CN105791851A - 一种视频压缩、解码方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种视频压缩、解码方法及装置，所述视频压缩方法包括压缩生成双眼中的第一只眼睛的画面的编码帧；计算第二只眼睛的画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据差别信息生成第二只眼睛的画面的编码帧；将第一只眼睛的画面的编码帧与第二只眼睛的画面的编码帧共同保存或传输。本发明可以在保持画面尺寸的情况下极大降低3D视频的数据大小，解决了3D视频画面尺寸与数据大小间的冲突问题，能够在不改变画面尺寸的情况下，将3D视频压缩为更小的视频文件，更有利于网络传输。本发明可用于3D及VR内容的视频存储及网络传输，并可用于云游戏的3D及VR的实时画面传输。

Description

一种视频压缩、解码方法及装置
技术领域
本发明涉及视频编解码技术，尤指一种视频压缩、解码方法及装置。
背景技术
3D、VR(虚拟现实)以及云游戏是目前前沿的视频内容增强手段。VR技术基于3D技术，云游戏是基于游戏画面的视频传输，完全可以提供3D或VR游戏的云端游戏体验。
目前的3D内容使人眼产生3D画面观感可以简单划分为两种方法：
一种是滤光法，即同一副画面通过分光手段使左右眼接收到不同的光线，比如红蓝、红绿、黄蓝等的3D眼镜，以及偏光及偏振技术。
另外一种是分时法，如快门式3D眼镜，即画面刷新速度翻倍，左右眼分别接受奇数和偶数帧。
云游戏技术是将游戏运行在远程服务器上，将游戏的画面抓取出来并压缩后传输到客户端，客户端将游戏画面呈现给用户，同时客户端获取用户的操控设备数据，将用户输入上传到远程服务器并让游戏响应用户的输入行为。云游戏的特点决定了云游戏可以传输3D或VR游戏视频画面。
目前高级的视频压缩技术可以减少视频数据量，在尽量保证体验的基础上降低数据存储和传输过程中的压力，使目前带宽条件下的在线视频播放成为可能。
广为人知的压缩算法可以参考h.264，及更先进的h.265。它们压缩数据采取的方法可以大致描述如下：画面分为I帧，P帧和B帧，I帧可以认为是完整的一副全尺寸画面数据；P帧是差别帧，保存其前一帧(前一个I帧或P帧)的变化数据，可以通过前一帧画面加上当前帧的变化数据计算得到当前帧画面；B帧是双向差别帧，根据前后两帧(I帧或P帧)的画面混合差别计算得到当前帧画面。
目前3D内容的格式大致可分为以下三种：
第一种是双眼看到的画面混合在一起，通过眼镜的滤光效果使双眼看到的画面产生区别，如红蓝格式的3D视频和偏光/偏振视频。
双眼画面混合的方式：观感体验较差，红蓝眼镜视觉疲劳且颜色单调，偏光方式观感虽有提高，但仍需相应技术的眼镜设备支持且无法很好地将左右眼画面再次分离出来。
第二种是左右眼数据分别存储或传输，即内容中同时包含左右眼分离的全尺寸画面。
双眼画面不混合且分别存储或传输：例如分时方式，理论上细节损失最低，但因左右眼数据分离，尺寸完整且画面不混合，存储和传输数据量很大。
第三种是双眼看到的画面同时出现在同一画面，上下或左右分割为两个半幅画面来分别存放每只眼画面，但不混合，播放时再根据需要对视频进行处理，比如分割和缩放，转化为红蓝或偏光效果输出，或转化为快门式输出等，这种主要是左右或上下格式的3D视频，以及左右格式带有画面畸变效果的VR内容。
双眼画面不混合，左右或上下分割：普通3D内容在播放时需要将上下或左右半幅拉伸至全屏并再次混合，因为半幅画面本身在宽或高的方向上损失了一半分辨率，画面细节方面会有受到影响。VR内容通常不需要分割及缩放，直接左右画面对应左右眼，通过透镜投射到眼底成像，但仍受到画面尺寸只有半幅的限制，加上畸变后有效画面占用画面尺寸更低，画面细节方面损失也比较严重。
综上，无论在3D内容的存储和传输上，尤其是在类似云游戏的实时性要求更高的场景中，都需要一种能够在尽可能保证3D观感体验的基础上，降低3D视频数据量的方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种视频压缩、解码方法及装置，能够在保证3D观感体验的基础上，降低3D视频的数据量。
