一種視頻編碼方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及視頻編碼領(lǐng)域，尤其涉及一種視頻編碼方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在對視頻圖像進行幀間預(yù)測編碼時，由于活動圖像鄰近幀中的景物存在著一定的 相關(guān)性，因此可以將活動圖像分成若干塊或宏塊，并設(shè)法搜索出每個塊或宏塊在鄰近幀圖 像中的位置，并得出兩者之間的空間位置的相對偏移量，得到的相對偏移量就是通常所指 的運動矢量，得到運動矢量的過程被稱為運動估計。
[0003] 將運動矢量和經(jīng)過運動匹配后得到的預(yù)測誤差共同發(fā)送到解碼端，在解碼端按照 運動矢量指明的位置，從已經(jīng)解碼的鄰近參考幀圖像中找到相應(yīng)的塊或宏塊，和預(yù)測誤差 相加后就得到了塊或宏塊在當(dāng)前幀中的位置。
[0004] 通過運動估計可以去除視頻圖像的幀間冗余度，使得視頻傳輸?shù)谋忍財?shù)大為減 少。因此，運動估計是視頻編碼系統(tǒng)中的一個重要組成部分。一般的運動估計方法如下：設(shè) t時刻的幀圖像為當(dāng)前幀f(x，y)，時刻C的幀圖像為參考幀P (X，y)，參考幀在時間上可 以超前或者滯后于當(dāng)前幀，如圖1所示，當(dāng)t' <t時，稱之為后向運動估計，當(dāng)t' H時，稱 之為前向運動估計。當(dāng)在參考幀t'中搜索到當(dāng)前幀t中的塊的最佳匹配時，可以得到相應(yīng) 的運動場d(x ;t, t± Δ t)，即可得到當(dāng)前幀的運動矢量。
[0005] 當(dāng)前最優(yōu)的運動矢量搜索方法是全局搜索算法，即：在一個預(yù)先定義的搜索區(qū)域 內(nèi)，把當(dāng)前PU (Prediction Unit，預(yù)測單元）與參考幀中所有的候選塊進行比較，并且尋找 具有最小匹配誤差的一個，這兩個塊之間的位移就是所估計的MV(運動矢量）。采用全局搜 索算法必然導(dǎo)致極大的計算量。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)中常用的快速搜索算法和全局搜索算法相比，雖然只能得到次優(yōu)的匹配 結(jié)果，但在減少運算量方面效果顯著。例如，二維對數(shù)搜索法，三步走搜索法，混合搜索算法 等。然而，由于對大分辨率視頻圖像進行視頻編碼需要更廣的運動估計搜索范圍，現(xiàn)有技術(shù) 中的上述快速算法依然不能滿足現(xiàn)有編碼框架的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本申請所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以提高HEVC視 頻編碼速度的視頻編碼方法及裝置。
[0008] 為了解決上述問題，本申請?zhí)峁┮环N視頻編碼方法，該方法包括：
[0009] 對待編碼的初始分辨率視頻圖像進行下采樣，生成D個不同分辨率級的下采樣視 頻圖像；D為大于或等于1的整數(shù)；
[0010] 對最低分辨率級的下采樣視頻圖像，將當(dāng)前PU的MV、以及當(dāng)前PU的已編碼的相鄰 I3U的MV作為候選MV，選取其中一個編碼代價值最小的MV作為搜索起始點為該當(dāng)前PU進 行運動估計；
[0011] 當(dāng)D為大于1的整數(shù)時，對中間分辨率級的下采樣視頻圖像，將當(dāng)前PU的MV、當(dāng)前 PU的已編碼相鄰PU的MV、以及低一分辨率級的下采樣視頻圖像中當(dāng)前PU所對應(yīng)位置的相 鄰PU的MV作為候選MV，選取其中一個編碼代價值最小的MV作為搜索起始點為該當(dāng)前PU 進行運動估計；
