[发明专利]一种HEVC编码单元级码率控制方法

说明书

本发明提供了一种HEVC编码单元级码率控制方法。利用LCU进一步划分的编码单元SubCU来进行P帧和B帧编码单元级码率控制初始化、比特数分配、编码参数估计等过程。首先使用前一个同级帧的同一位置的LCU编码信息来预测当前帧LCU是否划分。对于预测为划分的LCU，利用其SubCU的R‑D模型在编码单元级码率控制初始化部分估计复杂度和权重。在比特数分配阶段，分别考虑编码器的状态和当前LCU的复杂度，来计算当前LCU的目标比特数。在编码参数估计阶段使用SubCU的R‑D模型估计当前LCU的编码参数。

技术领域

本发明涉及高性能视频编码(High Efficiency Video Coding，HEVC)领域，特别涉及其中编码单元级码率控制方法。

背景技术

码率控制算法作为视频编码应用中的一项关键技术，对于实际应用有着重要价值。在实际应用中，码率控制算法可以根据目标码率对视频编码，使视频编码后实际码率接近目标码率，同时尽可能地提高编码后的质量。HEVC中采用了新的编码结构如编码单元(Coding Unit，CU)以及新的技术如自适应样点补偿等来提高编码效率。相应的，HEVC中应采取新的编码单元级码率控制算法，以适应于HEVC新的编码结构和技术，尽可能提高视频编码后的质量。

HEVC的测试软件(HEVC Test Model，HM)所采用的CU的大小为64×64、32×32、16×16和8×8，分别对应CU的深度为0、1、2、3。其中深度为0的CU记为LCU(Largest CodingUnit)，深度为1的CU记为SubCU(Sub Coding Unit)。HM的编码器采用递归的方式对LCU进行划分，对于每一层的CU都要进行RDO来决定是否划分为下一层。一般地，为了减少编码参数所占比特数，编码单元级码率控制算法的目标一般只针对LCU，也可以叫做LCU级码率控制算法。

HEVC现有标准将码率控制算法分为三个级别：图片组级、帧级、编码单元级，并采用了一系列编码单元级码率控制方法：对于P、B帧中的LCU，使用R-λ模型描述比特数和编码参数的关系。对LCU进行比特数分配的原则为期望视频帧中各个LCU的编码参数λ相等。在此基础上，以当前帧目标比特数为约束条件，使用各个LCU的R-λ模型，可以解得各个LCU应分得的比特数。详细实现可以参见文献1(参见Li B,Li H,Li L,et al.Rate control by R-lambda model for HEVC[C]//JCTVC-K0103,JCTVC of ISO/IEC and ITU-T,11th meetingShanghai,China.2012)和文献2(参见LJCTVC-M0036,“Adaptive bit allocation for R-lambda model rate control in HM,”Incheon,KR,18–26Apr.2013)。与较早的标准相比，该方法可以提高编码质量，但没有考虑到LCU的划分结构与纹理特性，依然有改进的空间。文献3(参见JCTVC-M0257,“Intra Frame Rate Control Based on SATD,”Incheon,KR,18–26Apr.2013)提出在I帧中，使用变换后绝对差值和(Sum of Absolute TransformedDifferences，SATD)描述编码单元的纹理特性。并使用基于SATD的R-λ模型描述比特数和编码参数的关系。对I帧中LCU使用其SATD值作为权重进行比特数分配。该方案只考虑了I帧的SubCU级码率分配，而对P帧和B帧没有设计相应方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种HEVC编码单元级码率控制方法。

本发明需要保护的技术方案为：

一种HEVC编码单元级码率控制方法，概括说，在编码单元级码率控制算法初始化阶段，预测当前帧中各个LCU是否划分。预测的依据为前一个同级帧的同一位置的LCU是否划分。如果前一个同级帧的同一位置的LCU实际划分，即预测此LCU也会划分。反之，亦然。