一種h.264/avc到hevc快速轉碼方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種視頻通信的視頻編碼中不同編碼標準的轉碼方法，屬于視頻通信 不同編碼標準之間的轉碼技術領域。
【背景技術】
[0002] 新一代視頻編碼標準肥VC正快速發展，上一代視頻編碼標準H. 264/AVC仍廣泛應 用。為了降低在終端設備上安裝多種解碼器所帶來的成本，轉碼器的誕生成為了必然。
[0003] 比264/AVC中最大編碼單元為宏塊（MacroBlock,MB)，大小固定為16X16,其 中帖內預測模式有16X16、8X8、4X4亮度預^i，帖間預測模式有SKIP、16X16、16X8、 8X16、8X8、8X4、4X8 和 4X4。
[0004] 相對于H. 264/AVC，肥VC的編碼單元更為靈活，預測模式更加多樣。其最大編碼 單元（XargestCodingUnit,LCU)為，大小通常設置為64X64。每個LCU又可W劃分為 64X64、32X32、16X16、8X8、4X4大小的編碼單元（CodingUnit，CU)。在一個尺寸為 64X64的LCU內部，每種尺寸（64X64、32X32、16X16、8X8、4X4)的CU對應的編碼單元 深度（CodingUnitDepth，CUDepth)分別為0、1、2、3、4。對于每個抓而言，在預測過程 中，又可W劃分為若干個預測單元（Prediction化it,PU)。每個PU的大小最大為32X32， 最小為4X4。在帖內預測中，肥VC定義了 33種帖內預測方向W及直流預測和平面預測兩 種特殊預測模式；在帖間預測時，肥VC則定義了SKIP、MERGE、2NX2N、2NXN、NX2N、AMPW 及NXN等7種預測模式。 陽00引一般而言，比264/AVC到肥VC的轉碼需要H. 264/AVC的解碼器和肥VC的編碼器 級聯而成。轉碼器先對采用H. 264/AVC編碼的碼流進行解碼，然后再用HEVC標準對解碼的 視頻重新編碼，轉換為肥VC標準的編碼碼流。但是，由于肥VC的編碼復雜度極高，轉碼效 率自然會很低。
[0006] 現有的H. 264/AVC到肥VC轉碼是采用基于概率統計分析的H. 264/AVC到肥VC轉 碼技術。
[0007] 利用概率統計分析的轉碼算法，主要目的在于尋找兩種編碼標準之間的相關性。 在經過大量的統計分析發現，經過H. 264/AVC標準編碼的視頻中，如果有一部分區域采用 跳躍模式（SKI巧編碼；那么，當采用肥VC標準對該視頻編碼時，該區域的CUDepth通常小 于1 (但并不絕對），PU劃分較簡單。同樣，經過H. 264/AVC標準編碼后的視頻，如果有一部 分區域內運動矢量（MotionVectoriMV)方差較小的話；那么，在采用肥VC標準對該視頻進 行編碼時，該區域的CUDepth也很可能較低。因此，現有轉碼方法中，有研究人員分別利用 比264/AVC碼流中的SKIP模式標記或MV方差為肥VC的編碼設定CUD巧th終止的條件，進 而降低肥VC的編碼復雜度，提高轉碼效率。
[0008] 已有轉碼技術的局限在于，第一，單純考慮SKIP模式或MV方差來設定肥VC的CU Depth會導致在肥VC編碼時有很多CU的CUDepth出現誤判，將本應該繼續分解的CU強制 不再分解，即采用CUDepth較小的CU進行編碼。第二，在PU模式的判定上，已有技術僅考 慮了SKIP模式；而事實上，在H.264/AVC碼流中，即便當圖像內某區域都采用SKIP模式時， 在肥VC中，該區域也很有可能不采用SKIP模式。可見已有的轉碼技術雖然可W提高肥VC 的編碼速度，但是肥VC的壓縮性能也大大下降。第S，已有轉碼技術在肥VC的編碼過程 中，依然按照CUDepth由小到大（從O到4)的順序依次進行率失真代價計算，而沒有依據 比264/AVC的碼流信息，提前確定CUDepth最有可能的精細范圍，使肥VC的編碼復雜度降 低程度也有限。

