CN111586417B - 一种基于多视频编码标准的vvc转码***及方法 - Google Patents

一种基于多视频编码标准的vvc转码***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于多视频编码标准的VVC转码***及方法，本发明可获取不同编码标准下的CU块的深度划分信息，然后利用得到的CU块的深度划分信息对VVC编码过程中的CU块的最优深度划分模式进行预判，能够提高预判的准确度；对VVC编码过程中的CU块的最优深度划分模式进行预判，能够跳过不必要的深度划分步骤，降低VVC的编码复杂度，提高转码效率。

Description

一种基于多视频编码标准的VVC转码***及方法
技术领域
本发明涉及视频编码技术领域，特别涉及一种基于多视频编码标准的VVC转码***及方法。
背景技术
目前，由于高质量和高分辨率视频的越来越普遍的应用，人们迫切需要制定出超越目前的高效视频编码(HEVC：High Efficiency Video Coding)标准的下一代视频编码技术。为了解决这个问题，运动图像专家组(
Figure BDA0002468009770000011
Moving Picture Epert Group)和视频编码专家组(VCEG：VideoCodingEpert Group)联合成立了联合视频探索小组(JVET：JointVideo Eploration Team)，并且最近取得了重大进展。在第十届JVET会议上，JVET定义了多功能视频编码(VVC)的初稿和VVC测试模型1(VTM1)编码方法。在VVC中对于编码划分框架做出了很大的改动，在HEVC四叉树划分的基础上引入了二叉树以及三叉树划分。在VVC中取消了HEVC中的CU，PU和TU的概念，统一采用编码单元(coding unit，CU)的概念。
目前市场上各种视频编码标准并存，各种视频编码标准之间的格式转换(即转码)成为必不可少的技术。目前的已有视频标准间的转码框架(以H.264转码到H.265为例)如图1所示。首先，将输入的码流通过H.264/AVC解码器进行解码。通过解码得到重构视频，然后将重构视频作为源输入到HEVC/H.265编码器中生成新的码流。
而当VVC正式定稿后，其在市场上的应用前景十分广阔。此时，其他视频编码标准与VVC之间的转码会成为必然的趋势。因此，研究其他标准与VVC视频标准之间的快速转码具有重要意义。
目前，H.264，HEVC都在广泛应用，而且现在AOM等推出的AV1、国内标准AVS都占有一定的市场，当VVC完成后，市场上将存在多个标准，不同的设备可能只支持某种或者几种不同标准码流的解码和播放，因此需要在不兼容的编码标准之间转码是很有必要的。现在的转码方案都是从一种标准码流转码到另外一种，在更多标准码流存在的情况下，这种方案会浪费很多有用的信息。
对于编码器而言，CU块的预测模式过程如下：一个CU块大小为128x128，它可以划分成4个64x64的块，在此，128x128的块就是第0层(划分深度为0)，64x64的块就是第1层(划分深度为1)；然后对每个64x64的CU块做预测模式选择，选出最优模式，然后将每个64x64的CU块继续划分，直至选出最优模式；同样的，对参与划分的每个CU块都做预测模式选择，直至选出最优模式。
VVC由于引入了大量的工具，特别是新引入的VVC深度划分框架又是复杂度占比较高的工具，极大的增加了编码的复杂度。因此如何有效降低VVC深度划分的复杂度，提升转码效率是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于多视频编码标准的VVC转码***及方法。
本发明的实施例，提供了一种基于多视频编码标准的VVC转码***，包括：
解码器模块，用于对输入码流进行解码，得到解码后的重构视频和解码过程中的第一深度划分信息；
第一编码器模块，用于对所述重构视频进行编码，得到编码过程中的第二深度划分信息，其中，所述第一编码器模块的编码标准不同于所述解码器模块的编码标准和VVC编码标准；
VVC编码器模块，用于对所述重构视频进行VVC编码，并且根据当前CU块的编码信息、所述第一深度划分信息中与当前CU块位置对应的第一划分深度、以及所述第二深度划分信息中与当前CU块位置对应的第二划分深度，预测当前CU块的最优划分模式，其中，所述当前CU块的编码信息包括当前CU块的划分深度、当前CU块的尺寸以及当前CU块的帧类型。
