一種視頻編碼中自適應(yīng)反量化方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，尤其涉及一種視頻編碼中自適應(yīng)反量化方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前視頻編碼技術(shù)包括多種，例如比264/AVC、H. 265/肥VC、音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn) (AudioVideocodingStandard,AV巧等視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，上述視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)通常都采用混 合編碼框架，該混合編碼框架主要包括W下環(huán)節(jié)：
[0003] 預(yù)測（prediction)、變換（transform)、量化（quantization)、賭編碼（entropy codin邑）等環(huán)節(jié)。
[0004] 預(yù)測環(huán)節(jié)利用已編碼區(qū)域的重建像素（reconstructedpixel)產(chǎn)生當(dāng)前編碼塊對 應(yīng)的原始像素（originalpixel)的預(yù)測像素（predictedpixel)。預(yù)測方式主要包括頓 內(nèi)預(yù)測（intraprediction)和頓間預(yù)測（interprediction)兩大類。頓內(nèi)預(yù)測使用當(dāng)前 編碼塊在當(dāng)前編碼圖像中空間鄰域的重建像素來產(chǎn)生當(dāng)前編碼塊的預(yù)測像素，例如H. 264/ AVC中的水平化orizontal)、豎直（vertical)等多方向預(yù)測W及基于模版匹配（template matching)和頓內(nèi)運(yùn)動補(bǔ)償（intramotioncompensation)的預(yù)測方式。頓間預(yù)測使用當(dāng) 前編碼塊在一個或多個已編碼圖像中對應(yīng)的重建像素作為當(dāng)前編碼塊的預(yù)測像素，例如基 于運(yùn)動補(bǔ)償（motioncompensation)的預(yù)測；頓間預(yù)測包括單向預(yù)測和雙向預(yù)測送兩種形 式，其中單向預(yù)測使用一個已編碼圖像中的重建像素產(chǎn)生當(dāng)前編碼塊的預(yù)測像素，而雙向 預(yù)測使用兩個已編碼圖像中的重建像素產(chǎn)生當(dāng)前編碼塊的預(yù)測像素。
[0005] 原始像素和預(yù)測像素之間的像素值差異稱為殘差（resi化al)。為了提高殘差的 編碼效率，通常先對殘差進(jìn)行變換，將其轉(zhuǎn)化為變換系數(shù)（transformcoe巧Cient),常用的 變換有離散余弦變換值iscreteCosine^ansform,DCT)、離散正弦變換值iscreteSine 化ansform，DST)、小波變換等。之后，對變換系數(shù)作量化處理，例如利用矢量量化或標(biāo)量量 化。然后，將量化后的變換系數(shù)W及編碼模式信息（例如編碼塊大小、預(yù)測模式、運(yùn)動矢量 等）通過賭編碼處理轉(zhuǎn)換成碼流。常用的賭編碼方法有算術(shù)編碼（arithmeticcoding)、變 長編碼（vari油Ielengthcoding,VLC)、定長編碼、游程編碼（run-lengthcoding)等。
[0006] 變換系數(shù)的量化可W采用標(biāo)量量化方式。記當(dāng)前編碼塊殘差的N個變換系數(shù)中第 i個變換系數(shù)為C(i) (1《i《N，N與變換塊的大小有關(guān)，通常為16、64、1024等），則量化 后的變換系數(shù)Q(i)為
[0008]其中sign找}表示取X的符號，即有
round找}為取整 (rounding)操作，通?？蒞是向下取整、四舍五入取整、向上取整中的一種；IXI表示取X的 絕對值或幅度；Qs(i)表示變換系數(shù)C(i)對應(yīng)的量化步長（quantizationstep) ;ol(i)為 舍入偏置（roundingoffset)。
