CN101888550A - 一种slice头信息中量化参数编码方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发送slice头信息中量化参数的方法和装置，该发送方法包括以下步骤：根据当前帧之前的编码帧中的slice量化参数的实际值，得到当前帧中每个slice量化参数的预测值；根据当前帧中每个slice量化参数的实际值和每个slice量化参数的预测值，得到当前帧中对应slice量化参数的预测差；将所述当前帧中对应slice量化参数的预测差编码后写入编码码流；发送所述编码码流。通过采用本发明中的编解码方法及装置，可以减少编码比特开销，提高编码效率。

Description

一种slice头信息中量化参数编码方法和装置

技术领域

本发明涉及编码领域，特别是涉及一种slice头信息中量化参数编码方法和装置。

背景技术

随着网络技术的发展以及人们对多媒体业务需求的不断增长，视频通信正在逐步成为数字通信网络的主要业务之一。为了高效地在网络上传输视频数据，通常需要对视频进行压缩编码。目前制定视频编码标准的国际组织组主要有两个：ITU-T和ISO/IEC。H.264/AVC是这两个标准化组织合作制订的，其目的是为适应各种业务的不断增长对于运动图像压缩率的更高要求，并使得编码后的视频数据能够在各种网络环境下传输。

H.264/AVC采用的是基于块的混合编码结构。在编解码的过程中，将视频帧划分成一个或多个slice进行处理。其中，slice指的是某个slice组中按照光栅扫描顺序排列的多个宏块或宏块对。在slice的头信息中，H.264/AVC使用预测编码的方法对slice量化参数进行编码，以尽可能节省量化参数的编码比特开销。Slice量化参数的预测过程可用下式表示：

delta_QP_slice＝slice_QP-QP_Slice_Pred        (1)

式中，slice_QP为slice量化参数，QP_Slice_Pred为slice量化参数的预测值，delta_QP_slice为slice量化参数的预测差。

编码时，一般把QP_Slice_Pred设置为一个固定值。在编码后的码流中含有图像参数集数据，在图像参数集数据中包含解码所需的各个参数，其中，包含的语义单元pic_init_qp_minus26用于计算QP_Slice_Pred值，通常根据公式QP_Slice_Pred＝pic_init_qp_minus26+26来计算QP_Slice_Pred的值，因此，图像参数集中包含的语义单元pic_init_qp_minus26的值需要编码后传输给解码器。

delta_QP_slice为slice量化参数的预测差，在编码时，为了尽量减少编码比特开销，所以，只在编码码流中传输slice量化参数的预测差delta_QP_slice，也就是说，在编码之前，根据pic_init_qp_minus26的值设置量化参数的预测值QP_Slice_Pred，然后根据公式(1)得到slice量化参数的预测差delta_QP_slice，将delta_QP_slice的值写入slice头信息域中进行编码，与编码码流一起传输给解码器，该delta_QP_slice的值在编码码流中对应于slice层语义单元slice_qp_delta，即slice层语义单元slice_qp_delta的值所代表的就是该delta_QP_slice的值。

在解码时，根据接收到的编码码流中所含的图像参数集中的参数pic_init_qp_minus26得到slice量化参数的预测值QP_Slice_Pred，将接收到的编码码流中的slice层语义单元slice_qp_delta的值作为slice量化参数的预测差delta_QP_slice，然后根据公式(1)计算得到slice层量化参数slice_QP的值。

现有联合视频组(JVT)公布的H.264/AVC参考模型JM中，默认将pic_init_qp_minus26的值设置为0，即始终使用26作为slice层量化参数的预测值。对于移动可视电话等传输带宽资源相对有限的应用而言，为使得编码器输出码率与信道传输码率适配，通常使用的量化参数值约为37左右。这就使得slice层量化参数的预测误差较大，导致slice层头信息中量化参数的编码开销比特数增多。即使pic_init_qp_minus26初始设置为一个较为合适的值，但由于信道传输码率的变化、各视频帧所包含内容的差异、各帧预测编码方法的不同，通常需要使用编码器码率控制模块调整帧层、甚至是宏块层的量化参数，使得编码器的输出码率与信道传输码率相适配。这将使得slice层的量化参数与初始设置的初始量化参数预测值之间产生较大的差异，增加了slice层头信息中量化参数的编码比特数。由于pic_init_qp_minus26是图像参数集中的参数，因此，若要降低slice量化参数预测编码的比特开销，可调整slice量化参数的预测值。这就需要重新发送一个包含完整图像参数集参数信息的数据分组，带来一定的比特开销。

