[发明专利]质量感知视频优化中的宏块级自适应量化

说明书

一种优化包括一个或多个视频帧的编码视频流的方法，每个视频帧包括多个宏块，每个宏块包括多个像素。所述方法包括接收编码宏块、对所述编码宏块解码以及提取第一量化参数。所述第一量化参数对应于原始用于压缩所述编码宏块的量化设定。该方法还包括至少部分基于所述第一量化参数计算第二量化参数、基于所述第二量化参数对解码的宏块重编码以及提供重编码的宏块。

本申请是申请日为 2012-06-08、发明名称为“质量感知视频优化中的宏块级自适应量化”的 专利申请 201280039090.4 的分案申请。

相关发明的交叉引用

本申请要求于2011年6月10日递交的、名称为“Application of AdaptiveQuantization in Quality-Aware Video Optimization”的美国临时专利申请No. 61/495,951的优先权及权益，通过引用将该申请的全部内容结合于此。

背景技术

量化对照知觉质量

在视频处理中，量化是有损的压缩技术，其通过将一个范围内的值压缩至单个量子值而实现。当视频帧在任何系统中被量化时，信息被丢失。例如，典型的视频编码器(例如MPEG-2、MPEG-4、H.264、VC-1等)可通过丢弃信息来压缩视频流，该信息被预期是在知觉上最不重要的-即在没有其的情况下解码(解压缩)的视频仍可接近地相似于原始视频的信息。由量化产生的在原始视频与解压缩视频之间的差别有时被称为“量化噪声”。在编码期间所丢弃的信息的量取决于视频流是如何被量化的。每个视频压缩格式定义了量化设定的离散集合，并且每种量化设定具有抽象的标识符，其被表示为量化参数(QP)。QP可任意地被定义，例如被定义为索引量化设定阵列的整数，使得由更小的QP值X引入的量化噪声小于由更大的QP值X+1引入的量化噪声。对于每个视频编码解码器，由给定QP值索引的量化设定可不同。

如果在量化期间丢弃了过多信息，则当视频流在重放期间被解压缩时其可能出现失真。这捕捉了量化与知觉质量之间的关系。因此，由于QP指示在对视频流编码时多少信息被丢弃，QP可被用作知觉质量的指示器。特别地，当QP值较小时，更多信息被保留。然而，随QP值增加，由于信息中的一些被集合起来使得比特率下降，所以更多信息被丢弃，这导致了一些质量损失以及一些失真增加。

量化对照比特率

在视频处理中，比特率指每单位重放时间被用于在编码(数据压缩)之后重现连续视频的比特的数量。视频流的不同分段可能自然地需要不同数量的比特以被重现，即使它们由相同数量的像素组成并且以相同的QP被编码。然而，假定所有其他编码参数维持不变并且假定更高的QP值表示更粗糙的量化(更多信息丢失)，以更高的QP值X+1进行量化的视频流的给定分段将永远不会比以更小的QP值X进行量化的同一分段需要更多的比特。在实践中，这意味着在QP增加时平均比特率需求减小。图4示出编码视频流的比特率如何随QP增加而减小。图4中的比特率数字和QP值仅为示例。在实践中，所述数字和所述值可以是不同的并且对于不同的视频序列，QP值与比特率之间的关联可以变化。

QP的值可贯穿整个视频流被视频编码器动态地改变。例如，可为视频流内的每个帧分配其自己的QP值，并且该值将被用于量化该帧内的所有像素。相比于以更低的QP值量化的类似的帧，被分配更高QP值的帧将因此经历更粗糙的量化并且产生更少的编码比特。在帧一级改变QP值被一些视频编码器使用，例如用于将编码流的平均比特率维持在相对恒定的水平-在比特率开始超出预定义水平时，后续的(一个或多个)帧的(一个或多个)QP值可被增加，并且反之亦然，当比特率下降到该预定义水平以下时，后续的(一个或多个)帧的(一个或多个)QP值可被减小。