CN102098502B - 一种编码格式转化的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种编码格式转化的方法，用于在实现编码格式转化的同时，减少图像损失，并且提高编码格式转化的效率。所述方法包括：预先依据量化步长值建立MPEG2协议的每个第一量化参数值与H.264协议的第二量化参数值的对应关系；依据第一量化参数值对MPEG2协议的编码数据进行解码，得到重建图像数据流；从MPEG2协议的编码数据中读取出第一量化参数值和该第一量化参数值对应的数据位置信息，并在第一量化参数值与第二量化参数值的对应关系中查询出与读取出的第一量化参数值对应的第二量化参数值；依据查询出的第二量化参数值对重建图像数据流中所述数据位置信息对应的数据进行H.264协议编码。本发明还公开了用于实现所述方法的装置。
Description
技术领域
本发明涉及计算机及图像处理领域，特别是涉及编码格式转化的方法及装置。
背景技术
H.264协议的标准码流与MPEG2协议的标准码流相比，在同等图像质量下，压缩量是MPEG2协议的1/2或者1/3，而市面上MPEG2协议的码流非常多，将MPEG2协议的标准码流转化成H.264协议的标准码流将有广阔的应用前景。
现有技术将MPEG2协议的标准码流转化成H.264协议的标准码流的过程包括：对MPEG2协议的标准码流进行熵解码、反量化和逆变换等处理，得到解码后的亮色度(YUV)图像；对解码后的YUV图像进行帧内预测、变换、量化和熵编码等处理，得到H.264协议的标准码流。
其中，对解码后的YUV图像进行量化前需要确定量化参数值，可通过码率控制方式获得量化参数值。但码率控制方式实现过程复杂，需要较长的时间才能获得量化参数值，从而影响了将MPEG2协议的标准码流转化成H.264协议的标准码流的效率。
发明内容
本发明实施例提供一种编码格式转化的方法及装置，用于在实现编码格式转化的同时，减少图像损失，并且提高编码格式转化的效率。
一种编码格式转化的方法，包括以下步骤：
预先依据量化步长值建立MPEG2协议的第一量化参数值与H.264协议的第二量化参数值的对应关系；其中，每个第一量化参数值均对应一个第二量化参数值；
依据第一量化参数值对MPEG2协议的编码数据进行解码，得到重建图像数据流；
从MPEG2协议的编码数据中读取出第一量化参数值和该第一量化参数值对应的数据位置信息，并在第一量化参数值与第二量化参数值的对应关系中查询出与读取出的第一量化参数值对应的第二量化参数值；
依据查询出的第二量化参数值对重建图像数据流中所述数据位置信息对应的数据进行H.264协议编码。
一种用于编码格式转化的装置，包括：
关系模块，用于依据量化步长值建立MPEG2协议的第一量化参数值与H.264协议的第二量化参数值的对应关系；其中，每个第一量化参数值均对应一个第二量化参数值；
解码模块，用于依据第一量化参数值对MPEG2协议的编码数据进行解码，得到重建图像数据流，并依据MPEG2协议的编码数据记录数据位置信息和数据位置信息与第一量化参数值的对应关系；
查询模块，用于从解码模块中读取出第一量化参数值和该第一量化参数值对应的数据位置信息，并在第一量化参数值与第二量化参数值的对应关系中查询出与读取出的第一量化参数值对应的第二量化参数值；
编码模块，用于依据查询出的第二量化参数值对重建图像数据流中所述数据位置信息对应的数据进行H.264协议编码。
本发明实施例中H.264协议编码所采用的量化参数与MPEG2协议所采用的量化参数在量化程度上基本相同，并且根据预先建立的对应关系可以快速找到第二量化参数值并进行量化，图像质量几乎无损失并且提高了编码格式的转化速度。
附图说明
图1为本发明实施例中编码格式转化的主要方法流程图；
图2为本发明实施例中拟合曲线的示意图；
图3为本发明实施例中编码格式转化的详细方法流程图；
图4为本发明实施例中装置的结构图；
图5为本发明实施例中关系模块的结构图。
具体实施方式
本发明实施例根据量化步长值建立MPEG2协议的每个第一量化参数值与H.264协议的第二量化参数值的对应关系，当需要将MPEG2协议的标准码流转化为H.264协议的标准码流时，在根据H.264协议进行编码过程中所采用的量化参数值与MPEG2协议的标准码流的量化参数值所对应的量化效果基本一致，因此编码码流从MPEG2协议的编码格式转化为H.264协议的编码格式后，图像几乎无损失，并且该实现方式相对于现有的码率控制方式在转化过程方面效率更高，速度更快。
参见图1，本实施例中编码格式转化的主要方法流程如下：
