制比特分配方法。

背景技術(shù)

在當(dāng)今的電視領(lǐng)域里，4K無疑是一大趨勢。由于像素數(shù)是1080p的四倍，4K可以呈現(xiàn)出更加精細(xì)的細(xì)節(jié)和紋理。他們所帶來的硬件提升將會讓更多的用戶享受到4K分辨率所帶來的好處。

但HDR(高動態(tài)范圍)又是一種截然不同的技術(shù)，這主要體現(xiàn)在它對于畫面的改變方式上。在HDR的作用下，電視所呈現(xiàn)的色彩更加生動，黑色更深邃，畫面中的物體也更加清晰明了。與此同時，畫面的色調(diào)也會被擴大，可在冷色和暖色之間進(jìn)行交替。亮度是HDR的關(guān)鍵：市面上大多數(shù)的電視亮度在400尼特左右，部分機型達(dá)到了750尼特。但HDR電視的最高亮度可達(dá)1000尼特，亮度的提升可讓場面顯得更加真實，特別是戶外場景。由于HDR擁有比傳統(tǒng)動態(tài)范圍(SDR)更寬的亮度閾，傳統(tǒng)的碼率控制方法不能很好的適用于高動態(tài)范圍的比特分配模式，因此需要一種適合于HDR視頻壓縮的速率控制模型。

由于缺乏合適的HDR模型，SDR的碼率控制模型必須直接應(yīng)用于HDR序列。然而將現(xiàn)有的速率控制模型直接應(yīng)用于HDR序列會導(dǎo)致暗區(qū)和亮區(qū)之間的不平衡。此外，某些序列末端的幀由于初始幀比特分配不平衡，可能具有非常低的質(zhì)量。這兩種情況都可能導(dǎo)致觀看體驗不佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有視頻編碼技術(shù)的缺陷，提供一種適用于高動態(tài)范圍的碼率控制比特分配方法，該方法考慮高動態(tài)范圍的亮度閾值，同時考慮傳統(tǒng)碼率控制的優(yōu)點，設(shè)計了基于傳統(tǒng)碼率控制方法并適用于高動態(tài)范圍的碼率控制方法，從而獲得更好的編碼性能和主觀體驗。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所述的適用于高動態(tài)范圍的碼率控制比特分配方法所述方法包括：

S1：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)范圍的碼率控制比特分配方法，對高動態(tài)范圍圖像的每個最大編碼單元計算每像素的比特分配，得到標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)范圍的每像素比特數(shù)，在S2中作為調(diào)整高動態(tài)范圍的每像素比特數(shù)的依據(jù)；

S2：根據(jù)每個最大編碼單元的高動態(tài)范圍的亮度對每個最大編碼單元的標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)范圍的碼率進(jìn)行調(diào)整，得到高動態(tài)范圍的每像素比特數(shù)，在S3中用于各編碼單元的比特分配；

S3：根據(jù)由S2得到的高動態(tài)范圍的每像素比特數(shù)對每個最大編碼單元編碼，實現(xiàn)適用于高動態(tài)范圍的碼率控制。

在進(jìn)行上述S1前，如圖像不符合編碼器的格式要求，則讀取原始高動態(tài)范圍圖像，轉(zhuǎn)化為適用于編碼器的格式，然后進(jìn)行S1。

優(yōu)選地，所述S2中，各個最大編碼單元的目標(biāo)比特根據(jù)高動態(tài)范圍的亮度調(diào)整；

設(shè)bpp表示標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)范圍下每像素的比特數(shù)，而bpp_HDR表示高動態(tài)范圍下的每像素比特數(shù)，L_HDR為高動態(tài)范圍的亮度，則高動態(tài)范圍下的每像素比特數(shù)為:

其中α和β是模型參數(shù)，每次編碼一幀或一個CTU之后會更新這些模型參數(shù)，C(L_HDR)是和高動態(tài)范圍的亮度有關(guān)。

更優(yōu)選地，所述C(L_HDR)，按照以下公式確定：