CN102447907A - 一种针对hevc的视频序列的编码方法 - Google Patents

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丁文鹏
尹宝才
朱维佳
施云慧
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Abstract

一种压缩效果好、复杂度低、适于实际应用的针对HEVC的视频序列的编码方法，包括步骤：(1)对于预测单元PU中的亮度分量，得到其预测块，与原始值相减得到残差，进行基于率失真代价的划分，获得变换单元TU；(2)确定当前TU根据率失真代价最小的原则选择是否进行变换；(3)用相应的方法量化，并将量化系数及是否进行变换的标志传至解码端；(4)在解码端，每个TU读出标志并判断是否进行反变换；(5)每个TU根据读出的标志进行相应的反量化；(6)根据读出的标志决定是否进行反变换，并进行相应操作；(7)TU组合为PU，与经过运动补偿的得到的当前PU的预测值进行相加，得到PU的重构值，进而重建当前编码单元CU。

Description

一种针对HEVC的视频序列的编码方法
技术领域
本发明属于视频编码的技术领域，具体地涉及一种面向HEVC(Highefficiency video coding，高效视频编码)的视频序列的编码方法。
背景技术
H.264(或者叫AVC)的应用已经很成熟，从视频监控到流媒体以至个人消费类电子，都已经采用了H.264视频编解码标准。H.265(或者叫HEVC)，目前已经处于标准制定的过程中。HEVC是比H.264更高效的编码标准，由JCT-VC(A Joint Collaborative Team on Video Coding)组织制定，目标是在相同视频质量(PSNR)下码率降低到H.264的50％。这是很可观的一个指标，如果真的能达到这个目标，高清传输对带宽的要求将进一步降低，当然了，HEVC的复杂度也将大大增加，有可能是H.264的3倍以上。
目前，JCT-VC组织的讨论中已经提出了许多编码的新特性，有可能会加入HEVC标准中，如图1所示。编码的块的大小将突破传统的16×16的宏块大小，最大可以达到64×64的大小，这主要是为了高清压缩编码的应用，毕竟如1080p甚至更大分辨率的视频，其空间上的一致性可能会有更大面积，因此采用16×16的宏块大小已经不再适合，而采用更大的宏块能更有效的减少空间的冗余。变换编码的矩阵大小也在变大，H.264中有采用8×8的DCT，而HEVC突破8×8，最大能到32×32。对于帧内预测，预测的方向更加细化，多达34种帧内预测方式，这将使帧内预测更加精确，更有效的减少冗余。帧间预测在插值时采用了更多抽头的滤波器，以及到1/4像素精度，这都能提高帧间预测的精度，另外运动估计也更加精确。熵编码从来都是视频压缩编码中很重要的环节，HEVC将采用适应性更强的基于上下文的自适应算数编码(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding，简称CABAC)，同时还提出了一个低复杂度的熵编码。环路滤波也做了改进，主要是考虑视频的内容边缘特性，使其更加灵活，提高视频的主观效果。
在HEVC中的变换编码部分，每个变换单元进行2维DCT变换，尺寸从8×8到32×32，但是有些图像块，如混合图像或一些稀疏图像并不适用于变换编码的过程。“Enable efficient compound image compression inH.264/AVC intra coding”(Proc.Int.Conf.Image Processing，Oct.2007，vol.2，pp.337-340)提出对一些图像块跳过变换编码的过程，让其自适应的选择是否采用变换编码，但是只是应用到帧内编码中，压缩效果不太好。“Transform skip mode”(JCT-VC G575，7th Meet ing：Geneva，CH，21-30November，2011)提出对一个图像块采用二维变换，一维变换和不变换方法，但是这种方法的复杂度极高，并不适用于实际应用。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种压缩效果好、复杂度低、适于实际应用的针对HEVC的视频序列的编码方法。
本发明的技术解决方案是：这种针对HEVC的视频序列的编码方法，包括以下步骤：
(1)对于预测单元PU中的亮度分量，得到其预测块，进而与原始值相减得到残差，进行基于率失真代价的划分，获得变换单元TU；