综上所述，现有技术中的主要缺陷是slice层量化参数的预测方法不灵活，slice层量化参数的预测值设置为固定值，导致slice层量化参数的预测值与slice层量化参数之间的差值较大，从而使slice层量化参数的编码比特开销较大，从而使发送和接收时的传输比特开销较大。

发明内容

本发明实施例提供一种发送和接收slice层量化参数的方法和装置，用于灵活设置slice层量化参数的预测值，从而减少发送和接收时slice层量化参数的传输比特开销。

一种发送slice头信息中量化参数的方法，该方法包括以下步骤：

根据当前帧之前的编码帧中的slice量化参数的实际值，得到当前帧中每个slice量化参数的预测值；

根据当前帧中每个slice量化参数的实际值和每个slice量化参数的预测值，得到当前帧中对应slice量化参数的预测差；

将所述当前帧中对应slice量化参数的预测差编码后写入编码码流；

发送所述编码码流。

一种接收slice头信息中量化参数的方法，该方法包括以下步骤：

接收编码码流；

根据编码码流中当前帧之前的解码帧中的slice量化参数的实际值，得到当前帧中每个slice量化参数的预测值；

根据当前帧解码得到的每个slice量化参数的预测差和每个slice量化参数的预测值，得到对应slice量化参数的实际值。

一种发送slice头信息中量化参数的装置，包括：

预测单元，用于根据当前帧之前的编码帧中的slice量化参数的实际值，得到当前帧中每个slice量化参数的预测值；

编码单元，用于根据当前帧中每个slice量化参数的实际值和每个slice量化参数的预测值，得到当前帧中对应slice量化参数的预测差，将所述当前帧中对应slice量化参数的预测差编码后写入编码码流；

发送单元，用于发送编码码流。

一种接收slice头信息中量化参数的装置，包括：

接收单元，用于接收编码码流，并根据编码码流中当前帧之前的解码帧中的slice量化参数的实际值，得到当前帧中每个slice量化参数的预测值；

解码单元，用于根据当前帧解码得到的每个slice量化参数的预测差和每个slice量化参数的预测值，得到对应slice量化参数的实际值。

本发明实施例中的发送和接收slice头信息中量化参数的方法及装置，根据当前帧之前的编码帧中的slice量化参数的实际值，设置当前帧中每个slice量化参数的预测值，因为当前帧之前的编码帧和当前帧之间通常存在一定的相关性，所以通过采用本发明实施例中的方法及装置，可以减少预测差，提高编码效率，从而减少传输比特开销。

附图说明

图1为本发明实施例中编码方法流程图；

图2为本发明实施例中编码方法详细流程图；

图3为本发明实施例中解码方法流程图；

图4为本发明实施例中解码方法详细流程图；

图5为本发明实施例中编码装置结构图；

图6为本发明实施例中解码装置结构图。

具体实施方式

本发明实施例给出了一种发送和接收slice头信息中量化参数的方法和装置，使用该方法和装置传输编码码流，可以减少slice头信息中量化参数的编码比特开销，从而减少发送和接收时的传输数据量。以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种发送slice头信息中量化参数的方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：

S101：根据当前帧之前的编码帧中的slice量化参数的实际值，得到当前帧中每个slice量化参数的预测值；

S102：根据当前帧中每个slice量化参数的实际值和每个slice量化参数的预测值，得到当前帧中对应slice量化参数的预测差；将所述当前帧中对应slice量化参数的预测差编码后写入编码码流，并发送所述编码码流。

较佳的，所述根据当前帧之前的编码帧中的slice量化参数的值，设置当前帧中每个slice量化参数的预测值的实现方式包括：计算当前帧之前的至少一个编码帧中各slice量化参数的实际值的平均值，将所述平均值设置为当前帧中每个slice量化参数的预测值，或，根据当前帧之前的至少一个编码帧中各slice量化参数的实际值建立线性预测模型，并根据线性预测模型设置当前帧中每个slice量化参数的预测值。

通过计算当前帧之前的至少一个编码帧中各slice量化参数的实际值的平均值来设置当前帧中每个slice量化参数的预测值的方式，可以减少当前帧中每个slice量化参数的预测差，从而减少编码比特开销，提高编码效率。因为在视频编码中，一般相邻的两帧之间相关性较大，即图像内容较为接近，所以利用前一帧或前几帧的slice量化参数的实际值的平均值来设置当前帧中每个slice量化参数的预测值，可以有效的减少预测差。另外，根据当前帧之前的至少一个编码帧中各slice量化参数的实际值建立线性预测模型，并根据线性预测模型设置当前帧中每个slice量化参数的预测值，可以更好的预测出当前帧中每个slice量化参数的实际值相对于前几帧中slice量化参数的实际值的变化规律，从而使当前帧中每个slice量化参数的预测差更小，进一步减少编码比特开销，提高编码效率。

