[发明专利]一种基于HEVC标准的视频转码方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频编解码技术领域，特别是一种基于HEVC标准的视频转码方法。

背景技术

当前社会是一个信息交互高度发达的社会，相比于传统的文本图片等形式，视频展现出的信息具有更加生动、直观的优势，因而受到更广泛的关注。随着人们对视频质量要求的不断提高，以H.264为代表的第二代视频编码标准已经逐渐无法满足对高清、超高清视频的压缩要求。2013年1月，ISO/IEC Moving Picture Experts Group(MPEG)和ITU-T Video Coding Experts Group(VCEG)联合制定了新一代视频编码标准HEVC(High Efficiency Video Coding)。与上一代编码标准相比，HEVC展现出了显著的优势。在得到视频质量相同的情况下，仅需要原来50％的码率，具有广阔的应用前景。

据调查估计，2018年中国视频流量将占整个互联网流量的90％左右，而移动网络中的流量占比将超过整个视频流量的一半，因而在移动网络中的视频转码将越来越成为当前的一个热点。移动网络中的视频转码相比于固定网络的研究主要有以下不同：1)移动设备由于硬件及带宽的限制，需要的分辨率较低，视频转码主要体现在降码率方面；2)移动网络由于客户端位置变化，网络波动明显，对实时转码有较高的要求。基于以上不同，在视频质量不出现明显下降的情况下，实现转码时间的最大节省成为当前降码率研究的内容之一。

“FAST CU SIZE DECISION AND PU MODE DECISION ALGORITHM IN HEVC INTRACODING”(Xiwu Shang，Guozhong Wang，Tao Fan,Yan Li)一文中提出了从编码单元CU(coding unit)和预测单元PU(prediction unit)两个方面降低时间复杂度的方法。1)CU方面引出了非连续单元DU(discontinuous unit)概念，即与相邻左、上、左上三个CU中的两个及以上的深度不同的CU。由于此类CU在序列中占比很小，因此在进行CU划分时可以摒弃DU，即若CU_left、CU_up、CU_{left_up}中的两个及以上的深度与当前CU划分的深度相差2或3，则跳过当前CU的率失真代价计算。此外结合图像帧的边缘检测，若CU中的边缘像素点为0，则跳过CU为64*64的计算过程。2)PU方面主要研究针对PU的intra模式，经过RMD(rough motion decision)处理后，帧内4*4、8*8、16*16、32*32、64*64大小的PU模式最优候选个数分别为8、8、3、3、3。经过实验仿真发现，在4*4和8*8PU模式中，率失真代价最小的三个模式有很大概率和上层PU最优的三种模式相同，并且相同时，最优PU模式总是从这三种模式中产生。因此在4*4和8*8PU模式中，最优三种候选模式与上层相同时，即不进行其他5中模式的遍历；而当与上层模式不同时，设定一阈值为相邻四个PU的率失真代价的均值，从优到劣遍历8个候选模式，若存在PU模式的率失真代价小于该阈值，则该模式即为最优模式。上述算法从CU和PU两个层面进行研究，但PU模式仅局限在时间复杂度占用较少的intra模式中，因此仅实现了37％的时间节省。

“BLOCK STRUCTURE REUSE FOR MULTI-RATE HIGH EFFICIENCY VIDEO CODING”(Damien Schroeder,Patrick Rehm and Eckehard Steinbach)一文中提出了一种通过复用高码率视频流CU分割模式的方式降低计算复杂度的方法。在对某一视频流进行多次不同码率编码的过程中，作者通过实验发现，在QP(量化步长)逐渐变大的过程中，低码率视频流和原始高码率视频流相比，总是存在规律如下：1)以较大QP编码出视频流的CU的深度有极大概率小于等于以较大QP编码出的视频流；2)随着QP的增大，小于等于较大QP的CU的深度的概率趋近于1。对此，作者提出，在多次编码同一视频流时，可以在编码高码率视频流的过程中保存出CU的深度信息，在计算CU分割模式的率失真代价过程中，仅需比较比已保存深度信息小于或等于的部分，跳过较大深度的CU的计算和比较过程，从而降低编码时间。通过实验验证，在BD-PSNR平均降低0.02％的条件下，获得了大约27％的时间节省。但该技术仅从CU着手，并未考虑计算复杂度同样冗杂的PU的模式选择，因此编码效果并不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于HEVC标准的视频转码方法。