[0009] 視頻解碼是將碼流轉(zhuǎn)換為視頻圖像的過程，它包括賭解碼（entropydecoding)、 預(yù)測、反量化（dequantization)、反變換（inversetransform)等幾個主要環(huán)節(jié)。首先，將 碼流通過賭解碼處理解析出編碼模式信息和量化后的變換系數(shù)。然后，一方面由編碼模式 信息和已經(jīng)解碼的重建像素得出預(yù)測像素；另一方面將量化后的變換系數(shù)通過反量化得到 重建的變換系數(shù)，再對重建的變換系數(shù)進(jìn)行反變換，得到重建的殘差信息。之后，將重建的 殘差信息和預(yù)測像素相加，得到重建像素，從而恢復(fù)出視頻圖像。
[0010] 對量化后的變換系數(shù)Q(i)進(jìn)行反量化得到重建的變換系數(shù)R(i)，可W描述為：
[0011] R(i) =Si即{Q(i)} ?round{Q(i) ?Qs(i)+o2(i)}..................(公式I)
[001引其中Qsa)可W為浮點(diǎn)數(shù)，02a)為舍入偏置。通常，為了避免使用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算， 采用整數(shù)加法和移位的方式來近似替代浮點(diǎn)數(shù)乘法，例如H. 265/肥VC將（公式1)表述的 反量化過程近似為：
[0013]R(i) =sign{Q(i)} ?(Q(i) .Qs'（i) + (1<< 〇3dshift-l)))〉〉bdshift............(公 式2)
[0014] 其中，bdshift為移位參數(shù)，Qs'（i)為整數(shù)，Qs'（i)/2bdshift近似于（I)式中的量 化步長Qs(i)，此時o2(i) =0.5,取整方式為向下取整。Qs'（i)由電平尺度（IevelScale) l(i)和縮放因子（scalingfacto;r)m(i)共同決定，
[0015]Qs' (i) =m(i) *1 (i)....................................(公式 3)
[001引 而1 (i)為量化參數(shù)（如antizationParameter,QP)的函數(shù)，即有
[0017] 巧)=挺ve紋"/小~^/，(/')%(：>] <<j_yy，(/') / 6」........................（公式 4)
[0018]其中，電平尺度表IevelScale比]={40, 45,51，57, 64,72}，k= 0, 1,...,5; 名巧〇/6」表示對QP(i)除6取整，％為取余操作。
[0019] 總的說來，反量化與量化步長直接相關(guān)，而量化步長則受到QP、縮放因子、電平尺 度表的影響。調(diào)節(jié)量化步長可W由多種方式實(shí)現(xiàn)。例如，當(dāng)縮放因子、電平尺度表固定時， 每個級別的量化參數(shù)對應(yīng)一個量化步長，比264/AVC和H. 265/肥VC規(guī)定了 52個級別的量 化參數(shù)，因此可W通過改變量化參數(shù)來調(diào)節(jié)量化步長。又例如，可W調(diào)節(jié)縮放因子來改變量 化步長，典型地可W選擇多個縮放因子矩陣，也稱量化矩陣，中的一個來確定縮放因子。盡 管上述兩個例子改變的數(shù)據(jù)不同，但本質(zhì)均為調(diào)節(jié)量化步長。
[0020] 對于有損編碼，重建像素與原始像素可能是不相同的，兩者之間的數(shù)值差異稱為 失真（distodion)。由于多種視覺掩蔽效應(yīng)的存在，例如亮度掩蔽效應(yīng)和對比度掩蔽效應(yīng)， 人眼觀察到失真的強(qiáng)度和失真所在背景的特性有密切的聯(lián)系。也就是說，人眼的失真敏感 度與失真所在位置的背景亮度和背景對比度有關(guān)，通常來說失真敏感度和背景亮度呈現(xiàn)U 形曲線關(guān)系，而與背景的方差或標(biāo)準(zhǔn)差呈單調(diào)遞減關(guān)系。在視頻編碼中，結(jié)合上述視覺特 性，對視覺上失真不敏感的區(qū)域（即失真敏感度較小的區(qū)域）增大量化步長，對敏感區(qū)域減 小量化步長，相較于使用統(tǒng)一的量化步長，可W使編碼失真分配更符合人眼視覺感知，從而 在相同碼率下提升主觀質(zhì)量，即提高了編碼效率。
[0021] 現(xiàn)有技術(shù)中提供的調(diào)整量化步長的方法為：
[0022] 在編碼端分析視頻序列，決定各個編碼塊的變換系數(shù)對應(yīng)的量化參數(shù)（QP)，并將 量化參數(shù)或該量化參數(shù)相對于條帶級量化參數(shù)（sliceQP)的偏移量（deltaQ巧寫入碼 流；解碼端對各編碼塊根據(jù)解析到的量化參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的量化步長調(diào)節(jié)。