步骤101：预先依据量化步长值建立MPEG2协议的每个第一量化参数值与H.264协议的第二量化参数值的对应关系。
步骤102：依据第一量化参数值对MPEG2协议的编码数据进行解码，得到重建图像数据流。
步骤103：从MPEG2协议的编码数据中读取出第一量化参数值和该第一量化参数值对应的数据位置信息，并在第一量化参数值与第二量化参数值的对应关系中查询出与读取出的第一量化参数值对应的第二量化参数值。
步骤104：依据查询出的第二量化参数值对重建图像数据流中所述数据位置信息对应的数据进行H.264协议编码。
其中，步骤101的具体实现方式包括：获得MPEG2协议中每个第一量化参数值与第一量化步长值的第一对应关系；获得H.264协议中每个第二量化参数值与第二量化步长值的第二对应关系；建立每个第一量化步长值和与自身距离最近的第二量化步长值的第三对应关系；根据第一对应关系、第二对应关系和第三对应关系，建立MPEG2协议的每个第一量化参数值与H.264协议的第二量化参数值的对应关系。
MPEG2协议的第一量化步长值包括线性量化步长值和非线性量化步长值。关于MPEG2协议的第一对应关系如表1所示：
表1
| 量化参数(QP) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 线性量化步长值(q_scale) | 禁用 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 |
| 非线性q_scale | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| QP | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 |
| 线性q_scale | 18 | 20 | 22 | 24 | 26 | 28 | 30 | 32 | 34 |
| 非线性q_scale | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 24 | 28 |
| QP | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 |
| 线性q_scale | 36 | 38 | 40 | 42 | 44 | 46 | 48 | 50 | 52 |
| 非线性q_scale | 32 | 36 | 40 | 44 | 48 | 52 | 56 | 64 | 72 |
| QP | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | ||||
| 线性q_scale | 54 | 56 | 58 | 60 | 62 | ||||
| 非线性q_scale | 80 | 88 | 96 | 104 | 112 |
关于H.264协议的第二对应关系如表2所示：
表2
| QP | q_scale | QP | q_scale | QP | q_scale | QP | q_scale | QP | q_scale |
| 0 | 0.625 | 1 | 0.6875 | 2 | 0.8125 | 3 | 0.875 | 4 | 1 |
| 5 | 1.125 | 6 | 1.25 | 7 | 1.375 | 8 | 1.625 | 9 | 1.75 |
| 10 | 2 | 11 | 2.25 | 12 | 2.5 | 13 | 2.75 | 14 | 3.25 |
| 15 | 3.5 | 16 | 4 | 17 | 4.5 | 18 | 5 | 19 | 5.5 |
| 20 | 6.5 | 21 | 7 | 22 | 8 | 23 | 9 | 14 | 10 |
| 25 | 11 | 26 | 13 | 27 | 14 | 28 | 16 | 29 | 18 |
| 30 | 20 | 31 | 22 | 32 | 26 | 33 | 28 | 34 | 32 |
| 35 | 36 | 36 | 40 | 37 | 44 | 38 | 52 | 39 | 56 |
| 40 | 64 | 41 | 72 | 42 | 80 | 43 | 88 | 44 | 104 |
| 45 | 112 | 46 | 128 | 47 | 144 | 48 | 160 | 49 | 176 |
| 50 | 208 | 51 | 224 |
