[发明专利]一种高效视频编码方法及装置

说明书

本公开揭示了一种高效视频编码方法及装置，该方法包括如下步骤：将视频图像划分成多个相同大小的像素块；对像素块对角直线上的每个像素块进行如下并行编码：参考相邻像素块对角直线上的已编码像素块对每个像素块进行编码；沿着与所述像素块对角直线相交的视频图像对角线，依次对所述像素块对角直线以外的多条像素块对角直线上的像素块进行所述并行编码。在高效视频编码方法解除了HEVC编码过程中的像素块依赖，可以实现对像素块进行并行编码，从而可以提高编码的速度，并且能够保证编码质量。

技术领域

本公开涉及互联网领域，特别涉及一种高效视频编码方法及装置。

背景技术

高效视频编码(HEVC)是一种压缩效率比目前最流行的H.264/AVC高一倍的编码方式，比较适合直播流的快速编码、转码。HEVC包括预测编码和熵编码。虽然HEVC属于基于块的混合编码框架，在各个编码阶段都有了增强和改进。但是由于这些改进导致HEVC的编码模式搜索空间非常大，为了保证编码质量，编码器都要进行大量的计算来寻找率失真代价较小的编码模式，即模式选择(mode decision，MD)。

近年来，基于CPU/GPU的混合异构计算系统逐渐成为高性能计算领域的研究热点。在基于CPU/GPU的混合异构计算系统上利用CPU/GPU协同计算来并行HEVC编码成为直播视频流实时编码的有效手段。

目前对HEVC并行相关的研究工作主要集中在帧间模式选择尤其是运动估量模块，对帧内MD并行的研究较少。随着帧间MD的并行化，帧内MD逐渐成为了速度瓶颈。HEVC标准支持的Tiles和WPP(wavefront parallel processing)算法在并行度和编码质量没有达到比较理想的平衡。

在HEVC编码标准中，一帧视频图像是被均匀的划分成很多个编码树单元(CodingTree Unit，CTU)，CTU块的大小可以为64×64、32×32或16×16，典型且不失一般性。

每一个CTU四叉树递归地划分为4个相同大小的子单元，该四叉树的每一个叶子节点叫作一个编码单元(coding nuit,CU)；编码单元(CU)编码单元是一个正方形区域，代表着一个编码树单元四叉树划分的叶节点，是进行帧内或帧间编码的基本单元块。预测单元(PU)是在编码单元(CU)的基础上进行划分的，用来传输与预测过程相关信息的基本单元。一般来说，每一个CU可以包含一个或多个PU。变换单元(TU)也是在CU基础上进行划分的，用于变换和量化过程的基本单元。一般来说，每一个CU可以包含一个或多个TU。

通过分析HEVC编码标准，可以知道帧内MD存在多种数据依赖。

1)帧内预测时重构像素依赖

如图1所示，此依赖关系出现在帧内预测时，在一个预测块(PB)或变换块(TB)计算时，需要进行帧内预测，即需要参考相邻块已经重构出来的像素(已重构像素)对自身进行预测。对于一个M×M的TB来说，需要参考周围的4M+1个重构像素，分别来自于其左、上、左下、右上和左上方向已经编码重构完成的相邻图像区域。如果一个PB或TB要参考的重构像素跟它位于同一个CTU，那么重构像素是不可用的，因为相邻块也同时在进行模式选择，并未重构完成.如图1所示，block_L，block_A和当前块位于同一个CTU进行并行处理，那么当前TB(Current TB)所依赖的block_L和block_A的重构像素(如图1中灰色部分的像素)不可用。

2)编码预测模式时可能预测模式(MPM)计算依赖

为了提高编码压缩效率，在对当前PB(Current PB)进行帧内预测模式时需要参考相邻的左边PB(Left PB,LPB)和上边PB(Above PB,APB)的预测模式，构造一个长度固定为3的MPM列表，如图2所示，如果当前PB与参考的LPB或APB位于同一个CTU里面，那么LPB和APB的预测模式是不可用的，因为它们也同时在进行模式选择，预测模式还未得到。