根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：
本***可获取不同编码标准下的CU块的深度划分信息，然后利用得到的CU块的深度划分信息对VVC编码过程中的CU块的最优深度划分模式进行预判，能够提高预判的准确度；对VVC编码过程中的CU块的最优深度划分模式进行预判，能够跳过不必要的深度划分步骤，降低VVC的编码复杂度，提高转码效率。
根据本发明的一些实施例，所述第一编码器模块包括HEVC、AV1、AVS、VP9或H.264编码器中的任意一个。
本发明的实施例，提供了一种基于多视频编码标准的VVC转码方法，包括以下步骤：
对输入码流进行解码，得到解码后的重构视频和解码过程中的第一深度划分信息；
对所述重构视频进行编码，得到编码过程中的第二深度划分信息，其中，编码标准不同于对输入码流进行解码时的标准和VVC编码标准；
对所述重构视频进行VVC编码，并且根据当前CU块的编码信息、所述第一深度划分信息中与当前CU块位置对应的第一划分深度、以及所述第二深度划分信息中与当前CU块位置对应的第二划分深度，预测当前CU块的最优划分模式，其中，所述当前CU块的编码信息包括当前CU块的划分深度、当前CU块的尺寸以及当前CU块的帧类型。
根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：
本方法可获取不同编码标准下的CU块的深度划分信息，然后利用得到的CU块的深度划分信息对VVC编码过程中的CU块的最优深度划分模式进行预判，能够提高预判的准确度；对VVC编码过程中的CU块的最优深度划分模式进行预判，能够跳过不必要的深度划分步骤，降低VVC的编码复杂度，提高转码效率。
根据本发明的一些实施例，对所述重构视频进行编码所使用的编码标准包括HEVC、AV1、AVS、VP9或H.264编码标准中的任意一种。
本发明的实施例，提供了一种基于多视频编码标准的VVC转码设备，包括：至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行如上述的一种基于多视频编码标准的VVC转码方法。
本发明的实施例，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上述的一种基于多视频编码标准的VVC转码方法。
本发明实施例提供的一种基于多视频编码标准的VVC转码设备和可读存储介质能够达到的与上述方法相同的有益效果。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为现有技术传统视频转码框架的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于多视频编码标准的VVC转码***的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种基于多视频编码标准的VVC转码方法的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的终止划分的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的跳过划分的流程示意图；
图6为本发明实施例提供的一种基于多视频编码标准的VVC转码设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
第一实施例：
参照图2，提供了一种基于多视频编码标准的VVC转码***，包括：
解码器模块，用于对输入码流进行解码，得到解码后的重构视频和解码过程中的第一深度划分信息；
第一编码器模块，用于对重构视频进行编码，得到编码过程中的第二深度划分信息，其中，第一编码器模块的编码标准不同于解码器模块的编码标准和VVC编码标准；
VVC编码器模块，用于对重构视频进行VVC编码，并且根据当前CU块的编码信息、第一深度划分信息中与当前CU块位置对应的第一划分深度、以及第二深度划分信息中与当前CU块位置对应的第二划分深度，预测当前CU块的最优划分模式，其中，当前CU块的编码信息包括当前CU块的划分深度、当前CU块的尺寸以及当前CU块的帧类型。
这里，第一深度划分信息和第二深度划分信息分别是指的在各自编码标准下得到的CU块的划分深度。由于CU块位置信息为本领域公知，此处对与当前CU块位置对应的第一划分深度和当前CU块位置对应的第二划分深度不再细述。如果CU划分深度较低，那么这个CU块的特征就是较为平缓，如果CU划分深度较深，那么这个CU块的特征就是较为复杂，因此同样的CU块输入到VVC中，它的特征是不变的，那么划分的深度的大致范围也是不变的，所以，通过获取AVC以及HEVC的CU块的深度划分信息，可以对VVC过程中的CU块的最优深度划分模式进行预判。
