[发明专利]视频编码器、方法和装置及其帧间模式选择方法和装置有效
申请号: | 201410256678.6 | 申请日: | 2014-06-10 |
公开(公告)号: | CN104601988B | 公开(公告)日: | 2018-02-02 |
发明(设计)人: | 谷沉沉 | 申请(专利权)人: | 腾讯科技(北京)有限公司 |
主分类号: | H04N19/103 | 分类号: | H04N19/103;H04N19/109;H04N19/14;H04N19/147 |
代理公司: | 北京康信知识产权代理有限责任公司11240 | 代理人: | 吴贵明,张永明 |
地址: | 100080 北京市海淀区海淀*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 视频 编码器 方法 装置 及其 模式 选择 | ||
技术领域
本发明涉及计算机技术与互联网领域,具体而言,涉及一种视频编码器、方法和装置及其帧间模式选择方法和装置。
背景技术
H.264/AVC视频编码标准从2003年5月发布草案以来,以其相对于以往的视频压缩标准在压缩效率以及网络适应性方面的明显优势,迅速成为视频应用领域的主流标准。然而,随着终端设备形式的多样化以及人们对多媒体体验要求的不断提高,高清晰度、高帧率、3D、移动平台已经成为视频应用的主流趋势,另一方面,传输带宽和存储空间一直是视频应用中最为关键的资源,如何在有限的空间和传输通路中获得最佳的视频体验一直是用户不懈追求的目标,现有的H.264/AVC编码标准的压缩效率仍然不能满足这些日益增长的需求,因此,在2010年1月,ITU-T VCEG(Video Coding Experts Group)组织和ISO/IEC MPEG(Moving Picture Experts Group)组织联合成立了JCT-VC(Joint Collaborative Team on Video Coding),统一制定下一代编码标准HEVC(High Efficiency Video Coding),并于2013年1月正式发布了标准的最终版。HEVC沿用H.264/AVC的混合编码框架,同时又采用了大量的新技术,使得编码效率比现有的 H.264/AVC提高一倍,即HEVC只用一半的码率就可达到与H.264/AVC 相同的视频质量,因此HEVC在高清、超高清视频存储,流媒体和移动互联网视频等方面都具有极高的应用价值。
HEVC标准的其中一项最重要的新技术就是采用了更加灵活的四叉树编码结构,使用编码单元(Coding Unit,简称CU),预测单元(Prediction Unit,简称PU)和变换单元(Transform unit,简称TU))3个概念描述整个编码过程,以提高高清、超高清视频的压缩编码效率。
在HEVC中,一帧图像被分割成许多互不重叠的编码树单元(Coding Tree Units,简称CTU),CTU类似于H.264/AVC中的宏块,CTU均为2Nx2N (N=2C,C为大于1的整数)的正方形像素块,CTU最大允许尺寸为64x64。每个CTU都可以按照四叉树结构递归划分为正方形的编码单元,CU是 HEVC编码的基本单元,允许的最小尺寸为8x8,最大尺寸为CTU的尺寸,图1是一个64x64的CTU四叉树结构划分示例。记尺寸等于CTU的CU 的深度(Depth)为0,若一个深度为n的CU可继续划分为深度等于n+1 的4个子CU,每个子CU尺寸是上一深度CU的1/4。CU的预测编码类型有帧内(Intra)预测模式和帧间(Inter)预测模式两种。所有CU都是帧内预测模式的帧称为帧内预测帧(即,I帧),包含帧内预测模式和帧间预测模式的CU的帧称为帧间预测帧(即,GPB帧或B帧)。
PU是预测的基本单元,一个CU可包含一个或多个PU,PU最大尺寸是CU的尺寸,允许正方形或者长方形的分块。对于帧间预测编码的 CU,有如图2a至图2h所示的8种PU划分方式,其中,图2a至图2d示出了4种对称的划分方式,依次为2Nx2N,2NxN,Nx2N,N×N,图2e 至图2h示出了4种非对称的划分方式,依次为2NxnU,2NxnD,nLx2N, nRx2N。
对于帧间预测2Nx2N的PU划分方式,若残差系数和运动矢量差都为零,则称该CU是以跳过模式(即,Skip模式)编码。与H.264/AVC的跳过模式不同,HEVC的跳过模式的运动矢量获取采用了运动融合技术 (Merge),即当前PU的运动信息(包括运动矢量、参考帧索引、参考帧列表)都可以通过相邻PU的运动信息构造出一个融合运动矢量候选列表,编码时只需要传送融合标记(Merge Flag)以及最佳融合运动矢量对应的索引(Merge Index),无需传送其他运动信息。若当前PU的运动矢量采用运动融合技术获取,但包含非零的残差系数,则称该PU是以融合(Merge)模式编码。
对于其余帧间预测的情况,HEVC采用的是自适应运动矢量预测技术 (Adaptive Motion Vector Prediction,AMVP),即通过相邻PU的运动矢量信息构造出一个预测运动矢量候选列表,选择最佳的预测运动矢量,再通过运动估计选择最佳的运动矢量,编码时需要传输残差系数和包括运动矢量差在内的完整的运动信息。
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