量化参数与量化步长关系可由函数表示：FQ＝round(y/q_scale)，y为样本编码值，q_scale为量化步长，FQ为量化后的数值，round为取整函数，取最接近该值的整数值。根据表1和表2制成量化参数与量化步长的拟合曲线，参见图2所示。横轴表示量化步长的各种取值，纵轴表示量化参数的各种取值。201、202和203分别表示MPEG2协议的线性拟合曲线、MPEG2协议的非线性拟合曲线和H.264协议的拟合曲线。取MPEG2协议的线性量化参数的一个值，在图2中MPEG2协议的线性拟合曲线201上找到该值对应的点，再找到该点对应的线性量化步长值。然后根据该线性量化步长值在H.264协议的拟合曲线203上找到该值对应的点，再找到该点对应的第二量化参数值，从而建立了线性量化参数的一个值与第二量化参数的一个值的对应关系。MPEG2协议的线性量化参数的其它值与第二量化参数的对应关系也可通过上述方式实现。MPEG2协议的非线性量化参数的值与第二量化参数的对应关系可通过MPEG2协议的非线性拟合曲线202和H.264协议的拟合曲线203获得。
或者，取MPEG2协议的线性量化参数的一个值，在表1中找到该值对应的线性量化步长值。将该线性量化步长值与表2中的每个第二量化步长值进行比较，获得距离最近的第二量化步长值，距离最近是值线性量化步长值与第二量化步长值的差的绝对值最小。进一步通过表2获得距离最近的第二量化步长值对应的第二量化参数值，从而建立了线性量化参数的一个值与第二量化参数的一个值的对应关系。MPEG2协议的线性量化参数的其它值与第二量化参数的对应关系也可通过上述方式实现。MPEG2协议的非线性量化参数的值与第二量化参数的对应关系也可通过表1和表2获得。
当有多个第二量化步长值与一个第一量化步长值距离最近时，可以从该多个第二量化步长值任选一个来建立与第一量化步长值的对应关系。本实施例采用多个第二量化步长值中最大的第二量化步长值来建立与第一量化步长值的对应关系。若分别根据该多个第二量化步长值进行H.264协议的编码，则得到的编码后的图像质量差不多，而采用最大的第二量化步长值来进行H.264协议的编码，则图像压缩率较好，有助于减少存储空间或传输流量。
获得的MPEG2协议的第一量化参数与H.264协议的第二量化参数的对应关系可参见表3所示：
表3
通过以上介绍了解了获得的MPEG2协议的第一量化参数与H.264协议的第二量化参数的对应关系的实现过程，下面对编码格式转化的过程进行详细介绍。
参见图3，本实施例中编码格式转化的详细方法流程如下：
预先依据量化步长值建立MPEG2协议的每个第一量化参数值与H.264协议的第二量化参数值的对应关系，参见表3所示。
步骤301：获得MPEG2协议的标准码流。
步骤302：从MPEG2协议的标准码流的头部中获得量化方式和第一量化参数值，如量化方式为线性量化，第一量化参数值为线性量化参数值。
步骤303：对MPEG2协议的标准码流的数据部分进行熵解码。
步骤304：根据第一量化参数值对熵解码后的码流进行反量化。
步骤305：对反量化后的码流进行反变换(IDCT)等操作，得到YUV图像数据。
步骤306：依据MPEG2协议的标准码流，记录第一量化参数值与数据位置信息的对应关系。该数据位置信息可标记一帧，也可标记一个宏块，即一帧数据对应一个第一量化参数值，或者一个宏块对应一个第一量化参数值。
步骤307：对YUV图像数据进行H.264协议的变换处理。
步骤308：根据第一量化参数值和预先建立的对应关系获得对应的第二量化参数值。此步骤也可以不根据表3获得对应的第二量化参数值，而是通过图2所示的拟合曲线或表1和表2获得对应的第二量化参数值。
步骤309：根据第二量化参数值对变换后的码流中数据位置信息对应的数据进行量化操作。
步骤310：对量化后的码流进行熵编码等处理，得到H.264协议的标准码流。
以上介绍了编码格式转化的实现过程，该过程可由装置实现，下面对该装置的内部结构和功能进行介绍。
参见图4，本实施例中用于实现编码格式转化的装置包括：关系模块401、解码模块402、查询模块403和编码模块404。
关系模块401用于依据量化步长值建立MPEG2协议的每个第一量化参数值与H.264协议的第二量化参数值的对应关系。
解码模块402用于依据第一量化参数值对MPEG2协议的编码数据进行解码，得到重建图像数据流，并依据MPEG2协议的编码数据记录数据位置信息和数据位置信息与第一量化参数值的对应关系。解码模块402用于从MPEG2协议的标准码流的头部读取量化方式和第一量化参数值，并对MPEG2协议的标准码流进行熵解码、反量化、反变换等操作。
编码模块，用于依据查询出的第二量化参数值对重建图像数据流中所述数据位置信息对应的数据进行H.264协议编码。