[0012] 對初始分辨率視頻圖像，將當(dāng)前I3U的相鄰塊的MV、以及在低一分辨率級的下采樣 視頻圖像中與當(dāng)前I 3U所占圖像區(qū)域重合或部分重合的PU的MV作為候選MV，選取其中一個 編碼代價值最小的MV作為搜索起始點為該當(dāng)前PU進行運動估計。
[0013] 此外，對最低分辨率級的下采樣視頻圖像，采用如下步驟進行運動估計：
[0014] A :以搜索起始點為初始的搜索中心點，執(zhí)行如下雙梯形搜索：計算當(dāng)前搜索中心 點和位于雙梯形上底和腰上的待搜索點所對應(yīng)的編碼代價值，將具有最小編碼代價值的點 作為新的搜索中心點，重復(fù)執(zhí)行所述雙梯形搜索，或?qū)⒕哂凶钚【幋a代價值的點作為雙梯 形搜索的最優(yōu)搜索點執(zhí)行下一步；
[0015] B :以雙梯形搜索的最優(yōu)搜索點為初始的搜索中心點，執(zhí)行如下六邊形搜索：計算 當(dāng)前的搜索中心點和位于六邊形頂點上的待搜索點所對應(yīng)的編碼代價值，將具有最小編碼 代價值的點作為新的搜索中心點，重復(fù)執(zhí)行所述六邊形搜索，或?qū)⒕哂凶钚【幋a代價值的 點作為六邊形搜索的最優(yōu)搜索點執(zhí)行下一步；
[0016] C :以六邊形搜索的最優(yōu)搜索點為初始的搜索中心點，執(zhí)行如下菱形搜索：計算當(dāng) 前的搜索中心點和位于菱形頂點上的待搜索點所對應(yīng)的編碼代價值，將具有最小編碼代價 值的點作為新的搜索中心點，重復(fù)執(zhí)行所述菱形搜索，或?qū)⒕哂凶钚【幋a代價值的點與當(dāng) 前PU之間的位移值作為當(dāng)前PU的MV。
[0017] 此外，所述步驟A、步驟B和步驟C中，搜索所采用的步長值分別為：St，SjP
[0018] 其中，St為大于Sh的整數(shù)，Sh為大于k的整數(shù)，S 大于或等于1的整數(shù)。
[0019] 此外，所述步驟A中，將當(dāng)前搜索中心點記作坐標系的原點，則所述位于雙梯形上 底和腰上的待搜索點包括：
[0020] {4, 0}，{0, 4}，{-4, 0}，{0,-4}，{2, 3}，{4, 1}，{4,-1}，{4, 2}，{-2, 3}，{2,-3}，{-2， -3}, {-4, 1}, {-4, -1}, {4, -2}, {-4, 2}, {-4, -2}〇
[0021] 此外，對下采樣視頻圖像，將SAD值作為編碼代價值進行所述搜索起始點的選擇；
[0022] 對初始分辨率視頻圖像，將率失真代價值作為編碼代價值進行所述搜索起始點的 選擇。
[0023] 此外，對下采樣視頻圖像進行所述運動估計時，運動估計所使用的參考幀為原始 幀。
[0024] 本發(fā)明還提供一種視頻編碼裝置，該裝置包含：下采樣單元和預(yù)測單元；其中：
[0025] 所述下采樣單元，用于對待編碼的初始分辨率視頻圖像進行下采樣，生成D個不 同分辨率級的下采樣視頻圖像；D為大于或等于1的整數(shù)；
[0026] 所述預(yù)測單元，用于將最低分辨率級的下采樣視頻圖像中當(dāng)前的MV、以及當(dāng)前 PU的已編碼的相鄰PU的MV作為候選MV，選取其中一個編碼代價值最小的MV作為搜索起 始點為該當(dāng)前PU進行運動估計；
[0027] 當(dāng)D為大于1的整數(shù)時，所述預(yù)測單元，還用于將中間分辨率級的下采樣視頻圖像 中當(dāng)前I 3U的MV、當(dāng)前PU的已編碼相鄰PU的MV、以及低一分辨率級的下采樣視頻圖像中當(dāng) 前I3U所對應(yīng)位置的相鄰PU的MV作為候選MV，選取其中一個編碼代價值最小的MV作為搜 索起始點為該當(dāng)前PU進行運動估計；
[0028] 所述預(yù)測單元，還用于將初始分辨率視頻圖像中當(dāng)前的相鄰塊的MV、以及在低 一分辨率級的下采樣視頻圖像中與當(dāng)前PU所占圖像區(qū)域重合或部分重合的PU的MV作為 候選MV，選取其中一個編碼代價值最小的MV作為搜索起始點為該當(dāng)前PU進行運動估計。