在现有转码技术中，通常是直接由一种编码标准转换至另一种编码标准，例如：是H.264/AVC直接转换至HEVC/H.265标准。而本发明加入了不同的编码标准，例如使用了H.264/AVC标准、以及HEVC/H.265标准中的CU块的深度划分信息，然后利用得到的CU块的深度划分信息对VVC编码过程中的CU块的最优深度划分模式进行预判，从而跳过不必要的深度划分步骤，相较于现有技术由单种编码标准直接转换，本实施例利用更多的编码器的信息，能够提高预判的精确度；对VVC过程中的CU块的最优深度划分模式进行预判，能够跳过不必要的深度划分步骤，降低VVC的编码复杂度，提高转码效率。
需要说明的是，本实施例以及后文均解码器模块为H.264/AVC编码器，第一编码器模块为HEVC/H.265编码器为例。当解码器模块和第一编码器模块使同一类别的不同编码器时，例如均为H.265类标准的不同编码器，也可以通过本实施例实现，此处不再细述。
具体的，解码器模块包括一个与该输入码流具有相同编码标准的解码器。VVC编码器模块包括一个VVC编码器，例如VTM7.0。第一编码器模块包括：HEVC、AV1、AVS、VP9或H.264编码器中的任意一个，适用范围广。需要注意的是，在选择具体的编码器时，解码器模块内的编码器与第一编码器模块内的编码器不属于同一标准，此处不再细述。
第二实施例：
参照图3，提供了一种基于多视频编码标准的VVC转码方法，包括以下步骤：
S100、对输入码流进行解码，得到解码后的重构视频和解码过程中的第一深度划分信息；
S200、对重构视频进行编码，得到编码过程中的第二深度划分信息，其中，编码标准不同于对输入码流进行解码时的标准和VVC编码标准；
S300、对重构视频进行VVC编码，并且根据当前CU块的编码信息、第一深度划分信息中与当前CU块位置对应的第一划分深度、以及第二深度划分信息中与当前CU块位置对应的第二划分深度，预测当前CU块的最优划分模式，其中，当前CU块的编码信息包括当前CU块的划分深度、当前CU块的尺寸以及当前CU块的帧类型。
同上述第一实施例，本实施例方法可获取多编码标准下的CU块的深度划分信息，然后利用得到的CU块的深度划分信息对VVC编码过程中最优划分模式进行预判，而且相较于现有技术由单种编码标准直接转换，本实施例可利用更多的编码器的信息，提高预判的精确度，对VVC过程中的CU块的最优深度划分模式进行预判，跳过不必要的深度划分步骤，降低VVC的编码复杂度，提高转码效率。
优选的，对所述重构视频进行编码所使用的编码标准包括HEVC、AV1、AVS、VP9或H.264编码标准中的任意一种。适用范围广，同上述***实施例，此处不再细述。
第三实施例：
参照图4和图5，提供了一种基于多视频编码标准的VVC转码方法的具体实施流程，如下所示：
A1、将码流输入至H.264/AVC解码器中解码，得到重构视频，并得到在解码过程中的CU块的深度划分信息(以下称为AVC深度划分信息)；
A2、将步骤A1中得到的重构视频输入至HEVC/H.265编码器中，得到CU块的深度划分信息(以下称为HEVC深度划分信息)；
A3、将重构视频、AVC深度划分信息、HEVC深度划分信息输入至VVC编码器中，VVC编码器开始对重构视频进行编码，并在编码过程中根据AVC深度划分信息、HEVC深度划分信息以及当前CU的编码信息执行终止划分操作和跳过划分操作，其中，当前CU的编码信息包括当前CU块的深度划分、当前CU块的尺寸以及当前帧类型。具体如下：
A301、若HEVC深度划分信息等于0且当前CU块的深度划分信息大于1，则执行终止划分操作；否则，进入步骤A302；
这里的执行终止划分操作(即当前CU块不再继续划分)为本领域公知，此处不再细述。
A302、若HEVC深度划分信息等于1且当前CU块的深度划分信息大于2，则执行终止划分操作；否则，进入步骤A303；
A303、若HEVC深度划分信息等于2且当前CU块的深度划分信息大于4，则执行终止划分操作；否则，进入步骤A303；
A304、若当前CU块的高度和宽度同时小于或等于16*16，则进入步骤A305；否则，进入步骤A308；
A305、若当前编码帧的帧类型为P帧且AVC深度划分信息等于0时，则执行终止划分操作；否则，进入步骤A306；