查询模块403用于从解码模块中读取出第一量化参数值和该第一量化参数值对应的数据位置信息，并在第一量化参数值与第二量化参数值的对应关系中查询出与读取出的第一量化参数值对应的第二量化参数值。
编码模块404用于依据查询出的第二量化参数值对重建图像数据流中所述数据位置信息对应的数据进行H.264协议编码。即对数据进行变换、量化和熵编码等操作。
其中，关系模块401包括：第一关系子模块501、第二关系子模块502、第三关系子模块503和第四关系子模块504，参见图5所示。
第一关系子模块501用于获得MPEG2协议中每个第一量化参数值与第一量化步长值的第一对应关系。
第二关系子模块502用于获得H.264协议中每个第二量化参数值与第二量化步长值的第二对应关系。
第三关系子模块503用于建立每个第一量化步长值和与自身距离最近的第二量化步长值的第三对应关系。第三关系子模块还用于得到图2所示的拟合曲线。
第四关系子模块504用于根据第一对应关系、第二对应关系和第三对应关系，建立MPEG2协议的每个第一量化参数值与H.264协议的第二量化参数值的对应关系。
用于实现本发明实施例的软件可以存储于软盘、硬盘、光盘和闪存等存储介质。
本发明实施例中H.264协议编码所采用的量化参数与MPEG2协议所采用的量化参数在量化程度上基本相同，并且根据预先建立的对应关系可以快速找到第二量化参数值并进行量化，图像质量几乎无损失并且提高了编码格式的转化速度。
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，倘若对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 (10)
1.一种编码格式转化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
预先依据量化步长值建立MPEG2协议的第一量化参数值与H.264协议的第二量化参数值的对应关系；其中，每个第一量化参数值均对应一个第二量化参数值；
依据第一量化参数值对MPEG2协议的编码数据进行解码，得到重建图像数据流；
从MPEG2协议的编码数据中读取出第一量化参数值和该第一量化参数值对应的数据位置信息，并在第一量化参数值与第二量化参数值的对应关系中查询出与读取出的第一量化参数值对应的第二量化参数值；
依据查询出的第二量化参数值对重建图像数据流中所述数据位置信息对应的数据进行H.264协议编码。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，依据量化步长值建立MPEG2协议的第一量化参数值与H.264协议的第二量化参数值的对应关系的步骤包括：
获得MPEG2协议中第一量化参数值与第一量化步长值的第一对应关系；
获得H.264协议中第二量化参数值与第二量化步长值的第二对应关系；
建立第一量化步长值和与自身距离最近的一个第二量化步长值的第三对应关系；
根据第一对应关系、第二对应关系和第三对应关系，建立MPEG2协议的第一量化参数值与H.264协议的第二量化参数值的对应关系。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当有多个第二量化步长值与一个第一量化步长值距离最近时，第三对应关系中的第二量化步长值为多个距离第一量化步长值距离最近的第二量化步长值中步长最大的第二量化步长值。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，MPEG2协议的第一量化步长值包括线性量化步长值和非线性量化步长值；
量化参数与量化步长关系由函数表示：FQ＝round(y/q_scale)，y为样本编码值，q_scale为量化步长，FQ为量化后的数值，round为取整函数，取最接近该值的整数值；
根据所述第一对应关系和第二对应关系制成量化参数与量化步长的拟合曲线，横轴表示量化步长的各种取值，纵轴表示量化参数的各种取值，拟合曲线中包括MPEG2协议的线性拟合曲线、MPEG2协议的非线性拟合曲线和H.264协议的拟合曲线；
取MPEG2协议的线性量化参数的一个值，在MPEG2协议的线性拟合曲线上找到该值对应的点，再找到该点对应的线性量化步长值，然后根据该线性量化步长值在H.264协议的拟合曲线上找到该值对应的点，再找到该点对应的第二量化参数值，从而建立了线性量化参数的一个值与第二量化参数的一个值的对应关系；
MPEG2协议的线性量化参数的其它值与第二量化参数的对应关系也可通过上述方式实现；
