CN104581173A - 软解码验证模型平台 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种软解码验证模型平台，所述软解码验证模型平台包括依次连接的视频源存储器、模数转换模块、编码模块、压缩模块、软解码模块，图像、视频捕捉设备作为视频源输入并存储在视频源存储器中，视频源数据经过模数转换发送给编码模块，利用编码模块对视频源数据进行编码处理后，压缩模块对编码处理后的视频源数据压缩后通过UDP协议通道传输到软解码模块进行解码并实时显示输出。本发明在不损失视频质量的前提下极大的提高视频传输效率，满足对高清视频的窄带传输的需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种模型平台，具体地，涉及一种软解码验证模型平台。
背景技术
随着以视频为核心的多媒体通信不断发展，视频应用逐步向更高清晰度、更高质量方向发展，同时大量数字视频压缩算法的不断涌现令对视频传输和存储的效率要求越来越高。因此进一步提高视频压缩编码效率的需求仍旧很迫切，而目前普遍采用的H.264视频压缩标准的局限性日益显现出来。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种软解码验证模型平台，其在不损失视频质量的前提下极大的提高视频传输效率，满足对高清视频的窄带传输的需求。
根据本发明的一个方面，提供一种软解码验证模型平台，其特征在于，所述软解码验证模型平台包括依次连接的视频源存储器、模数转换模块、编码模块、压缩模块、软解码模块，图像、视频捕捉设备作为视频源输入并存储在视频源存储器中，视频源数据经过模数转换发送给编码模块，利用编码模块对视频源数据进行编码处理后，压缩模块对编码处理后的视频源数据压缩后通过UDP协议通道传输到软解码模块进行解码并实时显示输出。
优选地，所述软解码模块釆用的是HM9.0中的视频解码部分，编译成动态链接库文件。
优选地，所述软解码验证模型平台采用H.265视频压缩标准。
优选地，所述编码模块包括：
分块处理单元，用于将输入图像划分为互不重叠的块；
帧内预测单元，用于利用图像的空间相关性，采用基于块的帧内预测方法，用相邻块重构像素对当前块进行帧内预测，从相邻块的运动矢量中选择预测运动矢量，传输原始值与预测值的差值；
帧间预测单元，用于利用视频序列相邻帧之间的相关性，通过运动估计和运动补偿预测的编码方法来消除视频信息中的时间冗余，对得到的预测差值信息进行编码；
DCT变换单元，用于将图像的时域信号转换成频域信号，图像的频域信号能量大部分集中在低频区域；
量化单元，用于在不降低视觉效果的前提下，保留图像的必要细节，根据图像的动态范围大小确定量化参数，减小图像编码长度；
第一反量化单元，用于解决变换量化编码而产生量化失真导致的块效应问题；
第二反变换单元，用于DCT变换的逆变换操作；
第一去块滤波器单元，用于为提高图像的主观质量和编码性能而对图像进行的去块效应操作；
第一采样点自适应偏移单元，用于对每个亚区域去块滤波后的重构像素进行自适应补偿，进一步减少重构图像的失真；
第一运动补偿单元，用于减少图像序列中的空域冗余，也可以用来进行去交织操作；
第一熵编码单元，进行熵编码，最终得到压缩比特流。
优选地，所述软解码模块包括：
第二熵解码单元，用于从输入码流中提取二进制压缩数据然后把他们转换为原始的语法元素；
第二反量化单元，用于解决变换量化编码而产生量化失真导致的块效应问题；
第二反变换单元，用于DCT变换的逆变换操作；
帧预测单元，用于利用图像的空间相关性，采用基于块的帧内预测方法，用相邻块重构像素对当前块进行帧内预测，从相邻块的运动矢量中选择预测运动矢量，传输原始值与预测值的差值；
第二运动补偿单元，用于减少图像序列中的空域冗余，也可以用来进行去交织操作；
第二去块滤波器单元，用于为提高图像的主观质量和编码性能而对图像进行的去块效应操作；
第二采样点自适应偏移单元，用于对每个亚区域去块滤波后的重构像素进行自适应补偿。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明在不损失视频质量的前提下极大的提高视频传输效率，满足对高清视频的窄带传输的需求。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明软解码验证模型平台的原理框图。
图2为编码模块的原理框图。
图3为软解码模块的原理框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明软解码验证模型平台包括依次连接的视频源存储器、模数转换模块、编码模块、压缩模块、软解码模块，图像、视频捕捉设备作为视频源输入并存储在视频源存储器中，视频源数据经过模数转换发送给编码模块，利用编码模块对视频源数据进行编码处理后，压缩模块对编码处理后的视频源数据压缩后通过UDP协议通道传输到软解码模块进行解码并实时显示输出。软解码模块釆用的是HM9.0中的视频解码部分，编译成动态链接库文件，方便用户调用库接口函数进行视频解码处理。解码过程中使用了多线程技术和FIFO技术进行数据的同步管理方式。同时，为了图像显示的流畅无画面撕裂，使用了DirectDraw中的Overlay技术。
