[发明专利]一种低复杂度配置下的HEVC快速模式选择方法

说明书

本发明公开了一种低复杂度配置下的HEVC快速模式选择方法，首先利用决策树得到初始编码模式(MERGE模式或者2Nx2N模式)，然后根据初始模式及相应的跳过算法跳过不必要的2Nx2N模式或MERGE模式；根据低复杂度配置下的HEVC的编码特征采取自适应编码顺序算法，并根据已编码模式判断是否跳过后续不必要的模式选择过程，在保证视频主观质量下降可忽略不计的情况下，降低编码器的计算复杂度，减少编码时间，提高编码效率。

技术领域

本发明属于视频编码领域，特别涉及一种低复杂度配置下的HEVC快速模式选择方法。

背景技术

HEVC是视频编码标准发展历程中非常具有革命性的一代，它由MPEG和VCEG组织于2012年成立的视频联合协作小组(JCT-VC)所研发。HEVC在性能上相较于H.264更加优秀，它在同等视频质量下其压缩率可达到H.264的2倍。与H.264相比起来HEVC采用了例如图像可划分为互不重叠的树形编码单元CTU，一个CTU又能被划分为若干个编码单元CU，如图2所示，这种方法被称为基于四叉树的循环分层结构；而CU又可作为PU树和TU树的根节点；TU突破了原有的变换尺寸限制，可支持大小为4×4～32×32的编码变换；解码循环中的样点自适应补偿技术，在去方块滤波之后对重建样本进行滤波，以此改善解码序列的主观质量和压缩效率等。但同时这些新型编码结构和编码工具大幅度提高了编码器的计算复杂度，不利于该视频编码标准的产业化推广。

HEVC虽然在各方面表现优秀，但是体现在代码上，官方给出了HM，它在编码时需要耗费大量时间，要做到实时编码并实现产业化推广还很困难。因此民间实现了一种忽略了HEVC一些标准细节的低复杂度设置的HEVC编码器——x265，他是HEVC的另外一种开源编码格式,其开头的X意思是software,是使用CPU软解码的一种视频格式。X265支持多线程且编码速度相当快，与HM相比起来，在相同的质量损失下，其速度是HM的10～100倍。所以，就目前的情况来看，低复杂度的HEVC编码器就有更广泛的应用性。因此，对低复杂度的HEVC编码器的优化将大大的有利于HEVC视频编码标准的产业化推广。

低复杂度配置下的HEVC，每个视频序列会被分为GOP组(由几帧组成的可独立编解码的基本单元)，每一帧又会被分为一系列的片(编码的独立单元)。一片又会被划分为若干个CTU，一个CTU由一个亮度CTB和2个色度CTB以及附加的语法元素组成。其次，CTU被划分为CU，它与CTU的构成类似，也由一个亮度编码块CB和两个色度编码块CB和附加的语法元素组成。CU是HEVC帧内/帧间预测、量化变换以及熵编码等环节共享的基本单位，可支持的编码尺寸最大为64×64，最小为8×8，编码器可以根据不同的图片内容、图片大小以及应用需求合理地选择CU的尺寸，以此获得较大程度的优化。另外，CU以CTU作为根节点，而CU又可作为PU树和TU树的根节点。

预测单元PU规定了编码单元的所有预测模式，一切与预测有关的信息都定义在预测单元部分。比如，帧内预测的方向、帧间预测的分割方式、运动矢量预测，以及帧间预测参考图像索引号都属于预测单元的范畴。对于图像的帧内预测，预测单元PU的尺寸与所属的编码单元CU相同，只有当编码单元CU在最低层即0层时，才能被划分为N*N的预测单元PU。因此，PU尺寸范围为4×4到64×64。对于图像的帧间预测，预测单元的分割模式有8种，4种对称模式(2N×2N、2N×N、N×2N、N×N)和4种非对称模式(2N×nU、2N×nD、nL×2N、nR×2N)，其中2N×nU和2N×nD分别以上下1:3、3:1的比率划分，nL×2N和nR×2N分别以左右1:3、3:1的比率划分。SKIP模式是MERGE模式的一种，MERGE模式只需要对运动参数集索引进行编码，而SKIP模式除此之外，也不需要对残差信息进行编码。从预测单元PU中得到的预测残差经过适当的变换，使图像能量在空间域的分散分布转为在变换域的集中分布，以达到去除空间冗余的目的。