MPEG2协议的非线性量化参数的值与第二量化参数的对应关系可通过MPEG2协议的非线性拟合曲线和H.264协议的拟合曲线203获得。
5.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，MPEG2协议的第一量化步长值包括线性量化步长值和非线性量化步长值；第一量化参数值与第二量化参数值的对应关系为下表所示：
6.一种用于编码格式转化的装置，其特征在于，包括：
关系模块，用于依据量化步长值建立MPEG2协议的第一量化参数值与H.264协议的第二量化参数值的对应关系；其中，每个第一量化参数值均对应一个第二量化参数值；
解码模块，用于依据第一量化参数值对MPEG2协议的编码数据进行解码，得到重建图像数据流，并依据MPEG2协议的编码数据记录数据位置信息和数据位置信息与第一量化参数值的对应关系；
查询模块，用于从解码模块中读取出第一量化参数值和该第一量化参数值对应的数据位置信息，并在第一量化参数值与第二量化参数值的对应关系中查询出与读取出的第一量化参数值对应的第二量化参数值；
编码模块，用于依据查询出的第二量化参数值对重建图像数据流中所述数据位置信息对应的数据进行H.264协议编码。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，关系模块包括：
第一关系子模块，用于获得MPEG2协议中每个第一量化参数值与第一量化步长值的第一对应关系；
第二关系子模块，用于获得H.264协议中每个第二量化参数值与第二量化步长值的第二对应关系；
第三关系子模块，用于建立每个第一量化步长值和与自身距离最近的第二量化步长值的第三对应关系；
第四关系子模块，用于根据第一对应关系、第二对应关系和第三对应关系，建立MPEG2协议的每个第一量化参数值与H.264协议的第二量化参数值的对应关系。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，当有多个第二量化步长值与一个第一量化步长值距离最近时，第三对应关系中的第二量化步长值为多个距离第一量化步长值距离最近的第二量化步长值中步长最大的第二量化步长值。
9.如权利要求6、7或8所述的装置，其特征在于，MPEG2协议的第一量化步长值包括线性量化步长值和非线性量化步长值；
量化参数与量化步长关系由函数表示：FQ＝round(y/q_scale)，y为样本编码值，q_scale为量化步长，FQ为量化后的数值，round为取整函数，取最接近该值的整数值；
根据所述第一对应关系和第二对应关系制成量化参数与量化步长的拟合曲线，横轴表示量化步长的各种取值，纵轴表示量化参数的各种取值，拟合曲线中包括MPEG2协议的线性拟合曲线、MPEG2协议的非线性拟合曲线和H.264协议的拟合曲线；
取MPEG2协议的线性量化参数的一个值，在MPEG2协议的线性拟合曲线上找到该值对应的点，再找到该点对应的线性量化步长值，然后根据该线性量化步长值在H.264协议的拟合曲线上找到该值对应的点，再找到该点对应的第二量化参数值，从而建立了线性量化参数的一个值与第二量化参数的一个值的对应关系；
MPEG2协议的线性量化参数的其它值与第二量化参数的对应关系也可通过上述方式实现；
MPEG2协议的非线性量化参数的值与第二量化参数的对应关系可通过MPEG2协议的非线性拟合曲线和H.264协议的拟合曲线203获得。
10.如权利要求6、7或8所述的装置，其特征在于，MPEG2协议的第一量化步长值包括线性量化步长值和非线性量化步长值；第一量化参数值与第二量化参数值的对应关系为下表所示：
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 214028 national integrated circuit design Park, Changjiang Road, New District, Jiangsu,, Wuxi Patentee after: WUXI ZHONGGAN MICROELECTRONIC CO., LTD. Address before: 214028 national integrated circuit design Park, Changjiang Road, New District, Jiangsu,, Wuxi Patentee before: Wuxi Vimicro Co., Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20150603 Termination date: 20181214 |