本发明软解码验证模型平台采用H.265视频压缩标准，H.265标准是ITU－T VCEG继H.264之后所制定的新的视频编码标准。H.265标准围绕着现有的视频编码标准H.264，保留原来的某些技术，同时对一些相关的技术加以改进。与H.264相比，H.265的最大不同是可以在维持画质基本不变的前提下，让数据传输带宽减少至H.264的一半。并具有灵活的编码结构和块结构、采样点自适应偏移、并行化设计等特性，其最高支持7680×4320的分辨率，因此，2160P甚至更高级别的超高清视频同样可以通过H.265格式进行编码。此项技术有效解决了高清视频窄带传输的问题，为使用有限的带宽资源传输高清图像画面提供极大的帮助。
两种视频编码H.265与H.264效果比较：在此主要就编码效率和编码速度两方面做详细对比，而评价编码效率的两个关键参数是编码码率和PSNR，具体如下：首先，对于具体的视频序列，在此使用两种编码方案，分别在四个不同情况的QP下进行编码，得到码率和PSNR。然后，分别在两种不同的编码方案情况下下，通过四个不同的QP码率和PSNR，各拟合出一条码率和PSNR的函数曲线。最后，通过两条拟合曲线差值的积分，在整个编码码率的跨度上，得到PSNR值的变化量BD-PSNR(用dB表示)，在整个PSNR值的跨度上，得到编码码率的变化率BD-RATE(用百分率表示)。在实时编解码器的应用中，通常选用P帧的编码方式，在此选用的就是在IPPPP编码类型下H.265和H.264的性能比较。我们选择JM11.0和HM9.0版本的编解码库作为研究对象。分析了JM11.0编出的H.264码流和HM9.0编出的H.265码流两者在相同QP下的码率、PSNR对比，以及编码码率的变化率BD-RATE和PSNR变化量BD-PSNR。同时，对比了两者的解码核应用到本文实现的软件解码显示平台后解码速度情况。JM11.0编码档次配置为highprofile，HM9.0编码档次配置为main。选择的测试序列主要选择了H.265几个不同分辨率下的标准序列。序列的性能分析结果如表1所示：
表1
综合以上实验数据得出以下结论：(1)编码压缩效率相对于高档次H.264AVC更高，HEVC/H.265在视频质量相同的情况下，比特率降低50％。(2)支持帧速率在20至50倾每秒的视频图像编解码，能支持高达150fps秒的帧速率。(3)能满足时下流行的高分辨率、超高分辨率的视频图像格式要求。
编码模块主要由分块处理单元、帧内预测单元、帧间预测单元、量化和转换单元、去块滤波器单元、熵编码单元等部分组成。其采用了大尺寸四叉树块分块结构、多角度帧内预测技术、运动估计融合技术、高精度运动补偿技术以及采样点自适应偏移。
参照图2，示出了本发明软解码验证模型平台中编码模块的结构框图，编码模块包括：
分块处理单元201，用于将输入图像划分为互不重叠的块；
帧内预测单元202，用于利用图像的空间相关性，采用基于块的帧内预测方法，用相邻块重构像素对当前块进行帧内预测，从相邻块的运动矢量中选择预测运动矢量，传输原始值与预测值的差值；
帧间预测单元203，用于利用视频序列相邻帧之间的相关性，通过运动估计和运动补偿预测的编码方法来消除视频信息中的时间冗余，对得到的预测差值信息进行编码；
DCT(Discrete Cosine Transform，离散余弦变换)变换单元204，用于将图像的时域信号转换成频域信号，图像的频域信号能量大部分集中在低频区域；
量化单元205，用于在不降低视觉效果的前提下，保留图像的必要细节，根据图像的动态范围大小确定量化参数，减小图像编码长度；
第一反量化单元206，用于解决变换量化编码而产生量化失真导致的块效应问题；
第二反变换单元207，用于DCT变换的逆变换操作；
第一去块滤波器单元208，用于为提高图像的主观质量和编码性能而对图像进行的去块效应操作；
第一采样点自适应偏移(SAO)单元209，用于对每个亚区域去块滤波后的重构像素进行自适应补偿，进一步减少重构图像的失真；
第一运动补偿单元210，用于减少图像序列中的空域冗余，也可以用来进行去交织操作；
第一熵编码单元211，进行熵编码，最终得到压缩比特流。
下面对所述系统编码模块的工作过程及工作原理进行详细的描述：
编码模块的具体过程如下：分块处理单元201将输入图像划分为互不重叠的块；利用空间相关性以及时间相关性，采用帧内预测单元202或帧间预测单元203去除冗余信息得到预测图像块；预测图像块和原始图像块进行差值，取得预测残差块；利用DCT变换单元204及量化单元205对预测残差块进行DCT变换和量化，获得量化的DCT系数；对量化后的DCT系数经过第一熵编码单元211进行熵编码，最终得到压缩比特流。由于在基于块的预测变换编码系统中，变换系数量化过程引入的误差会造成解码恢复图像信息的损失，使用去块滤波器单元208及采样点自适应偏移(SAO)单元209可以抑制量化噪声，改善图像恢复质量。通过运动补偿单元210可以进一步减少重构图像的失真。
