[發明專利]一種適用于HEVC的快速幀內模式編碼方法

有效

• 申請號: 201911420688.8
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN110896481B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 李日;朱建國;謝亞光
• 申請（專利權）人: 杭州當虹科技股份有限公司
• 主分類號: H04N19/132
• 分類號: H04N19/132;H04N19/159;H04N19/44;H04N19/70
• 代理公司: 杭州橙知果專利代理事務所(特殊普通合伙) 33261
• 代理人: 賀龍萍

本發明公開了一種適用于HEVC的快速幀內模式編碼方法。它分為兩個步驟：1、在1/4下采樣的圖像上對幀內預測SatdCost進行預估，采用1/4下采樣是為了降低像素點的個數從而大幅降低計算量；如果SatdCost過大，說明幀內預測效果不佳，提前終止幀內預測的計算；2、如果步驟1中SatdCost不大，則不能提前終止幀內預測，此時利用1/4下采樣幀內預測估算過程的中間結果獲得最優預測模式。本發明的有益效果是：可以大幅減少候選預測方向數量，進一步節省計算量，可以大幅節省編碼時間，同時編碼質量損失也很小。

技術領域

本發明涉及視頻編碼相關技術領域，尤其是指一種適用于HEVC的快速幀內模式編碼方法。

背景技術

HEVC作為最新一代的視頻編碼標準，相比上一代的H.264標準，壓縮效率提升超過一倍。HEVC采用了諸多新技術來實現壓縮率的提高，具體來說：(1)、HEVC創新性的采用了四叉樹的分塊方式，每個塊都稱之為編碼單元(Coding Unit,CU)。為了適應超高清更大分辨率的特性，CU最大為64x64。CU可遞歸劃分成四個子CU，最小CU可到8x8。H.264采用宏塊作為基本的編碼單元，宏塊大小只能為16x16。所以，HEVC的塊分割方式相比H264更靈活，塊種類更多，能更好的匹配圖像中各種各樣的紋理。(2)、HEVC對每個CU可以嘗試更多的預測模式，每種預測模式對應一種預測單元(Prediction Unit)。預測模式分為兩類：幀間預測模式(包括MergeSkip_2Nx2N,Inter_2Nx2N,Inter_2NxN,Inter_Nx2N,Inter_2NxnU,Inter_2NxnD,Inter_nLx2N,Inter_nRx2N,Inter_NxN等)和幀內預測模式(包括Intra_2Nx2N,Intra_NxN)。I幀只能使用幀內預測模式，P、B幀可以使用所有的預測模式。HEVC計算每種預測模式的編碼代價，選擇編碼代價最小的模式作為最優的預測模式，從而可以達到更高的壓縮效率。

對于幀內預測模式而言，相比H.264，HEVC的預測方向的精細度大大增加：HEVC支持33個方向預測模式和2個非方向預測模式(Planar和DC模式)，相應的H264只有8個方向預測模式。更精細的預測方向在提升預測精度的同時，復雜度也隨之線性增加。

一般而言，視頻中相鄰時刻的圖像存在很高的時域相關性，而運動估計和運動補償可以有效去除時域上的冗余信息。因此采用P、B幀編碼時，主要通過幀間預測模式來提高壓縮效率。對于大量的編碼結果統計分析發現，HEVC的P、B幀中，幀內預測模式的選中比例一般都相對較低。盡管如此，幀內預測模式對P、B而言依然是不可或缺的，因為對于運動場景而言，場景或鏡頭的移動必然會造成物體的遮擋及新的物體的出現，這些區域可能難以在參考幀中找到匹配塊，會更傾向于采用幀內預測，所以為了保持更好的編碼質量，通常不建議直接關閉P、B中幀內預測模式。

HEVC計算每種預測模式的編碼代價來選擇最優預測模式。編碼代價J與編碼失真和編碼比特數相關，公式表達為J＝D+lambda*bits，其中D為編碼失真，bits為編碼后比特數，lambda是系數，只與QP相關。編碼代價的計算步驟分為：a、對量化后的系數進行反量化反變換，生成重建塊。b、計算重建塊與原始塊的失真。c、估計編碼后的比特數。其中反量化反變換，比特數估計都是很復雜的計算過程，編碼代價的計算是編碼過程中計算量最大的模塊之一，因此減少編碼代價的計算量是編碼器優化的重要方向。