[0029] 此外，所述預(yù)測單元對最低分辨率級的下采樣視頻圖像采用如下步驟進行運動估 計：
[0030] A :以搜索起始點為初始的搜索中心點，執(zhí)行如下雙梯形搜索：計算當(dāng)前搜索中心 點和位于雙梯形上底和腰上的待搜索點所對應(yīng)的編碼代價值，將具有最小編碼代價值的點 作為新的搜索中心點，重復(fù)執(zhí)行所述雙梯形搜索，或?qū)⒕哂凶钚【幋a代價值的點作為雙梯 形搜索的最優(yōu)搜索點執(zhí)行下一步；
[0031] B :以雙梯形搜索的最優(yōu)搜索點為初始的搜索中心點，執(zhí)行如下六邊形搜索：計算 當(dāng)前的搜索中心點和位于六邊形頂點上的待搜索點所對應(yīng)的編碼代價值，將具有最小編碼 代價值的點作為新的搜索中心點，重復(fù)執(zhí)行所述六邊形搜索，或?qū)⒕哂凶钚【幋a代價值的 點作為六邊形搜索的最優(yōu)搜索點執(zhí)行下一步；
[0032] C :以六邊形搜索的最優(yōu)搜索點為初始的搜索中心點，執(zhí)行如下菱形搜索：計算當(dāng) 前的搜索中心點和位于菱形頂點上的待搜索點所對應(yīng)的編碼代價值，將具有最小編碼代價 值的點作為新的搜索中心點，重復(fù)執(zhí)行所述菱形搜索，或?qū)⒕哂凶钚【幋a代價值的點與當(dāng) 前PU之間的位移值作為當(dāng)前PU的MV。
[0033] 此外，所述預(yù)測單元在所述步驟A、步驟B和步驟C中，所采用的搜索步長值分別 為：S t，Sh和 Sr;
[0034] 其中，St為大于Sh的整數(shù)，Sh為大于k的整數(shù)，S 大于或等于1的整數(shù)。
[0035] 此外，所述預(yù)測單元對下采樣視頻圖像進行所述運動估計時，運動估計所使用的 參考幀為原始幀。
[0036] 本發(fā)明提供了一種可以應(yīng)用于HEVC視頻編碼體系的視頻編碼方法及相應(yīng)的裝 置，通過在較低分辨率級別的下采樣圖像中進行運動估計，將運動估計所得到的MV應(yīng)用于 較高分辨率級別的視頻圖像的運動估計中。使用上述從最低分辨率到最高分辨率逐級向上 的運動估計，在最高分辨率進行運動估計所使用的搜索起始點更趨于接近MV的最終解，而 在每一分辨率級別進行運動估計所需要進行的搜索總次數(shù)小于直接在最高分辨率級別進 行搜索所需的搜索總次數(shù)。經(jīng)過測試，采用本發(fā)明的方法及裝置，可以在現(xiàn)有x265編碼框 架上節(jié)省50%的視頻編碼時間。
【附圖說明】
[0037] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中前向和后向運動估計示意圖；
[0038] 圖2是本發(fā)明實施例的視頻編碼方法流程圖；
[0039] 圖3為采用隔點抽樣的方式進行下采樣的示意圖；
[0040] 圖4為當(dāng)前PU的已編碼相鄰PU的位置示意圖；
[0041]圖5是本發(fā)明實施例所采用的雙梯形搜索、六邊形搜索和菱形搜索的待搜索點的 位置示意圖；
[0042] 圖6為低一分辨率級視頻圖像中當(dāng)前PU所對應(yīng)位置的相鄰PU的位置示意圖；
[0043] 圖7是HEVC的運動信息的空域候選位置示意圖；
[0044] 圖8為本發(fā)明實施例視頻編碼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0045] 本發(fā)明的核心是：
[0046] 對待編碼的初始分辨率視頻圖像進行下采樣，生成1個或多個分辨率級別的視頻 圖像；
[0047] 對最低分辨率級別的視頻圖像進行幀間預(yù)測時，將當(dāng)前PU(Prediction Unit，預(yù) 測單元）的MV (運動矢量）、以及當(dāng)前PU的已