Hevc幀間預(yù)測(cè)模式選擇方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及視頻編碼技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)（High EfficiencyVideoCoding,HEVC)幀間預(yù)測(cè)模式選擇方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 新一代高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC專注于處理高清超高清視頻和并行處理架構(gòu)，主 要是針對(duì)現(xiàn)有混合編碼框架中的每個(gè)技術(shù)模塊進(jìn)行小步快跑的改進(jìn)，用積少成多的方法提 高編碼的性能。但是，HEVC在提升編碼效率的同時(shí)也大大增加了編碼的復(fù)雜度。
[0003]目前，對(duì)于所有HEVC編碼器開(kāi)放算法的研究都基本上是以HEVC測(cè)試模型（HEVC Test Model，簡(jiǎn)稱HM)工程為參考模型。HEVC編碼器的基本編碼單元是LCU(Large Coding Unit)，并將IXU的深度D印th定義為0,對(duì)于IXU單元是否要進(jìn)一步進(jìn)行四叉樹(shù)劃分（寬和 高分別為劃分前的一半）成四個(gè)⑶（Coding Unit)，是通過(guò)計(jì)算和比較層間的采用誤差平 方和（Sum of Squared Error, SSE)算法的率失真代價(jià)決定的，且每進(jìn)行一次四叉樹(shù)劃分 Depth加1。同理對(duì)于每個(gè)⑶是否要進(jìn)行四叉樹(shù)劃分，也是通過(guò)計(jì)算和比較層間采用SSE算 法的率失真代價(jià)決定。附圖1描述的是HM的層間CU的率失真代價(jià)計(jì)算和比較的流程圖，對(duì) 于Depth為n (n〈3)的⑶，先計(jì)算不進(jìn)行四叉樹(shù)劃分的采用SSE算法的率失真代價(jià)Cost_ n，然后再計(jì)算將當(dāng)前⑶四叉樹(shù)均分成四個(gè)⑶（Depth=n+1)后的總的率失真代價(jià)（Cost_ n+l=Cost_n+l_0+Cost_n+l_l+Cost_n+l_2+Cost_n+l_3)，通過(guò)比較兩個(gè)率失真代價(jià)的大小 決定是否對(duì)當(dāng)前CU進(jìn)行四叉樹(shù)分割編碼。對(duì)劃分后的CU以同樣的方式進(jìn)行層間的率失真 代價(jià)計(jì)算，決定是否需要再進(jìn)行四叉樹(shù)分割，直至達(dá)到編碼器允許的最深深度。
[0004]HM中對(duì)每個(gè)CU進(jìn)行幀間預(yù)測(cè)模式選擇時(shí)，如附圖2所示在協(xié)議規(guī)則范圍允許的條 件下，依次要經(jīng)歷SKIP/MERGE、INTER_2NX2N、INTER_NXN、INTER_NX2N、INTER_2NX2N、 INTER_2NXnU、INTER_2NXnD、INTER_nLX2N、INTER_nRX2N、INTRA_2NX2N、INTRA_NXN、 PCM等模式的采用SSE算法的率失真代價(jià)計(jì)算，最后通過(guò)比較率失真代價(jià)選出最優(yōu)的預(yù)測(cè) 模式。
[0005] 基于SSE算法的率失真代價(jià)計(jì)算，首選需要通過(guò)對(duì)當(dāng)前CU進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到殘差數(shù) 據(jù)后再經(jīng)過(guò)變換量化和熵編碼，求得編碼的比特代價(jià)，并將量化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行反量化反變 換得到重建圖像，再通過(guò)SSE代價(jià)函數(shù)計(jì)算原始視頻和重建視頻中像素的差異，有效權(quán)衡 原始視頻圖像經(jīng)變換量化后圖像的失真和編碼比特?cái)?shù)兩方面的因素，能夠在獲得盡可能好 的視頻質(zhì)量的同時(shí)使碼率最小，有效地提高編碼的性能。但是，由于在計(jì)算率失真代價(jià)時(shí)， 需要對(duì)當(dāng)前CU進(jìn)行預(yù)測(cè)、變換量化、熵編碼、反變換反量化、重建等一系列過(guò)程，計(jì)算復(fù)雜 度太高，非常耗時(shí)，不利于實(shí)際應(yīng)用。
[0006] 因此，需要尋找一種HEVC幀間預(yù)測(cè)模式選擇方法，以降低幀間預(yù)測(cè)模式選擇的復(fù) 雜度，提高處理效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供一種HEVC幀間預(yù)測(cè)模式選擇方法及裝置，用以降低幀間預(yù)測(cè)模式選 擇的復(fù)雜度，提高處理效率。
[0008] 本發(fā)明實(shí)施例提供的具體技術(shù)方案如下：
[0009] -種高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC幀間預(yù)測(cè)模式選擇方法，包括：