A306、若AVC深度划分信息等于1且当前CU块的高度和宽度同时小于或等于8，则执行终止划分操作；否则，进入步骤A307；
A307、若AVC深度划分信息等于2且当前CU块的高度小于或等于4或者宽度小于或等于4，则执行终止划分操作；否则，进入步骤A308；
A308、若HEVC深度划分信息等于1且当前CU块的深度划分信息等于0，则执行跳过当前CU块的预测模式选择而直接划分当前CU块操作；否则，进入步骤A309；
这里跳过当前CU块的预测模式选择而直接划分当前CU块操作，为本领域公知，此处不再细述。
A309、若HEVC深度划分信息小于或等于4且当前帧的帧类型为P帧，则判断当前CU块的深度划分信息是否小于HEVC深度划分信息+1，若成立，则执行跳过当前CU块的预测模式选择而直接划分当前CU块操作；若不成立，进入步骤A310；
A310、若HEVC深度划分信息小于或等于4且当前帧的帧类型不为P帧，则判断当前CU块的深度划分信息是否小于HEVC深度划分信息，若成立，则执行跳过当前CU块的预测模式选择而直接划分当前CU块操作；若不成立，进入步骤A311；
A311、若当前CU块的高度和宽度同时小于或等于16且当前帧的帧类型为P帧，则执行跳过当前CU块的预测模式选择而直接划分当前CU块操作；否则，进入步骤A312；
A312、若AVC深度划分信息等于2且当前CU块的高度和宽度同时大于4，则执行跳过当前CU块的预测模式选择而直接划分当前CU块操作；否则，进入步骤A313；
A313、执行预测模式选择，选择出当前CU块的最优的预测模式；
A314、对当前CU进一步划分，循环上述步骤A301至A314直至CU块划分至最大深度并选择出最优的CU划分。
在本实施例中，如果CU划分深度较低，那么这个CU块的特征就是较为平缓，如果CU划分深度较深，那么这个CU块的特征就是较为复杂，因此同样的CU块输入到VVC中，它的特征是不变的，那么划分的深度的大致范围也是不变的，所以，通过获取AVC以及HEVC的CU块的深度划分信息，可以对VVC过程中的CU块的最优深度划分模式进行预判，提高预判的精确度，跳过不必要的深度划分步骤，降低VVC的编码复杂度，提高转码效率。
使用VVC官方参考平台VTM7.0，并在JVET的通用测试条件下进行实验，具体如下：
在编码器的设置上，使用默认的Lowdelay-P配置中的设置，测试所用视频序列为官方推荐的采样格式为YUV420P的视频序列。编码性能主要由BDBR和TR(Time Reduction时间减少)两个指标进行评估，并以原始的VTM7.0编码器为基准评估算法的编码性能。其中，BDBR表示在同样的客观质量下两种编码方法的码率差值，由同一段视频在四个QP(Quantization Parameter量化参数)取值下(22，27，32，37)分别编码并计算码率和PSNR(Peak Signal to Noise Ratio即峰值信噪比，是一种评价图像的客观标准)所得到。BDBR能够综合反映视频的码率和质量，它表示在同样的客观质量下，较优的编码方法可以节省的码率百分比。TR则用于衡量快速算法在原编码器的基础上对编码时间的缩减程度其计算方式如下：
Figure BDA0002468009770000111
其中，T1为将本发明方法应用到VTM7.0后的总编码时间，T0为原始VTM7.0的总编码时间。当TR为负值时表示添加本发明方法的编码器比未添加本发明方法的编码器所使用的时间降低。具体结果如下表1所示。
Figure BDA0002468009770000112
Figure BDA0002468009770000121
表1
由上表可以看出，得到实验结果与未添加本发明方法的编码器相比在BDBR(Bjotegaard Delta Bit rate)损失1.20％的情况下时间减少11.07％。
第四实施例：
参照图6，提供了一种基于多视频编码标准的VVC转码设备，该基于多视频编码标准的VVC转码设备可以是任意类型的智能终端，例如手机、平板电脑、个人计算机等。
具体地，该基于多视频编码标准的VVC转码设备包括：一个或多个控制处理器和存储器，图6中以一个控制处理器为例。控制处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的基于多视频编码标准的VVC转码设备对应的程序指令/模块，控制处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而实现上述***实施例的一种基于多视频编码标准的VVC转码***的各种功能应用以及数据处理，从而实现上述方法实施例的一种基于多视频编码标准的VVC转码方法。