[0023] 上述現(xiàn)有技術(shù)方案通過編碼端決策量化參數(shù)并在碼流中傳輸量化參數(shù)信息使解 碼端獲知各編碼塊的量化步長調(diào)節(jié)數(shù)值，從而實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)量化步長調(diào)節(jié)。但是量化參數(shù)對 應(yīng)的邊信息（sidein化rmation) -定程度上限制了編碼效率的提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024] 本發(fā)明提供一種視頻編碼中自適應(yīng)反量化方法及裝置，本發(fā)明所提供的方法和裝 置解決現(xiàn)有技術(shù)中量化參數(shù)對應(yīng)的邊信息一定程度上限制了編碼效率的提升的問題。
[00巧]第一方面，提供一種視頻編碼中自適應(yīng)反量化方法，該方法包括：
[0026]確定第一變換系數(shù)集在當(dāng)前解碼圖像中對應(yīng)的圖像區(qū)域；所述第一變換系數(shù)集包 括N個變換系數(shù)，所述變換系數(shù)為所述當(dāng)前解碼圖像中任一色彩空間分量的變換系數(shù)，其 中，N為正整數(shù)；
[0027] 獲取所述圖像區(qū)域的解碼像素信息，所述解碼像素信息包括所述圖像區(qū)域的空間 鄰域像素信息；
[0028] 根據(jù)所述解碼像素信息計(jì)算量化調(diào)節(jié)因子；
[0029] 根據(jù)所述量化調(diào)節(jié)因子對所述第一變換系數(shù)集進(jìn)行反量化，得到第二變換系數(shù) 集。
[0030] 結(jié)合第一方面，在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述解碼像素信息還包括所述圖像 區(qū)域的時間鄰域像素信息和/或所述圖像區(qū)域的像素信息。
[0031] 結(jié)合第一方面，或者第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的任意一種，在第二種 可能的實(shí)現(xiàn)方式中，根據(jù)所述解碼像素信息，計(jì)算量化調(diào)節(jié)因子包括：
[0032] 根據(jù)像素均值Pwg的第一函數(shù)(Pwg)計(jì)算量化調(diào)節(jié)因子；其中，所述像素均值Pwg 是所述解碼像素信息所對應(yīng)的多個像素的亮度分量求平均得到的均值，或者是所述多個像 素的同一個色彩空間分量求平均得到的均值，所述色彩空間分量為所述第一變換系數(shù)集對 應(yīng)的色彩空間分量。
[0033] 結(jié)合第一方面，或者第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的任意一種，在第H種 可能的實(shí)現(xiàn)方式中，根據(jù)所述解碼像素信息，計(jì)算量化調(diào)節(jié)因子包括：
[0034] 根據(jù)像素方差Py。^勺第二函數(shù)f2(PyJ計(jì)算量化調(diào)節(jié)因子；其中，所述像素方差 為所述解碼像素信息對應(yīng)的多個像素的亮度分量的方差，或者為所述多個像素的同一個色 彩空間分量的方差，所述色彩空間分量為所述第一變換系數(shù)集對應(yīng)的色彩空間分量。
[0035] 結(jié)合第一方面，或者第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的任意一種，在第四種 可能的實(shí)現(xiàn)方式中，根據(jù)所述解碼像素信息，計(jì)算量化調(diào)節(jié)因子包括：
[0036] 根據(jù)像素方差Pygf和像素均值Pwg的聯(lián)合函數(shù)(Pwg) ?f2 (PvJ計(jì)算量化調(diào)節(jié)因 子；其中，所述像素均值Pwg是對所述解碼像素信息中多個像素的亮度分量求平均得到的 均值，或者為所述多個像素的同一個色彩空間分量求平均得到的均值；所述像素方差Pygf 為所述多個像素的亮度分量的方差，或者為所述多個像素的同一個色彩空間分量的方差， 所述色彩空間分量為所述第一變換系數(shù)集對應(yīng)的色彩空間分量。
[0037] 結(jié)合第一方面，或者第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的任意一種，在第五種 可能的實(shí)現(xiàn)方式中，根據(jù)所述解碼像素信息，計(jì)算量化調(diào)節(jié)因子包括：
