[发明专利]适用于AVS2和HEVC的4K/8K超高清编码帧间编码帧快速算法

说明书

本发明公开了适用于AVS2和HEVC的4K/8K超高清编码帧间编码帧快速算法。它具体包括如下步骤：(1)根据编码单元相邻块的编码信息，自适应的调整AVS2/HEVC的预测单元的计算次序，优先计算选中概率高的预测单元；(2)利用帧内预测结果跳过帧间预测单元的计算过程，降低编码复杂度；(3)利用帧内预测结果跳过Inter_2Nx2N帧间预测单元的重建过程和编码代价计算过程，降低编码复杂度。本发明的有益效果是：自适应决定编码单元各种预测单元的计算次序，减少计算量；可以准确的跳过不必要的预测模式，节省AVS2和HEVC对运动剧烈序列的编码时间，同时保证压缩率，对编码器的优化具有实际的参考价值。

技术领域

本发明涉及视频编码相关技术领域，尤其是指适用于AVS2和HEVC的4K/8K超高清编码帧间编码帧快速算法。

背景技术

HEVC是由国际电信联盟(ITU-T)推出的最新一代视频编码标准，在上一代视频编码标准H264的基础上，增加了很多新的编码工具，压缩率提高一倍，为超高清视频产业的发展打下了良好的基础。

AVS2是中国于2016年12月发布的面向超高清视频应用的最新一代标准。它的整体框架与HEVC类似，同时也增加了很多特有的新工具，在编码效率上略优于HEVC。目前，工业和信息化部、国家广播电视总局、中央广播电视总台已经联合印发《超高清视频产业发展行动计划(2019-2022年)》，中国正在大力推进超高清视频产业发展及相关领域的应用，AVS2视频标准已成为中国广电总局4K超高清电视技术应用实施指南(2018版)采用的唯一视频编码标准，具备广阔的应用前景。

针对超高清视频的特点，AVS2与HEVC均采用了四叉树划分的结构，灵活匹配图像本身的纹理复杂度。具体来说，AVS2和HEVC的最大编码单元均为64x64，通过四叉树划分，最小的编码单元可以达到8x8。每个编码单元内部，又可以划分为不同的预测单元(Prediction Unit)：HEVC的预测单元包括Merge_2Nx2N、Skip_2Nx2N、Inter_2Nx2N、Inter_Nx2N、Inter_2NxN、Inter_2NxnU、Inter_2NxnD、Inter_nLx2N、Inter_nRx2N、Intra_2Nx2N和Intra_NxN等，其中Intra_2Nx2N和Intra_NxN为帧内预测单元，其他的为帧间预测单元。AVS2的预测单元则包括Direct_2Nx2N、Skip_2Nx2N、Inter_2Nx2N、Inter_Nx2N、Inter_2NxN、Inter_2NxnU、Inter_2NxnD、Inter_nLx2N、Inter_nRx2N、Intra_2Nx2N、Intra_NxN、Intra_2Nx0.5N和Intra_0.5Nx2N等预测单元，其中Intra_2Nx2N、Intra_NxN、Intra_2Nx0.5N和Intra_0.5Nx2N为帧内预测单元，其他的为帧间预测单元。AVS2和HEVC采用这种灵活的编码单元及预测单元划分方式，大幅提升了压缩效率。

编码器一般通过率失真优化(Rate Distortion Optimization，RDO)的方法来选择最优的编码模式。所谓率失真优化，是根据编码后的码流比特数以及编码造成的图像失真来计算总的编码代价RDCost，公式化表达为RDCost＝D+lambda*R。D即图像失真，R为编码后比特数，lambda是量化参数决定的拉格朗日常数，RDCost的计算需要对编码单元进行重建和比特数的估计，因此计算量很大。HEVC编码时，依次计算Merge_2Nx2N/Skip_2Nx2N，Inter_2Nx2N，Inter_Nx2N、Inter_2NxN、Inter_2NxnU、Inter_2NxnD、Inter_nLx2N、Inter_nRx2N、Intra_2Nx2N的编码代价，选择代价最小的预测单元作为编码单元的最终预测模式。AVS2编码过程也基本相同。