[0010] 確定當(dāng)前幀的編碼單元CU塊的像素尺寸在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，基于絕對(duì)誤差和SAD算 法計(jì)算獲得所述CU塊的每種幀間預(yù)測(cè)模式的第一率失真代價(jià)；
[0011] 根據(jù)獲得各幀間預(yù)測(cè)模式的第一率失真代價(jià)，獲得最優(yōu)的第一率失真代價(jià) SadCostO及相應(yīng)的第一幀間預(yù)測(cè)模式和次優(yōu)的第一率失真代價(jià)SadCostl及相應(yīng)的第二中貞 間預(yù)測(cè)模式；
[0012] 確定（SadCostl-SadCostO)/SadCostO大于閾值時(shí)，選擇所述第一幀間預(yù)測(cè)模式 作為所述CU塊的最優(yōu)幀間預(yù)測(cè)模式。
[0013] 一種高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC幀間預(yù)測(cè)模式選擇裝置，包括：
[0014] 計(jì)算模塊，用于確定當(dāng)前幀的編碼單元CU塊的像素尺寸在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，基于絕 對(duì)誤差和SAD算法計(jì)算獲得所述CU塊的每種幀間預(yù)測(cè)模式的第一率失真代價(jià)；
[0015] 選擇模塊，用于根據(jù)獲得各幀間預(yù)測(cè)模式的第一率失真代價(jià)，獲得最優(yōu)的第一率 失真代價(jià)SadCostO及相應(yīng)的第一幀間預(yù)測(cè)模式和次優(yōu)的第一率失真代價(jià)SadCostl及相應(yīng) 的第二幀間預(yù)測(cè)模式；
[0016] 確定模塊，用于確定（SadCostl-SadCostO)/SadCostO大于閾值時(shí)，選擇所述第一 幀間預(yù)測(cè)模式作為所述CU塊的最優(yōu)幀間預(yù)測(cè)模式。
[0017] 基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例中，在CU塊的像素尺寸在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，采用 SAD算法計(jì)算每種幀間預(yù)測(cè)模式的第一率失真代價(jià)，并在最優(yōu)的第一率失真代價(jià)SadCostO 和次優(yōu)的第一率失真代價(jià)SadCostl滿足（SadCostl-SadCostO)/SadCostO大于閾值時(shí)，采 用SAD算法代替SSE算法進(jìn)行幀間預(yù)測(cè)模式選擇，在提高處理速度，降低計(jì)算復(fù)雜度的同 時(shí)，又能夠保證壓縮效率和重建圖像的質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中層間CU的率失真代價(jià)計(jì)算和比較的流程圖；
[0019] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中CU的率失真代價(jià)計(jì)算順序的示意圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中HEVC幀間預(yù)測(cè)模式選擇的方法流程圖；
[0021] 圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例中幀間預(yù)測(cè)模式選擇過(guò)程示意圖；
[0022] 圖5為本發(fā)明具體實(shí)施例中skip或merge的率失真代價(jià)計(jì)算過(guò)程示意圖；
[0023] 圖6為本發(fā)明具體實(shí)施例中HEVC幀間預(yù)測(cè)模式選擇裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 為了降低幀間預(yù)測(cè)模式選擇的復(fù)雜度，提高處理效率，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種 ffiVC幀間預(yù)測(cè)模式選擇方法及裝置。
[0025] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0026] 本發(fā)明實(shí)施例提供的幀間模式選擇的核心思想為：通過(guò)比較各種幀間預(yù)測(cè)模式的 基于絕對(duì)誤差和（SumofAbsoluteDifference,SAD)計(jì)算獲得的第一率失真代價(jià)，計(jì)算最 優(yōu)與次優(yōu)的第一率失真代價(jià)之差與最優(yōu)的第一率失真代價(jià)的比值，通過(guò)設(shè)定閾值，如果該 比值滿足閾值條件則直接通過(guò)第一率失真代價(jià)得出最優(yōu)的幀間預(yù)測(cè)模式，否則，再次進(jìn)行 各幀間預(yù)測(cè)模式的基于SSE的第二率失真代價(jià)，選出最優(yōu)的幀間預(yù)測(cè)模式。