[003引根據(jù)像素最大值Pm。,和像素最小值Pmi。的差值的第H函數(shù)f3 (Pmax-PmJ計(jì)算量化 調(diào)節(jié)因子；其中，所述像素最大值Pm。、為所述解碼像素信息對應(yīng)的多個像素的亮度分量的 最大值，或者是所述多個像素同一個色彩空間分量的最大值；所述像素最小值為所述多個 像素的亮度分量的最小值，或者為所述多個像素同一個空間分量的最小值，所述色彩空間 分量為所述第一變換系數(shù)集對應(yīng)的色彩空間分量。
[0039] 結(jié)合第一方面，或者第一方面第一至第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的任意一種，在第 六種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述量化調(diào)節(jié)因子對所述第一變換系數(shù)集進(jìn)行反量化處 理，得到第二變換系數(shù)集包括：
[0040] 根據(jù)預(yù)設(shè)的第一對應(yīng)關(guān)系確定所述量化調(diào)節(jié)因子對應(yīng)的目標(biāo)電平尺度表；其中， 所述第一對應(yīng)關(guān)系為量化調(diào)節(jié)因子與電平尺度表的對應(yīng)關(guān)系；
[0041] 根據(jù)所述目標(biāo)電平尺度表反量化所述第一變換系數(shù)集，得到所述第二變換系數(shù) 集。
[0042] 結(jié)合第一方面，或者第一方面第一至第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的任意一種，在第 走種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述量化調(diào)節(jié)因子對所述第一變換系數(shù)集進(jìn)行反量化處 理，得到第二變換系數(shù)集包括：
[0043] 根據(jù)預(yù)設(shè)的第二對應(yīng)關(guān)系確定所述量化調(diào)節(jié)因子對應(yīng)的目標(biāo)量化矩陣；其中，所 述第二對應(yīng)關(guān)系為量化調(diào)節(jié)因子與量化矩陣的對應(yīng)關(guān)系；
[0044] 根據(jù)所述目標(biāo)量化矩陣反量化所述第一變換系數(shù)集，得到所述第二變換系數(shù)集。
[0045] 結(jié)合第一方面，或者第一方面第一至第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的任意一種，在第 八種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述量化調(diào)節(jié)因子對所述第一變換系數(shù)集進(jìn)行反量化處 理，得到第二變換系數(shù)集包括：
[0046] 從所述當(dāng)前解碼圖像所對應(yīng)信號中獲取所述第一變換系數(shù)集對應(yīng)的第一量化參 數(shù)；
[0047] 根據(jù)所述量化調(diào)節(jié)因子確定目標(biāo)量化參數(shù)偏移量，將所述第一量化參數(shù)和所述目 標(biāo)量化參數(shù)偏移量相加得到第二量化參數(shù)；
[0048] 根據(jù)所述第二量化參數(shù)確定電平尺度，利用所述電平尺度反量化所述第一變換系 數(shù)集，得到所述第二變換系數(shù)集。
[0049] 結(jié)合第一方面，或者第一方面第一至第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的任意一種，在第 九種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述量化調(diào)節(jié)因子對所述第一變換系數(shù)集進(jìn)行反量化處 理，得到第二變換系數(shù)集包括：
[0050] 從所述當(dāng)前解碼圖像所對應(yīng)信號中獲取所述第一變換系數(shù)集對應(yīng)的第一量化步 長；
[0051] 利用所述量化調(diào)節(jié)因子對所述第一量化步長進(jìn)行縮放，得到第二量化步長，利用 所述第二量化步長反量化所述第一變換系數(shù)集，得到所述第二變換系數(shù)集。
[0052] 結(jié)合第一方面，或者第一方面第一至第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的任意一種，在第 十種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述量化