较佳的，该方法中的步骤S101还可以采用如下方式实现：判断是否需要发送图像参数集，若需要，则根据生成的图像参数集中的参数值得到要发送图像参数集之后的第一帧中每个slice量化参数的预测值；若不需要，则根据当前帧之前的编码帧中的slice量化参数的实际值，得到当前帧中每个slice量化参数的预测值。判断是否需要生成图像参数集时，若当前帧为首帧，或，当前帧与之前的编码帧中的内容变化较大时，需要生成图像参数集。因为在当前帧为首帧时，无法依靠之前的编码帧进行预测，所以必须发送一个图像参数集，根据图像参数集中的参数值设置当前帧中每个slice量化参数的预测差。另外，在当前帧与前一编码帧之间内容变化较大时，可以重新根据需要发送一个图像参数集，使得当前帧中的预测差变小。

通过本发明实施例中的方法，利用当前帧之前的编码帧进行预测，因为相邻帧之间具备一定的相关性，所以可以减少传输比特开销，提高编码效率和传输效率。

下面以一个优选实施例详细介绍一下本发明实施例中的编码方法，如图2所示，该方法包括以下步骤：

S201：编码器在对slice层量化参数进行预测编码前，首先判断是否需要发送新的图像参数集，若需要，则执行步骤S202a，若不需要，则执行步骤S202b。

在判断是否需要发送新的图像参数集时，可以根据实际情况进行判定，例如，可以在后续的视频帧和之前的视频帧的内容变化较大，如场景切换时，在对后续的视频帧进行编码前，先发送一个图像参数集，在图像参数集中根据后续视频帧的slice层量化参数的实际情况，给pic_init_qp_minus26参数重新设定一个数值，从而根据该数值重新计算得到slice量化参数的预测值，作为发送该图像参数集后的第一帧中每个slice量化参数的预测值。在当前帧为首帧时，也需要发送一个新的图像参数集。

S202a：发送一个新的图像参数集，包含编解码所需的全部参数，其中，pic_init_qp_minus26参数的值用于设定该图像参数集发送之后的第一帧中每个slice的量化参数的预测值，即根据QP_Slice_Pred＝pic_init_qp_minus26+26得到量化参数的预测值QP_Slice_Pred；

S202b：计算前一个编码帧中各slice的量化参数的平均值，并将前一个编码帧中各slice的量化参数的平均值作为当前编码帧中每个slice的量化参数的预测值。

S203：利用公式delta_QP_slice＝slice_QP-QP_Slice_Pred计算当前编码帧中每个slice量化参数的预测差delta_QP_slice，即用当前编码帧中每个slice的量化参数的实际值减去每个slice的量化参数的预测值，得到对应slice量化参数的预测差delta_QP_slice。

S204：将步骤S203中得到的slice量化参数的预测差delta_QP_slice写入slice头信息域，并将slice头信息域编码后发送给解码器。

在本发明实施例中，在对当前帧进行编码之前没有发送新的图像参数集的时候，采用的是前一帧中各slice的量化参数的平均值作为当前帧中每个slice的量化参数的预测值，当然，也可以采用其他多种方式来设定当前帧中各slice的量化参数的预测值，例如，可以采用先前数帧中各slice的量化参数的平均值作为当前帧中每个slice的量化参数的预测值，也可以根据先前数帧中各slice的实际量化参数使用线性预测模型的方法计算当前帧中每个slice的量化参数预测值，即根据先前数帧中各slice的量化参数变化情况，构建一个线性预测模型，根据该线性预测模型，来设置当前帧中每个slice的量化参数预测值。

通过本发明实施例中的方法，利用当前帧之前的编码帧进行预测，因为相邻帧之间具备一定的相关性，所以可以减少编码比特开销，提高编码效率。

本发明实施例中提供了一种接收slice头信息中量化参数的方法，如图3所示，该方法包括以下步骤：

S301：根据当前帧之前的解码帧中的slice量化参数的实际值，设置当前帧中每个slice量化参数的预测值；

S302：根据当前帧解码得到的每个slice量化参数的预测差和每个slice量化参数的预测值，得到对应slice量化参数的实际值。

较佳的，所述根据当前帧之前的解码帧中的slice量化参数的实际值，设置当前帧中每个slice量化参数的预测值的实现方式包括：计算当前帧之前的至少一个解码帧中各slice量化参数的实际值的平均值，将所述平均值设置为当前帧中每个slice量化参数的预测值，或，根据当前帧之前的至少一个解码帧中各slice量化参数的实际值建立线性预测模型，并根据线性预测模型设置当前帧中每个slice量化参数的预测值。