(2)确定当前TU根据率失真代价最小的原则选择是否进行变换；
(3)用相应的方法量化，并将量化系数及是否进行变换的标志传至解码端；
(4)在解码端，每个TU读出标志并判断是否进行反变换；
(5)每个TU根据读出的标志进行相应的反量化；
(6)根据读出的标志决定是否进行反变换，并进行相应操作；
(7)TU组合为PU，与经过运动补偿的得到的当前PU的预测值进行相加，得到PU的重构值，进而重建当前编码单元CU。
由于本方法给予变换单元一个跳过变换步骤的额外选择，每个变换单元根据率失真代价最小的原则自适应的选择传统的变换编码或者跳过变换直接进行量化，所以这种针对HEVC的视频序列的编码方法压缩效果好、复杂度低、适于实际应用。
附图说明
图1示出了现有技术的针对HEVC的视频序列的编码方法的流程图。
具体实施方式
这种针对HEVC的视频序列的编码方法，包括以下步骤：
(1)对于预测单元PU中的亮度分量，得到其预测块，进而与原始值相减得到残差，进行基于率失真代价的划分，获得变换单元TU；
(2)确定当前TU根据率失真代价最小的原则选择是否进行变换；
(3)选择后，用相应的方法量化，并将量化系数及是否进行变换的标志传至解码端；
(4)在解码端，每个TU读出标志并判断是否进行反变换；
(5)每个TU根据读出的标志进行相应的反量化；
(6)根据读出的标志决定是否进行反变换，并进行相应操作；
(7)TU组合为PU，与经过运动补偿的得到的当前PU的预测值进行相加，得到PU的重构值，进而重建当前编码单元CU。
由于本方法给予变换单元一个跳过变换步骤的额外选择，每个变换单元根据率失真代价最小的原则自适应的选择传统的变换编码或者跳过变换直接进行量化，所以这种针对HEVC的视频序列的编码方法压缩效果好、复杂度低、适于实际应用。
优选地，量化及反量化如下：
uiQ＝(uiQ*tsmScale)>>tsmmShift(*是乘法，>>向右位移，uiQ是量化参数)
其中tsmScale、tsmmShift是根据不同尺寸的TU而设置的调节参数，当TU的尺寸是4×4、8×8、16×16、32×32时，tsmScale分别是1282、1812、2562、3622；
tsmShift＝SHIFT_INV_1ST+SHIFT_INV_2ND
SHIFT_INV_1ST和SHIFT_INV_2ND分别设为7和12。
我们可以有如下的几种配置：
1.高性能配置：具有4×4，8×8，16×16，32×32尺寸的变换单元自适应的选择是否跳过变换编码；
2.低复杂度配置：具有4×4，8×8尺寸的变换单元自适应的选择是否跳过变换编码，而其余变换单元直接进行变换编码，原理是依据跳过变换编码的单元96％都集中在4×4，8×8尺寸的变换单元上，所以我们根据这一特征，只将跳过变换编码的步骤应用到4×4和8×8中，这样能够大幅度地减少复杂度。
并且我们可以调整配置，将这种方法应用到各种尺寸的变换单元，形成不同的组合。
实验结果表明，我们的所有配置均可取得更高的压缩效率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.一种针对HEVC的视频序列的编码方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)对于预测单元PU中的亮度分量，得到其预测块，进而与原始值相减得到残差，进行基于率失真代价的划分，获得变换单元TU；
(2)确定当前TU根据率失真代价最小的原则选择是否进行变换；
(3)用相应的方法量化，并将量化系数及是否进行变换的标志传至解码端；
(4)在解码端，每个TU读出标志并判断是否进行反变换；
(5)每个TU根据读出的标志进行相应的反量化；
(6)根据读出的标志决定是否进行反变换，并进行相应操作；
(7)TU组合为PU，与经过运动补偿的得到的当前PU的预测值进行相加，得到PU的重构值，进而重建当前编码单元CU。
2.根据权利要求1所述的针对HEVC的视频序列的编码方法，其特征在于：量化及反量化如下：
uiQ＝(uiQ*tsmScale)>>tsmShift
其中tsmScale、tsmShift是根据不同尺寸的TU而设置的调节参数，当TU的尺寸是4×4、8×8、16×16、32×32时，tsmScale分别是1282、1812、2562、3622；
tsmShift＝SHIFT_INV_1ST+SHIFT_INV_2ND
SHIFT_INV_1ST和SHIFT_INV_2ND分别设为7和12。
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