[發(fā)明專利]視頻編碼中一種快速編碼方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810291486.7
• 申請(qǐng)日: 2018-04-03
• 公開（公告）號(hào): CN110351552B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱政;范娟婷;丁丹丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州微幀信息科技有限公司
• 主分類號(hào): H04N19/107
• 分類號(hào): H04N19/107;H04N19/124;H04N19/146;H04N19/176
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了視頻編碼中一種快速編碼方法，在編碼器對(duì)每幀視頻內(nèi)容進(jìn)行幀間預(yù)測(cè)后，根據(jù)幀間預(yù)測(cè)獲得的多種編碼信息，自適應(yīng)地判斷是否需要跳過幀內(nèi)預(yù)測(cè)，如果確定需要跳過幀內(nèi)預(yù)測(cè)，則直接進(jìn)行下一個(gè)編碼步驟，簡(jiǎn)化了預(yù)測(cè)模板，減少了編碼步驟，從而在幾乎不造成編碼性能損失的前提下，降低了編碼器的計(jì)算復(fù)雜度，加速了編碼器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視頻編碼幀一種快速編碼方法，尤其涉及一種關(guān)于視頻編碼器中預(yù)測(cè)技術(shù)的加速優(yōu)化算法，屬于視頻編碼技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著多媒體數(shù)字視頻應(yīng)用的不斷發(fā)展和人們對(duì)視頻云計(jì)算需求的不斷提高，原始視頻信源的數(shù)據(jù)量以使現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲(chǔ)資源無法承受。因而，視頻信號(hào)的壓縮已成為目前國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)研究和工業(yè)應(yīng)用的熱點(diǎn)之一。視頻壓縮，也稱視頻編碼，其目的是消除視頻信號(hào)間存在的冗余信息。至今，國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)化組織已相繼制定了多種不同的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，主流的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)均采用“基于塊的預(yù)測(cè)和變換”的混合編碼框架，圖1為最新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC對(duì)應(yīng)的視頻編解碼器總體框架圖，輸入的視頻信號(hào)經(jīng)過塊結(jié)構(gòu)劃分、預(yù)測(cè)、變換、量化、熵編碼等編碼技術(shù)處理后，最后輸出比特流，以備傳輸或存儲(chǔ)。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的一種視頻編碼基本流程圖，包括如下的處理過程：在編碼端，輸入的視頻信號(hào)首先會(huì)經(jīng)過預(yù)測(cè)模塊，編碼器按照率失真準(zhǔn)則從若干種預(yù)測(cè)模式種選擇一種預(yù)測(cè)模式進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到預(yù)測(cè)信號(hào)，將預(yù)測(cè)信號(hào)與原始信號(hào)做差，得到殘差信號(hào)；殘差信號(hào)經(jīng)過變換，得到能量更加集中的變換系數(shù)信號(hào)；變換系數(shù)信號(hào)經(jīng)過量化后由熵編碼器編碼，最終輸出碼流。

因此，在混合編碼框架中，編碼流程中有一項(xiàng)非常關(guān)鍵的編碼技術(shù)——預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)的作用是去除視頻幀中的冗余數(shù)據(jù)。一般分為兩種不同的預(yù)測(cè)技術(shù)，即幀內(nèi)預(yù)測(cè)和幀間預(yù)測(cè)。幀內(nèi)預(yù)測(cè)主要為了減少視頻幀中的空域冗余，它是根據(jù)當(dāng)前待編碼塊相鄰已編碼塊上、左上、左邊界像素值來進(jìn)行預(yù)測(cè)。對(duì)于亮度塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)，包括方向預(yù)測(cè)(Intra_Angularprediction)、平面預(yù)測(cè)(Intra_Planar prediction)和DC預(yù)測(cè)等預(yù)測(cè)方式，圖3為幀內(nèi)預(yù)測(cè)中一種方向預(yù)測(cè)的示例圖。幀間預(yù)測(cè)的作用是減少時(shí)域冗余，由于其塊劃分方式、預(yù)測(cè)方向的多樣性，幀間預(yù)測(cè)比幀內(nèi)預(yù)測(cè)更加復(fù)雜。幀間預(yù)測(cè)是利用前面已編碼的相鄰幀中對(duì)應(yīng)的重構(gòu)塊來預(yù)測(cè)當(dāng)前待編碼塊，如圖4所示。

視頻中一般包含三種不同類型的視頻幀，即I幀、P幀和B幀。I幀的預(yù)測(cè)只支持幀內(nèi)預(yù)測(cè)，而PB幀的預(yù)測(cè)既支持幀內(nèi)預(yù)測(cè)，又支持幀間預(yù)測(cè)。一般而言，PB幀的預(yù)測(cè)過程按照先幀間預(yù)測(cè)、后幀內(nèi)預(yù)測(cè)的方式進(jìn)行。

在視頻編碼中，預(yù)測(cè)能更大程度地減少視頻幀中存在的數(shù)據(jù)冗余，提升壓縮效率，因此，預(yù)測(cè)技術(shù)在視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中是不可或缺的。而幀內(nèi)預(yù)測(cè)的模式較多，以高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC(High Efficiency Video Coding Standard)為例，對(duì)于亮度分量，其包括33種方向預(yù)測(cè)、1種平面和1種DC預(yù)測(cè)；而對(duì)于色度分量，它還包括平面預(yù)測(cè)、垂直預(yù)測(cè)、水平預(yù)測(cè)、DC預(yù)測(cè)以及派生預(yù)測(cè)模式等5種不同的預(yù)測(cè)模式。預(yù)測(cè)過程中，對(duì)每一種預(yù)測(cè)模式進(jìn)行遍歷，計(jì)算其對(duì)應(yīng)的編碼代價(jià)，并依據(jù)率失真準(zhǔn)則，選擇編碼代價(jià)最小的一種預(yù)測(cè)模式作為最終的幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式。因此，幀內(nèi)預(yù)測(cè)的過程也較為復(fù)雜。

而由于視頻中相鄰幀具有很強(qiáng)的相關(guān)性，往往通過幀間預(yù)測(cè)就能得到較好的預(yù)測(cè)塊，也就是說，幀間預(yù)測(cè)得到的編碼代價(jià)已經(jīng)足夠小，且此時(shí)，不管幀內(nèi)預(yù)測(cè)選擇何種預(yù)測(cè)

模式，其編碼代價(jià)都不小于幀間預(yù)測(cè)得到的編碼代價(jià)，則編碼器最終會(huì)選擇幀間預(yù)測(cè)得到的預(yù)測(cè)塊作為當(dāng)前待編碼塊的最終預(yù)測(cè)信息。因此，在這種情況下，幀內(nèi)預(yù)測(cè)是無意義且耗時(shí)的。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供視頻編碼中一種快速編碼方法，用于常見的視頻編碼器中。該方法具體優(yōu)化了編碼器的預(yù)測(cè)編碼步驟，其基本原理是基于幀間預(yù)測(cè)后的編碼信息，決策是否快速跳過幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊，從而降低計(jì)算復(fù)雜度以加速編碼器編碼。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的而技術(shù)方案為，