[发明专利]用于视频编码的动态量化方法

说明书

本发明涉及一种用于对图像流进行编码的动态量化方法。其特别应用于按照ITU(国际电信联盟)规定的H.264标准，或者ISO(国际标准化组织)表示的MPEG4-AVC，和H.265标准的视频的压缩，但更普遍地涉及能够按照图像数据的时间活动性，动态调整应用于图像数据的量化级，以便改善编码视频的视觉再现的视频编码器。

量化是MPEG视频编码的公知步骤，其在图像数据转置到变换域后，使得可以牺牲高阶系数，从而实质上减少数据的大小，同时仅适度地影响其视觉再现。量化因此是有损压缩的基本步骤。通常，它也是在编码视频中引入最大伪像的步骤，尤其是当量化系数极高时。图1示出了量化步骤在MPGE型编码方法中所占的位置101。

按照流中包含的序列的特性，为了保证可接受的输出质量的编码复杂性和要保持的信息的数量随时间变化。已知的方法可以通过控制在输出产生的数据的比特率来编码音频或视频流。但在恒定比特率，视频的质量可以在瞬间恶化超过视觉可接受程度的点上下波动。在整个流的持续时间中保证质量的最小等级的一个手段是增大比特率，这证明是昂贵且在硬件资源使用方面并非最佳的。

也可以产生可变比特率流，比特率与要编码的场景的复杂度成比例地增大。但这类流并非总是符合传输基础结构施加的约束。实际上，常见的情况是在传输信道上分配固定带宽，因此迫使带宽的分配等于流中遇到的最大比特率，以避免传输异常。此外，这个技术产生的流的平均比特率基本上较高，因为必须至少暂时增大比特率，以保持最复杂场景的质量。

为了在最大比特率限度的约束下实现给定质量的服务，在图像的不同区域之间实施仲裁操作，以便在这些不同区域之间获得可用比特率的最佳分配。传统上，人类视觉系统的模型用于基于空间标准实施这些仲裁操作。例如，已知眼睛对于视觉上简单的区域的表现中的恶化尤其敏感，例如颜色填充或准均匀辐射测量区域。相反地，例如表现头发或树叶的区域的高度纹理化的区域能够以较差质量编码，对于观看者的视觉再现不会存在这个可注意到的影响。因而传统上，以实施仅适度影响视频的视觉再现的量化仲裁操作的方式实施图像的空间复杂性估计。实际上，在来自要编码的流的图像中，对于空间上复杂的图像区域，应用比简单区域更严格的量化系数。

然而，这些技术证明是不够的，尤其是在竞争约束(一方面是对编码视频的视觉再现的质量要求，另一方面是分配给其编码的比特率)无法与已知技术协调的情况下。

本发明的一个目的是对于相等的质量而言减小由编码流占用的带宽，或者对于相等的比特率而言提高由这个流的观看者所感觉到的质量。为此，本发明的主题是一种用于包括变换块的图像流的动态量化的方法，所述方法包括步骤，所述步骤用于在第一图像的至少一个时间预测编码源块与属于其他图像的一个或多个参考块之间建立预测关系，所述方法的特征在于，针对所述变换块中的至少一个变换块，所述方法包括对所述块的量化的步骤，其中，至少部分地根据在这个块与属于其他图像的块之间建立的关系或多个关系来选择应用于这个块的量化级。

将被量化的变换块可以是源块或者参考块。根据本发明的量化方法可以有利地利用视频的时间活动性来以明智的方式在该图像或图像序列的块之间分配可用于要量化的图像或图像序列的编码的比特。所述方法可以实时地改变量化级的分配，这给与了它动态的特性，不断地适于流代表的数据。应注意，应用于块的量化级可以是一组标准的结果(空间标准、最大比特率等)，时间活动性标准与其他标准结合以确定应用于一个块的量化级。

可以在块之间建立关系的步骤可以是产生在所述块中所表现的对象的运动向量的函数，例如，这个函数能够由视频编码器中存在的运动估计器执行。而且，应注意，参考块可以属于在时间上在源块所属的图像之前的图像，或者属于在源块所属的图像之后的图像。

按照根据本发明的量化方法的实现方式，至少部分地根据在这个块与属于其他图像的块之间建立的关系的数量来选择应用于所述块的量化级。

有利地，如果在这个块与属于其他图像的块之间建立了小于预定阈值的多个关系或者如果没有建立关系，就增大应用于要量化的所述块的量化级。实际上，当图像块不充当一个或多个源块的参考时，那么按照本发明的方法就可以更严格地量化这个块，眼睛对于在极短时间中显示并且设定为极为快速地从显示器消失的图像数据不太敏感。

类似地，如果在这个块与属于其他图像的块之间建立了大于预定阈值的多个关系，就减小应用于要量化的所述块的量化级。