【發明內容】

[0009] 本發明針對現有H. 264/AVC到肥VC轉碼技術存在的不足，依據H. 264/AVC碼流中 提取的有效信息，提出一種快速高效的H. 264/AVC到肥VC快速轉碼方法，該方法在大幅度 降低肥VC編碼復雜度的同時，保持肥VC的壓縮性能基本不變。
[0010] 本發明的H. 264/AVC到肥VC的快速轉碼方法，是：
[0011] 在H. 264/AVC的碼流信息中，如果一個64X64的區域內所有的MB(宏塊）都采用 SKIP模式（跳躍模式），并且運些采用SKIP模式的MB的MV(運動矢量）的方差小于闊值 0.Ol，那么在肥VC編碼時，該64X64的區域對應的LCU(最大編碼單元）在分解過程中，CU Depth(編碼單元深度）從0或者1中選擇，而每個PU(預測單元）的預測模式則只從SKIP、 MERGE或者2NX2N中選擇；如果一個32X32的區域內所有的MB都采用SKIP模式，并且運 些SKIP模式的MB的MV的方差都小于闊值0. 01，那么在肥VC編碼時，該32X32的區域對 應的CU(編碼單元）在分解過程中，CUDepth僅從1或者2中選擇，而每個PU的預測模式 則只從SKIP、MERGE或者2NX2N中選擇。
[0012] 本發明關注H. 264/AVC與肥VC轉碼技術，采用概率統計分析的方法，找出H. 264/ AVC視頻編碼標準和肥VC視頻編碼標準的編碼模式的相關性，提前判決肥VC編碼器的可能 的編碼模式，降低了肥VC編碼器的復雜度，提高了轉碼效率。
【附圖說明】 陽01引 圖1是本發明H. 264/AVC到肥VC的快速轉碼方法的流程圖。
[0014]圖2是64X64大小區域的HEVC編碼過程示意圖。 陽01引 圖3是32X32大小區域的HEVC編碼過程示意圖。
[0016] 圖4是應用本發明后肥VC編碼與原始肥VC編碼的率失真曲線比較圖。其中： 化igin為原始肥VC標準下編碼的率失真曲線；化ll_alg為應用本算法后的率失真曲線。 圖4(a)為視頻序列"Flowervase"的率失真曲線比較圖，圖4化）為視頻序列"SlideEdit" 的率失真曲線比較圖，圖4(c)為視頻序列'乂actus"的率失真曲線比較圖。
【具體實施方式】
[0017] 本發明的H. 264/AVC到肥VC的快速轉碼方法，是在H. 264/AVC的碼流信息中，如 果一個64X64的區域內所有的MB(宏塊）都采用SKIP模式（跳躍模式），并且運些采用 SKIP模式的MB的MV(運動矢量）的方差小于闊值0.01，那么在肥VC編碼時，該64X64的 區域對應的LCU(最大編碼單元）在分解過程中，CUDepth(編碼單元深度）從0或者1中 選擇，而每個PU(預測單元）的預測模式則只從SKIP、MERGE或者2NX2N中選擇；如果一個 32X32的區域內所有的MB都采用SKIP模式，并且運些SKIP模式的MB的MV的方差都小于 闊值0.Ol，那么在肥VC編碼時，該32X32的區域對應的CU在分解過程中，CUD巧th僅從1 或者2中選擇，而每個PU的預測模式則只從SKIP、MERGE或者2NX2N中選擇。如圖1，具 體包括W下步驟：
[0018] (1)將視頻的每一帖圖像劃分為若干個64X64大小的區域，如果解析H. 264/AVC 碼流過程中發現，當前64X64區域內包含的所有MB都是SKIP模式，并且該64X64區域內 所有運動矢量在水平與垂直方向上的方差之和小于闊值0. 01，則將該64X64區域設定快 速轉碼標記Li,否則設為L。；
[0019] (2)將視頻的每一帖圖像劃分為若干個32X32大小的區域，如果解析H. 264/AVC 碼流過程中發現，當前32X32區域內包含的4個MB都是SKIP模式，并且該32X32區域內 所有運動矢量在水平與垂直方向上的方差之和小于闊值0.Ol，則在肥VC編碼過程中，對當 前32X32區域設定快速轉碼標志位為Si,否則設為S。；
