[发明专利]视频编码的速率‑失真‑复杂性优化

说明书

技术领域

本发明主要地涉及视频托管系统，并且更具体地涉及一种用于在编码时间和比特率约束之下用优化的视觉质量对视频进行转码的视频编码系统。

背景技术

视频托管服务、比如YOUTUBE，允许用户发表视频。多数视频托管服务将原有源视频从它的原生编码格式(例如MOV)转码成一个或者多个输出格式(例如ADOBE FLASH或者Windows Media Video(WMV))。转码包括使用用于原生格式的视频编码解码器将源视频从原生格式解码成未编码的表示、然后利用用于输出格式的视频编码解码器对未编码的表示进行编码。转码可以用来减少存储要求并且也减少用于向客户端供应视频的带宽要求。

在为具有数以百万计的视频的视频托管服务设计视频编码系统时的一个挑战是用可接受的视觉质量并且在合理计算成本对视频进行转码和存储。一个具体问题是高效分配编码比特和计算以实现源视频的优化的速率失真(R-D)和计算时间。一般而言，给定目标分辨率和帧速率，视频的视觉质量由它的使用速率控制算法而计算的编码比特率确定。常规视频编码系统使用多种编码策略以获得源视频的优化的速率失真，这些编码策略包括单通道(one-pass)和多通道(multi-pass)平均比特率编码(ABR)、恒定比特率编码(CBR)、恒定量化器编码(CQP)和恒定速率因子编码(CRF)。

常规编码策略无法向编码的视频提供恒定视觉质量而又满足与视频关联的比特率约束并且未联合地优化比特率、失真和复杂性。例如ABR编码策略使用伸缩因子以及长期和短期补偿以实现目标比特率并且满足网络带宽约束。但是ABR编码的视觉质量可能在视频场景改变时波动。CBR编码策略被设计用于由具有固定大小的存储缓冲器控制的具有恒定比特率的实时流式传输。CBR在以上提到的常规编码策略之中提供最高编码速度、但是最低R-D性能。CQP编码策略维持恒定量化器并且使用相同量化参数(QP)来压缩每个帧。CQP可能尤其在它对具有密集场景改变的视频使用大型量化器时引起编码的视频的时间感知波动。CRF编码策略以用恒定速率因子实现恒定视觉质量为目标。CRF用标称量化器对视频进行编码、但是在场景具有大量动作和运动时增加QP并且反之亦然。CRF编码的缺点在于输出视频文件大小由于视频内容中的可变场景而不可预测。因此难以选择适当恒定速率因子值以满足网络或者存储系统的所需比特率约束。

发明内容

一种方法、系统和计算机程序产品为视频托管服务用适当编码计算简档提供速率-失真-复杂性优化的转码。

在一个实施例中，与实际编码比特率和失真一起用比特率控制策略以及一个或者多个复杂性分配控制参数、目标比特率对视频集合进行编码。从编码中获得复杂性性能采样。从这一信息确定最优编码比特率、失真和复杂性性能采样，并且从所有编码比特率、失真和复杂性性能采样获得多个计算级别。对于每个计算机级别，选择优化的复杂性分配控制参数和编码通道的数目。

另一实施例包括计算机系统，该计算机系统包括用于为视频托管服务优化编码比特率、失真和复杂性的包括编码模块和编码计算简档映射模块。另一实施例包括一种存储用于用以上描述的方式压缩视频的可执行计算机程序指令的非瞬态计算机可读介质。

在说明书中描述的特征和优点并非总括，并且具体而言，许多附加特征和优点将鉴于附图、说明书和权利要求而为本领域普通技术人员所清楚。另外，应当注意在说明书中使用的言语已经主要出于可读性和指导目的而加以选择，并且可以尚未被选择用于界定或者限制公开的主题内容。

附图说明

图1是图示具有视频编码系统的视频托管服务的系统概况的框图，该视频编码系统具有速率-失真-复杂性(RDC)优化。

图2是图示利用RDC优化在比特率约束之下的由视频描述长度引导的恒定质量视频编码策略的流程图。

图3是利用RDC优化在比特率约束之下的输入视频的由视频描述长度引导的恒定质量视频编码的流程图。

图4是在比特率约束之下的多通道恒定质量视频编码策略的编码步骤的流程图。

图5是调整用于示例视频的修正的CRF比特率模型的因子、目标比特率、实际比特率的示例数据。

图6是用于RDC优化的离线训练编码计算简档(ECP)映射模块的流程图。

图7是用于训练CRF参考比特率模型的相对于恒定速率因子(CRF)和空间分辨率的平均比特率的示例数据。