[0027] 如附圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例中，HEVC幀間預(yù)測(cè)模式選擇的詳細(xì)方法流程如下：
[0028] 步驟301:確定當(dāng)前幀的編碼單元CU塊的像素尺寸在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，基于絕對(duì)誤 差和SAD算法計(jì)算獲得所述CU塊的每種幀間預(yù)測(cè)模式的第一率失真代價(jià)。
[0029] 較佳地，確定⑶塊的像素尺寸小于32X32時(shí)，基于絕對(duì)誤差和SAD算法計(jì)算獲得 所述CU塊的每種幀間預(yù)測(cè)模式的第一率失真代價(jià)。
[0030] 其中，第一率失真代價(jià)計(jì)算公式如下：
[0031 ]Jpred,SAD_SAD+ Apred*Bpre(j
[0032]其中，=，Diff(i，j)表示原始圖像塊和預(yù)測(cè)圖像塊之間的殘 hj 差，入^表示系數(shù)因子，Bprad表示比特代價(jià)。
[0033]步驟302:根據(jù)獲得各幀間預(yù)測(cè)模式的第一率失真代價(jià)，獲得最優(yōu)的第一率失真 代價(jià)SadCostO及相應(yīng)的第一幀間預(yù)測(cè)模式和次優(yōu)的第一率失真代價(jià)SadCostl及相應(yīng)的第 二幀間預(yù)測(cè)模式。
[0034] 較佳地，將獲得各幀間預(yù)測(cè)模式的第一率失真代價(jià)按照從小到大的順序排序，將 最小值作為最優(yōu)的第一率失真代價(jià)SadCostO,該最小值對(duì)應(yīng)的幀間預(yù)測(cè)模式作為第一幀間 預(yù)測(cè)模式，以及將次小值作為次優(yōu)的第一率失真代價(jià)SadCostl，該次小值對(duì)應(yīng)的幀間預(yù)測(cè) 模式作為第二幀間預(yù)測(cè)模式。
[0035] 步驟303 :確定（SadCostl-SadCostO)/SadCostO大于閾值時(shí)，選擇所述第一幀間 預(yù)測(cè)模式作為所述CU塊的最優(yōu)幀間預(yù)測(cè)模式。
[0036] 較佳地，本發(fā)明實(shí)施例中，針對(duì)不同的CU塊的像素尺寸設(shè)定不同的閾值，確定 (SadCostl-SadCostO)/SadCostO大于閾值之前，根據(jù)預(yù)設(shè)的CU的像素尺寸與閾值的對(duì)應(yīng) 關(guān)系，獲取所述CU的像素尺寸對(duì)應(yīng)的所述閾值。
[0037] 本發(fā)明實(shí)施例中，確定（SadCostl_SadCost0)/SadCost0不大于閾值時(shí)，基于SSE 算法計(jì)算獲得所述CU塊的每種幀間預(yù)測(cè)模式的第二率失真代價(jià)，根據(jù)所述第二率失真代 價(jià)確定所述CU塊的最優(yōu)幀間預(yù)測(cè)模式。
[0038] 其中，第二率失真代價(jià)的函數(shù)表示為：
[0039] Jm〇de= (SSEi艦+Wchr_*SSEchr。J +入-dJB-e
[0040] 其中，SSEluma表示亮度平面的SSE代價(jià)，SSEehr_表示色度平面的SSE代價(jià)，WehMa 表示系數(shù)因子，入表示系數(shù)因子表示比特代價(jià)，其中，Diff( i,j)=BlockA(i,j)-BlockB(i,j)，BlockA(i,j)表示原始圖像塊，BlockB(i,j)表示由參考 圖像進(jìn)行預(yù)測(cè)后加上該參考圖像變換量化、反量化、反變換、解碼后的殘差得到的重建圖像 值。
[0041] 以下結(jié)合附圖4所示，通過(guò)一個(gè)具體實(shí)施例對(duì)HEVC幀間預(yù)測(cè)模式選擇的過(guò)程進(jìn)行 完整詳細(xì)的說(shuō)明。
[0042] 步驟401:獲取當(dāng)前CU塊對(duì)應(yīng)的深度D印th，HEVC中將64x64像素大小的CU塊的 深度設(shè)定為零，每進(jìn)行一次四叉樹(shù)分割，深度加1，因此32X32像素大小的CU塊的深度為 1，16X16像素大小的⑶塊的深度為2,8X8像素大小的⑶塊的深度為3。
[0043] 步驟402:判斷當(dāng)前⑶塊對(duì)應(yīng)的深度D印th是否大于1，若是執(zhí)行步驟403,否則， 執(zhí)行步驟405 ;
[0044] 步驟403:分別采用SAD函數(shù)計(jì)算各幀間預(yù)測(cè)模式的第一率失真代價(jià)，各幀間預(yù)測(cè) 模式的計(jì)算順序如下：
[0045] 首先，計(jì)算skip或merge的率失真代價(jià)，具體計(jì)算過(guò)程如附圖5所示：
[0046] 如果是skip模式，對(duì)skip模式中包含的5個(gè)候選幀間預(yù)測(cè)模式基于SSE計(jì)算第 二率失真代價(jià)，選擇出第二率失真代價(jià)最小的最優(yōu)候選幀間預(yù)測(cè)模式，基于SAD計(jì)算該最 優(yōu)候選幀間預(yù)測(cè)模式的第