软解码模块主要由熵解码器单元、反量化单元、反变换单元、帧预测单元、环路滤波单元等部分组成。
参照图3，示出了本发明软解码验证模型平台中软解码模块的结构框图，软解码模块包括：
第二熵解码单元301，用于从输入码流中提取二进制压缩数据然后把他们转换为原始的语法元素；
第二反量化单元302，用于解决变换量化编码而产生量化失真导致的块效应问题；
第二反变换单元303，用于DCT变换的逆变换操作；
帧预测单元304，用于利用图像的空间相关性，采用基于块的帧内预测方法，用相邻块重构像素对当前块进行帧内预测，从相邻块的运动矢量中选择预测运动矢量，传输原始值与预测值的差值；
第二运动补偿单元305，用于减少图像序列中的空域冗余，也可以用来进行去交织操作；
第二去块滤波器单元306，用于为提高图像的主观质量和编码性能而对图像进行的去块效应操作；
第二采样点自适应偏移(SAO)单元307，用于对每个亚区域去块滤波后的重构像素进行自适应补偿，进一步减少重构图像的失真。
下面对所述系统解码模块的工作过程及工作原理进行详细的描述：
第二熵解码单元301接收到压缩的H.265码流后先对码流进行熵解码，获得一系列量化系数；这些系数经过第二反量化单元302和第二反变换单元303后得到残差数据；帧预测单元304和第二运动补偿单元305使用从码流中解码得到的头信息创建一个预测块，预测块与残差数据求和即得图像块数据；然后使每个图像块数据通过第二去块滤波器单元306、第二采样点自适应偏移(SAO)单元307，最终得到输出的解码图像。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (5)
1.一种软解码验证模型平台，其特征在于，所述软解码验证模型平台包括依次连接的视频源存储器、模数转换模块、编码模块、压缩模块、软解码模块，图像、视频捕捉设备作为视频源输入并存储在视频源存储器中，视频源数据经过模数转换发送给编码模块，利用编码模块对视频源数据进行编码处理后，压缩模块对编码处理后的视频源数据压缩后通过UDP协议通道传输到软解码模块进行解码并实时显示输出。
2.根据权利要求1所述的软解码验证模型平台，其特征在于，所述软解码模块釆用的是HM9.0中的视频解码部分，编译成动态链接库文件。
3.根据权利要求1所述的软解码验证模型平台，其特征在于，所述软解码验证模型平台采用H.265视频压缩标准。
4.根据权利要求1所述的软解码验证模型平台，其特征在于，所述编码模块包括：
分块处理单元，用于将输入图像划分为互不重叠的块；
帧内预测单元，用于利用图像的空间相关性，采用基于块的帧内预测方法，用相邻块重构像素对当前块进行帧内预测，从相邻块的运动矢量中选择预测运动矢量，传输原始值与预测值的差值；
帧间预测单元，用于利用视频序列相邻帧之间的相关性，通过运动估计和运动补偿预测的编码方法来消除视频信息中的时间冗余，对得到的预测差值信息进行编码；
DCT变换单元，用于将图像的时域信号转换成频域信号，图像的频域信号能量大部分集中在低频区域；
量化单元，用于在不降低视觉效果的前提下，保留图像的必要细节，根据图像的动态范围大小确定量化参数，减小图像编码长度；
第一反量化单元，用于解决变换量化编码而产生量化失真导致的块效应问题；
第二反变换单元，用于DCT变换的逆变换操作；
第一去块滤波器单元，用于为提高图像的主观质量和编码性能而对图像进行的去块效应操作；
第一采样点自适应偏移单元，用于对每个亚区域去块滤波后的重构像素进行自适应补偿，进一步减少重构图像的失真；
第一运动补偿单元，用于减少图像序列中的空域冗余，也可以用来进行去交织操作；
第一熵编码单元，进行熵编码，最终得到压缩比特流。
5.根据权利要求1所述的软解码验证模型平台，其特征在于，所述软解码模块包括：
第二熵解码单元，用于从输入码流中提取二进制压缩数据然后把他们转换为原始的语法元素；
第二反量化单元，用于解决变换量化编码而产生量化失真导致的块效应问题；
第二反变换单元，用于DCT变换的逆变换操作；
帧预测单元，用于利用图像的空间相关性，采用基于块的帧内预测方法，用相邻块重构像素对当前块进行帧内预测，从相邻块的运动矢量中选择预测运动矢量，传输原始值与预测值的差值；
第二运动补偿单元，用于减少图像序列中的空域冗余，也可以用来进行去交织操作；
第二去块滤波器单元，用于为提高图像的主观质量和编码性能而对图像进行的去块效应操作；
第二采样点自适应偏移单元，用于对每个亚区域去块滤波后的重构像素进行自适应补偿。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150429 |