为了达到本发明目的，本发明提供了一种视频压缩方法，应用于3D视频压缩，包括：
压缩生成双眼中的第一只眼睛的画面的编码帧；
计算第二只眼睛的画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据所述差别信息生成第二只眼睛的画面的编码帧；
将所述第一只眼睛的画面的编码帧与所述第二只眼睛的画面的编码帧共同保存或传输。
为了达到本发明目的，本发明还提供了一种视频解码方法，应用于3D视频解码，包括：
解码双眼中的第一只眼睛的画面的编码帧，得到第一只眼睛的画面；
解码第二只眼睛的画面的编码帧，得到第二只眼睛的画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据所述差别信息和第一只眼睛的画面生成第二只眼睛的画面。
为了达到本发明目的，本发明还提供了一种视频压缩装置，应用于3D视频压缩，包括：第一压缩单元、第二压缩单元和输出单元，其中：
所述第一压缩单元，用于压缩生成双眼中的第一只眼睛的画面的编码帧；
所述第二压缩单元，用于计算第二只眼睛的画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据所述差别信息生成第二只眼睛的画面的编码帧；
所述输出单元，用于将所述第一只眼睛的画面的编码帧与所述第二只眼睛的画面的编码帧共同保存或传输。
为了达到本发明目的，本发明还提供了一种视频解码装置，应用于3D视频解码，包括：第一解码单元和第二解码单元，其中：
所述第一解码单元，用于解码双眼中的第一只眼睛的画面的编码帧，得到第一只眼睛的画面；
所述第二解码单元，用于解码第二只眼睛的画面的编码帧，得到第二只眼睛的画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据所述差别信息和第一只眼睛的画面生成第二只眼睛的画面。
与现有技术相比，本发明包括压缩生成双眼中的第一只眼睛的画面的编码帧；计算第二只眼睛的画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据所述差别信息生成第二只眼睛的画面的编码帧；将所述第一只眼睛的画面的编码帧与所述第二只眼睛的画面的编码帧共同保存或传输。本发明可以在保持画面尺寸的情况下极大降低3D视频的数据大小，解决了3D视频画面尺寸与数据大小间的冲突问题，能够在不改变画面尺寸的情况下，将3D视频压缩为更小的视频文件，更有利于网络传输。本发明可用于3D及VR内容的视频存储及网络传输，并可用于云游戏的3D及VR的实时画面传输。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明的视频压缩方法的流程图；
图2为本发明的视频压缩方法中双眼的编码帧的示意图；
图3为本发明的视频解码方法的流程图；
图4为本发明的视频压缩装置的架构图；
图5为本发明的视频解码装置的架构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本申请中涉及的3D视频或3D内容，泛指3D视频、VR视频或用于云游戏的3D及VR实时视频。
请参考图1，本发明的视频压缩方法，包括：
步骤101：压缩生成双眼中的第一只眼睛的画面的编码帧；
本申请中可以采用h.264或h.265等压缩算法生成第一只眼睛的画面的编码帧。第一只眼睛可以是左眼也可以是右眼，则第二只眼睛相应的为右眼或左眼。压缩生成的第一只眼睛的画面的编码帧可以是I帧也可以是P帧。
步骤102：计算第二只眼睛的画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据该计算得到的差别信息生成第二只眼睛的画面的编码帧；
由于3D内容的左眼和右眼的差别始终较小，所以可以利用计算并保存左右眼画面的差别信息的方式生成第二只眼睛的画面的编码帧，这种方式只保存差别信息大大降低了数据量。
第二只眼睛的画面的编码帧为P帧。