存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储上述***实施例的一种基于多视频编码标准的VVC转码***产生的数据。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于控制处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该基于多视频编码标准的VVC转码设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述一个或者多个模块存储在存储器中，当被所述一个或者多个控制处理器执行时，执行上述方法实施例中的基于多视频编码标准的VVC转码方法，例如，执行以上描述的图3中的方法步骤S100至S300。
第五实施例：
提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个控制处理器执行，例如，被图6中的一个控制处理器执行，可使得上述一个或多个控制处理器执行上述方法实施例中的一种基于多视频编码标准的VVC转码方法，例如，执行以上描述的图3中的方法步骤S100至S300。
通过以上的实施方式的描述，本领域技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现。本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ReadOnly Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于多视频编码标准的VVC转码***，其特征在于，包括：
解码器模块，用于对输入码流进行解码，得到解码后的重构视频和解码过程中的第一深度划分信息，所述第一深度划分信息包括所述输入码流中每一个CU块相应的第一划分深度；
第一编码器模块，用于对所述重构视频进行编码，得到编码过程中的第二深度划分信息，其中，所述第一编码器模块的编码标准不同于所述解码器模块的编码标准和VVC编码标准；所述第二深度划分信息包括所述重构视频中每一个CU块相应的第二划分深度；
VVC编码器模块，用于对所述重构视频进行VVC编码，并且根据当前CU块的编码信息、所述第一深度划分信息中与当前CU块位置对应CU块的第一划分深度、以及所述第二深度划分信息中与当前CU块位置对应CU块的第二划分深度，预测当前CU块的最优划分模式，其中，所述当前CU块的编码信息包括当前CU块的划分深度、当前CU块的尺寸以及当前CU块的帧类型。
2.根据权利要求1所述的一种基于多视频编码标准的VVC转码***，其特征在于，所述第一编码器模块包括HEVC、AV1、AVS、VP9或H.264编码器中的任意一个。
3.一种基于多视频编码标准的VVC转码方法，其特征在于，包括以下步骤：
对输入码流进行解码，得到解码后的重构视频和解码过程中的第一深度划分信息，所述第一深度划分信息包括所述输入码流中每一个CU块相应的第一划分深度；
对所述重构视频进行编码，得到编码过程中的第二深度划分信息，其中，编码标准不同于对输入码流进行解码时的标准和VVC编码标准；所述第二深度划分信息包括所述重构视频中每一个CU块相应的第二划分深度；
对所述重构视频进行VVC编码，并且根据当前CU块的编码信息、所述第一深度划分信息中与当前CU块位置对应CU块的第一划分深度、以及所述第二深度划分信息中与当前CU块位置对应CU块的第二划分深度，预测当前CU块的最优划分模式，其中，所述当前CU块的编码信息包括当前CU块的划分深度、当前CU块的尺寸以及当前CU块的帧类型。
4.根据权利要求3所述的一种基于多视频编码标准的VVC转码方法，其特征在于：对所述重构视频进行编码所使用的编码标准包括HEVC、AV1、AVS、VP9或H.264编码标准中的任意一种。
5.一种基于多视频编码标准的VVC转码设备，其特征在于，包括：至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行如权利要求3至4任一项所述的一种基于多视频编码标准的VVC转码方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求3至4任一项所述的一种基于多视频编码标准的VVC转码方法。
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