较佳的，该方法中的步骤S301还可以采用如下方式实现：判断是否接收到图像参数集，若接收到图像参数集，则根据图像参数集中的参数值设置接收到图像参数集之后的第一帧中每个slice量化参数的预测值；若没有接收到图像参数集，则根据当前帧之前的解码帧中的slice量化参数的实际值，设置当前帧中每个slice量化参数的预测值。

通过本发明实施例中的方法，利用当前帧之前的解码帧进行解码，因为相邻帧之间具备一定的相关性，所以可以减少传输比特开销，提高解码效率。

下面以一个优选实施例详细介绍一下本发明实施例中的解码方法，如图4所示，该方法包括以下步骤：

S401：在对接收到的当前帧的编码码流进行解码前，首先判断是否接收到新的图像参数集，若接收到了新的图像参数集，则执行步骤S402a，若没有接收到新的图像参数集，则执行步骤S402b。

S402a：根据接收到的新的图像参数集中的pic_init_qp_minus26参数的值，设置该图像参数集接收后的第一帧中每个slice的量化参数的预测值，即根据QP_Slice_Pred＝pic_init_qp_minus26+26得到每个slice的量化参数的预测值QP_Slice_Pred；

S402b：计算前一个解码帧中各slice的量化参数的实际值的平均值，将该平均值设置为当前帧中每个slice的量化参数预测值。

S403：对当前帧中的slice头信息进行解码，得到slice量化参数的预测差delta_QP_slice。

S404：利用公式delta_QP_slice＝slice_QP-QP_Slice_Pred计算slice量化参数slice_QP，即用slice量化参数预测值QP_Slice_Pred加上slice量化参数的预测差，得到slice量化参数delta_QP的值。

在本发明实施例中，在对当前帧进行解码之前没有收到新的图像参数集的时候，采用的是前一帧中各slice的量化参数的平均值作为当前帧中各slice的量化参数的预测值，当然，如果在编码时采用其他方式来设定当前帧中各slice的量化参数的预测值，例如，采用先前数帧中各slice的量化参数的平均值作为当前帧中各slice的量化参数的预测值，或根据先前数帧中各slice的实际量化参数使用线性预测模型的方法计算当前帧中各slice的量化参数预测值，即根据先前数帧中各slice的量化参数变化情况，构建一个线性预测模型，根据该线性预测模型，来设置当前帧中各slice的量化参数预测值，那么，在解码时，也要采用与编码方式相对应的解码方式来得到当前帧中各slice的量化参数的预测值。

通过采用本发明实施例中的编解码方法，可以根据实际情况灵活设定slice的量化参数的预测值，与使用固定量化参数的编码方法相比，平均每个slice可节省8个比特左右。在获得同等编码质量的情况下，有效降低了slice层头信息开销比特，进一步提高了H.264/AVC编码效率和传输效率，提高了中低码率下视频通信效率的效果。

本发明实施例还提供了一种发送slice头信息中量化参数的装置，如图5所示，包括：

预测单元51，用于根据当前帧之前的编码帧中的slice量化参数的实际值，设置当前帧中每个slice量化参数的预测值；

编码单元52，用于根据当前帧中每个slice量化参数的实际值和每个slice量化参数的预测值，得到当前帧中对应slice量化参数的预测差，将所述当前帧中对应slice量化参数的预测差编码后写入编码码流；

发送单元53，用于发送所述编码码流。

较佳的，所述预测单元51，用于计算当前帧之前的至少一个编码帧中各slice量化参数的实际值的平均值，将所述平均值设置为当前帧中每个slice量化参数的预测值，或，根据当前帧之前的至少一个编码帧中各slice量化参数的实际值建立线性预测模型，并根据线性预测模型设置当前帧中每个slice量化参数的预测值。

较佳的，所述预测单元51，还可以进一步用于判断是否需要发送图像参数集，若需要，则根据生成的图像参数集中的参数值设置要发送图像参数集之后的第一帧中每个slice量化参数的预测值；若不需要，则根据当前帧之前的编码帧中的slice量化参数的实际值，设置当前帧中每个slice量化参数的预测值。且在当前帧为首帧，或，当前帧与之前的编码帧中各slice量化参数的差值超过设定阈值时，生成图像参数集。