步骤103：将第一只眼睛的画面的编码帧与第二只眼睛的画面的编码帧共同保存或传输。
本申请中将两只眼睛的画面的编码帧共同保存或传输最终实现3D内容的显示。
下面对本申请的视频压缩方法的具体流程再做详细说明。
步骤a：首先压缩生成第一只眼睛(如左眼)的一个画面的编码帧(如称为a1帧)；
步骤b：计算第二只眼睛(如右眼)的与a1帧画面相对应的画面相对于a1帧画面的差别信息，并根据该计算得到的差别信息生成第二只眼睛的对应画面的编码帧(如称为b1帧)；
步骤c：计算第一只眼睛的下一帧画面相对于a1帧画面的差别信息，生成第一只眼睛的下一帧画面的编码帧(如称为a2帧)；
步骤d：计算第二只眼睛的与a2帧画面相对应的画面相对于a2帧画面的差别信息，根据该计算得到的差别信息生成第二只眼睛的对应画面的编码帧(如称为b2帧)，并以此类推，直到得到两只眼睛的全部编码帧，完成视频压缩。
本申请提供的视频压缩方法，能够实现在尽可能保证完整的3D观感体验，不缩减画面尺寸的情况下，降低3D视频的数据量，从而降低3D视频文件的容量并在带宽不理想的条件下也能实现双眼完整画面尺寸的3D视频传输。
请参考图2，下面以采用h.264或h.265压缩生成左眼画面的编码帧，并进而生成右眼画面的编码帧为例，对本申请的视频压缩方法进行说明。
目前的视频压缩后会产生I帧和P帧，I帧可以认为是一幅完整的画面，P帧的画面是根据之前的I帧或P帧的画面根据差别信息计算得到的。
步骤一：将根据差别信息计算得到的P帧称为Pa帧，作为左眼数据；
本示例中将通过h.264或h.265压缩生成的编码帧作为双眼中的左眼画面的编码帧。若左眼是I帧，则同理用将左眼I帧称为Ia帧，作为左眼数据。
步骤二：根据当前左眼的画面可计算出右眼相对于左眼的差别数据，生成编码帧称为Pb帧，作为右眼数据；
本示例中每次只需增加右眼相对左眼画面的差别数据，数据压缩效果明显。
步骤三：将左右眼数据一并保存或传输；
步骤四：计算出左眼相对于上一帧画面的差别，作为左眼的当前帧；
步骤五：计算出右眼相对于左眼当前帧画面的差别，作为右眼的当前帧；
步骤六：左右眼数据一并保存或传输；
步骤七：重复上述步骤一～步骤六，得到持续的视频数据。
本方法通过左眼画面数据计算差别信息得到右眼画面数据，在只保存前后帧画面差别进行视频数据压缩的基础上增加了保存左右眼画面差别的第二个维度的压缩，从而实现在双眼均保持完整画面尺寸的前提下大幅削减数据量，使3D视频和VR视频在尽量保持3D观感并消耗更低的资源存储或传输。
如图3所示，本申请还提供了一种视频解码方法，包括：
步骤301：解码双眼中的第一只眼睛的画面的编码帧，得到第一只眼睛的画面；
步骤302：解码第二只眼睛的画面的编码帧，得到第二只眼睛的画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据所述差别信息和第一只眼睛的画面生成第二只眼睛的画面。
下面对本申请的视频解码方法的具体流程再做详细说明。
步骤A：解码第一只眼睛(如左眼)的一个画面的编码帧，得到第一只眼睛的一个画面(如称为n1画面)；
步骤B：相应的解码第二只眼睛(如右眼)的与左眼的n1画面对应的画面的编码帧，得到右眼的对应画面相对于n1画面的差别信息，根据该差别信息和左眼的n1画面生成右眼的对应画面(如称为m1画面)；
步骤C：解码左眼的n1画面之后的下一帧画面(如称为n2画面)的编码帧，得到左眼的n2画面相对于n1画面的差别信息，根据该差别信息和左眼的n1画面生成左眼的n2画面；
步骤D：相应的解码右眼的与n2画面对应的画面(如称为m2画面)的编码帧，得到右眼的m2画面相对于左眼的n2画面的差别信息，根据该差别信息和左眼的n2画面生成右眼的m2画面，并以此类推，直到得到两只眼睛的全部画面，完成视频解码。
如图4所示，本申请还提供了一种视频压缩装置，应用于3D视频压缩，包括：第一压缩单元、第二压缩单元和输出单元，其中：
第一压缩单元，用于压缩生成双眼中的第一只眼睛的画面的编码帧；
第二压缩单元，用于计算第二只眼睛的画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据差别信息生成第二只眼睛的画面的编码帧；