[0020] (3)參見圖2,在肥VC的編碼過程中，若發現一個LCU(尺寸為64X64)所對應的 64X64的區域的轉碼標志位為Li,那么該LCU在分解過程中，CUD巧th只從0或者1中選 擇，而該LCU中所有PU的預測模式都只從SKIP、MERGE、或者2NX2N中選擇。
[0021] (4)參見圖3,在肥VC的編碼過程中，若發現一個LCU(該LCU轉碼標志位為L。）所 對應的4個32X32的區域的轉碼標志位不全是Si,那么該LCU在分解過程中，跳過CU深度 為0的情況。該LCU中的某個32X32的CU,如果其快速轉碼標志位為Si,那么該CU只在 CUDepth為1和2的范圍內進行分解，CU中所有PU的最優預測模式只能在SKIP、MERGE或 2NX2N中進行選擇；如果其快速編碼標志位為S。，那么該CU的CUDepth在0W外的其他 范圍內選擇，所有PU的最優預測模式則從肥VC規定的全部預測模式中選擇。
[0022] 實驗結果表明，利用H. 264/AVC標準的編碼信息，可W在保證肥VC的壓縮性能基 本不變的情況下，大幅度降低肥VC的編碼復雜度，提高了轉碼器的效率。圖4給出了應用 本發明后肥VC編碼與原始肥VC編碼的率失真曲線比較，圖4(a)為視頻序列"Flowervase" 的率失真曲線比較圖，圖4(b)為視頻序列"SlideEdit"的率失真曲線比較圖，圖4(c)為視 頻序列"Cac化S"的率失真曲線比較圖。采用本發明的方法后，肥VC編碼器編碼復雜度的 下降程度（ATime)如下表（ATime表示節約的時間，絕對值越大表示復雜度降低越多，轉 碼器效率越高）：
[0023]
本發明提出的方法與肥VC標準的編碼平臺相比，編碼時間可W縮短23. 32%~ 63. 13%，平均縮短39. 19%，而在同樣編碼碼率條件下，解碼視頻的質量僅降低0. 026地。
【主權項】
1.一種快速高效的H. 264/AVC到HEVC快速轉碼方法，其特征是： 在H. 264/AVC的碼流信息中，如果一個64X64的區域內所有的宏塊都采用跳躍模式， 并且這些采用跳躍模式的宏塊的運動矢量的方差小于閾值0.01，那么在HEVC編碼時，該 64 X 64的區域對應的最大編碼單元在分解過程中，編碼單元深度從0或者1中選擇，而每個 預測單元的預測模式則只從SKIP、MERGE或者2NX 2N中選擇；如果一個32X 32的區域內所 有的宏塊都采用跳躍模式，并且這些跳躍模式的宏塊的運動矢量的方差都小于閾值0. 01， 那么在HEVC編碼時，該32 X 32的區域對應的編碼單元在分解過程中，編碼單元深度僅從1 或者2中選擇，而每個預測單元的預測模式則只從SKIP、MERGE或者2NX2N中選擇。
【專利摘要】一種快速高效的H.264/AVC到HEVC快速轉碼方法，在H.264/AVC的碼流信息中，如果一個64×64的區域內所有的MB都采用SKIP模式，并且這些采用SKIP模式的MB的MV的方差小于閾值0.01，在HEVC編碼時，該64×64的區域對應的LCU在分解過程中，CU？Depth從0或者1中選擇，而每個PU的預測模式則只從SKIP、MERGE或者2N×2N中選擇；如果一個32×32的區域內所有的MB都采用SKIP模式，并且這些SKIP模式的MB的MV的方差都小于閾值0.01，在HEVC編碼時，該32×32的區域對應的CU在分解過程中，CU？Depth僅從1或者2中選擇，而每個PU的預測模式則只從SKIP、MERGE或者2N×2N中選擇。該方法降低了編碼復雜度，提高了轉碼效率。
【IPC分類】H04N19/147, H04N19/40, H04N19/61
【公開號】CN105430418
【申請號】CN201510777766
【發明人】元輝, 郭城麟, 劉琚
【申請人】山東大學
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月13日