[發(fā)明專利]一種快速的HEVC幀間編碼方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811540856.2
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109660811B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖義;李日;謝亞光
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州當虹科技股份有限公司
• 主分類號: H04N19/503
• 分類號: H04N19/503;H04N19/147;H04N19/109;H04N19/51
• 代理公司: 杭州天昊專利代理事務所(特殊普通合伙) 33283
• 代理人: 程皓

本發(fā)明公開了一種快速的HEVC幀間編碼方法。它通過獲取Rect模式預測中Pb1塊的整像素搜索的結(jié)果來判斷是否提前終止運動估計，提前終止運動估計指的是：當完成了Pb1塊的整像素搜索后，判斷Pb1塊的整像素運動矢量與Pb0的運動矢量趨勢是否一致，如果一致，則判定當前預測模式屬于無效計算，跳過Pb1塊的分像素搜索。本發(fā)明的有益效果是：節(jié)省了Pb1塊的分像素搜索時間，從而避免大量的無效計算，提升整體的編碼速度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視頻編碼相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種快速的HEVC幀間編碼方法。

背景技術(shù)

新一代視頻編碼標準HEVC相對于上一代視頻編碼標準H.264的壓縮效率提升了50％，在提供相同視頻質(zhì)量的情況下可以節(jié)省大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，非常適合4K、3D藍光等視頻內(nèi)容的推廣。

視頻編碼壓縮的基本前提是像素之間具有相關(guān)性，一幀圖像內(nèi)部有很多鄰近像素的數(shù)據(jù)是相似或相同的，這就是空域冗余，而視頻中鄰近幀之間的數(shù)據(jù)也存在很多相似或重復，這就是時域冗余，編碼壓縮就是將數(shù)據(jù)中的這些冗余信息去掉，幀內(nèi)預測技術(shù)可以去除空域冗余，而幀間預測技術(shù)則可以去除時域冗余。

幀間預測利用鄰近幀之間存在的相關(guān)性，將一幀圖像分成若干個編碼塊，并設(shè)法搜索出每個塊在鄰近幀中對應的匹配塊，計算出兩者之間的空間位置的相對偏移量，得到的相對偏移量就是MV(Motion Vector，運動矢量)，而得到MV的過程被稱為運動估計。運動估計主要包括整像素搜索和分像素搜索兩個步驟，整像素搜索在參考幀中搜索出以像素點為單位構(gòu)建的最優(yōu)匹配塊，分像素搜索在整像素MV確定后，利用像素內(nèi)插構(gòu)建虛擬的分像素點，再尋找最優(yōu)匹配塊。因此分像素搜索能夠在參考幀中搜索出更加精確的匹配塊，但是需要搜索的次數(shù)較多，復雜度較大，分像素搜索時間在整個運動估計中占60％以上。

HEVC將每幀圖像分割為若干個CU(Coding Unit，編碼單元)，并采用四叉樹形式對CU進行遞歸處理，依次遍歷64x64、32x32、16x16和8x8這4種層次的CU。幀間預測在編碼各層CU時，依次對Skip、Merge、2Nx2N、Rect(2NxN和Nx2N))等幀間模式和Intra2Nx2N、IntraNxN這兩種幀內(nèi)模式進行遍歷，選擇出具有率失真代價最小的模式來作為最優(yōu)預測模式，其中率失真代價RDcost的計算為：

RDcost＝λ·R+D

其中λ為拉格朗日因子，R代表編碼比特數(shù)，D代表編碼預測值相對于原始視頻數(shù)據(jù)值的失真。

在各個預測模式中，2Nx2N和Rect預測模式因為需要通過運動估計來尋找參考幀中的匹配塊，計算復雜度非常大。Rect預測模式是對2Nx2N塊的進一步劃分，如Nx2N預測模式是將2Nx2N分為左、右兩個MV不同的塊，2NxN預測模式則是將2Nx2N分為上、下兩個MV不同的塊，左和右(或上和下)塊可以分別稱之為Pb0塊和Pb1塊。如果Pb0塊和Pb1塊的MV相同，則Rect預測結(jié)果與2Nx2N模式相同，但是需要更多的比特數(shù)來編碼MV和劃分模式，所以Rect預測模式的率失真代價幾乎肯定比2Nx2N更大，此時Rect的計算屬于無效計算，而傳統(tǒng)方法未能有效的避免這些無效計算。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在上述的不足，提供了一種避免無效計算且提升編碼速度的快速的HEVC幀間編碼方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種快速的HEVC幀間編碼方法，具體實施步驟如下：

(1)在每個CU開始幀間模式選擇時，對2Nx2N模式的預測塊進行整像素搜索和分像素搜索，確定最終MV和匹配塊，并求取率失真代價，標記為cost_2Nx2N，執(zhí)行步驟(2)；

(2)對Nx2N模式中Pb0塊進行整像素搜索和分像素搜索，求取運動矢量，標記為mv00，執(zhí)行步驟(3)；