本发明实施例还提供了一种接收slice头信息中量化参数的装置，如图6所示，包括：

接收单元61，用于接收编码码流，并根据当前帧之前的解码帧中的slice量化参数的实际值，设置当前帧中每个slice量化参数的预测值；

解码单元62，用于根据当前帧解码得到的每个slice量化参数的预测差和每个slice量化参数的预测值，得到对应slice量化参数的实际值。

较佳的，所述接收单元61，用于计算当前帧之前的至少一个解码帧中各slice量化参数的实际值的平均值，将所述平均值设置为当前帧中每个slice量化参数的预测值，或，根据当前帧之前的至少一个解码帧中各slice量化参数的实际值建立线性预测模型，并根据线性预测模型设置当前帧中每个slice量化参数的预测值。

较佳的，所述接收单元61，还进一步用于判断是否接收到图像参数集，若接收到图像参数集，则根据图像参数集中的参数值设置接收到图像参数集之后的第一帧中每个slice量化参数的预测值；若没有接收到图像参数集，则根据当前帧之前的解码帧中的slice量化参数的实际值，设置当前帧中每个slice量化参数的预测值。

通过采用本发明实施例中的编解码装置，可以根据实际情况灵活设定slice的量化参数的预测值，与使用固定量化参数的编码方法相比，平均每个slice可节省8个比特左右。在获得同等编码质量的情况下，有效降低了slice层头信息开销比特，进一步提高了H.264/AVC编码传输效率，提高了中低码率下视频通信效率的效果。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种发送slice头信息中量化参数的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

根据当前帧之前的编码帧中的slice量化参数的实际值，得到当前帧中每个slice量化参数的预测值；

根据当前帧中每个slice量化参数的实际值和每个slice量化参数的预测值，得到当前帧中对应slice量化参数的预测差；

将所述当前帧中对应slice量化参数的预测差编码后写入编码码流；

发送所述编码码流。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前帧之前的编码帧中的slice量化参数的值，得到当前帧中每个slice量化参数的预测值的实现方式包括：

计算当前帧之前的至少一个编码帧中各slice量化参数的实际值的平均值，将所述平均值作为当前帧中每个slice量化参数的预测值，或，

根据当前帧之前的至少一个编码帧中各slice量化参数的实际值建立线性预测模型，并根据线性预测模型得到当前帧中每个slice量化参数的预测值。

3.一种接收slice头信息中量化参数的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

接收编码码流；

根据编码码流中当前帧之前的解码帧中的slice量化参数的实际值，得到当前帧中每个slice量化参数的预测值；

根据当前帧解码得到的每个slice量化参数的预测差和每个slice量化参数的预测值，得到对应slice量化参数的实际值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据编码码流中当前帧之前的解码帧中的slice量化参数的实际值，得到当前帧中每个slice量化参数的预测值的实现方式包括：

计算当前帧之前的至少一个解码帧中各slice量化参数的实际值的平均值，将所述平均值作为当前帧中每个slice量化参数的预测值，或，

根据当前帧之前的至少一个解码帧中各slice量化参数的实际值建立线性预测模型，并根据线性预测模型得到当前帧中每个slice量化参数的预测值。

5.一种发送slice头信息中量化参数的装置，其特征在于，包括：

预测单元，用于根据当前帧之前的编码帧中的slice量化参数的实际值，设置当前帧中每个slice量化参数的预测值；

编码单元，用于根据当前帧中每个slice量化参数的实际值和每个slice量化参数的预测值，得到当前帧中对应slice量化参数的预测差，将所述当前帧中对应slice量化参数的预测差编码后写入编码码流；

发送单元，用于发送所述编码码流。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述预测单元，用于计算当前帧之前的至少一个编码帧中各slice量化参数的实际值的平均值，将所述平均值作为当前帧中每个slice量化参数的预测值，或，

根据当前帧之前的至少一个编码帧中各slice量化参数的实际值建立线性预测模型，并根据线性预测模型得到当前帧中每个slice量化参数的预测值。

7.一种接收slice头信息中量化参数的装置，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收编码码流，并根据编码码流中当前帧之前的解码帧中的slice量化参数的实际值，得到当前帧中每个slice量化参数的预测值；

解码单元，用于根据当前帧解码得到的每个slice量化参数的预测差和每个slice量化参数的预测值，得到对应slice量化参数的实际值。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述接收单元，用于：

计算当前帧之前的至少一个解码帧中各slice量化参数的实际值的平均值，将所述平均值作为当前帧中每个slice量化参数的预测值，或，

根据当前帧之前的至少一个解码帧中各slice量化参数的实际值建立线性预测模型，并根据线性预测模型得到当前帧中每个slice量化参数的预测值。

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