输出单元，用于将第一只眼睛的画面的编码帧与第二只眼睛的画面的编码帧共同保存或传输。
进一步，第一压缩单元压缩生成双眼中的第一只眼睛的画面的编码帧，第二压缩单元计算第二只眼睛的画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据差别信息生成第二只眼睛的画面的编码帧，包括：
第一压缩单元压缩生成第一只眼睛的一个画面的编码帧，第二压缩单元相应的计算第二只眼睛的对应画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，并生成第二只眼睛的画面的编码帧；
第一压缩单元计算第一只眼睛的下一帧画面相对于该第一只眼睛的前一帧画面的差别信息，生成第一只眼睛的下一帧画面的编码帧，第二压缩单元相应的计算第二只眼睛的对应画面相对于第一只眼睛的下一帧画面的差别信息，生成第二只眼睛的下一帧画面的编码帧，并以此类推，直到完成视频压缩。
进一步，第一只眼睛的画面的编码帧为I帧或P帧，第二只眼睛的画面的编码帧为P帧。
如图5所示，本申请还提供了一种视频解码装置，应用于3D视频解码，包括：第一解码单元和第二解码单元，其中：
第一解码单元，用于解码双眼中的第一只眼睛的画面的编码帧，得到第一只眼睛的画面；
第二解码单元，用于解码第二只眼睛的画面的编码帧，得到第二只眼睛的画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据差别信息和第一只眼睛的画面生成第二只眼睛的画面。
进一步，第一解码单元解码双眼中的第一只眼睛的画面的编码帧，得到第一只眼睛的画面，第二解码单元解码第二只眼睛的画面的编码帧，得到第二只眼睛的画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据差别信息和第一只眼睛的画面生成第二只眼睛的画面，包括：
第一解码单元解码第一只眼睛的一个画面的编码帧，得到第一只眼睛的一个画面，第二解码单元相应的解码第二只眼睛的对应画面的编码帧，得到第二只眼睛的对应画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据该差别信息和第一只眼睛的画面生成第二只眼睛的画面；
第一解码单元解码第一只眼睛的下一帧画面的编码帧，得到第一只眼睛的下一帧画面相对于该第一只眼睛的前一帧画面的差别信息，根据该差别信息和第一只眼睛的前一帧画面生成第一只眼睛的下一帧画面，第二解码单元相应的解码第二只眼睛的对应画面的编码帧，得到第二只眼睛的下一帧画面相对于第一只眼睛的下一帧画面的差别信息，根据该差别信息和第一只眼睛的下一帧画面生成第二只眼睛的下一帧画面，并以此类推，直到完成视频解码。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种视频压缩方法，应用于3D视频压缩，其特征在于，包括：
压缩生成双眼中的第一只眼睛的画面的编码帧；
计算第二只眼睛的画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据所述差别信息生成第二只眼睛的画面的编码帧；
将所述第一只眼睛的画面的编码帧与所述第二只眼睛的画面的编码帧共同保存或传输。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压缩生成双眼中的第一只眼睛的画面的编码帧，计算第二只眼睛的画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据所述差别信息生成第二只眼睛的画面的编码帧，包括：
压缩生成第一只眼睛的一个画面的编码帧，相应的计算第二只眼睛的对应画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，并生成第二只眼睛的画面的编码帧；
计算第一只眼睛的下一帧画面相对于该第一只眼睛的前一帧画面的差别信息，生成第一只眼睛的下一帧画面的编码帧，相应的计算第二只眼睛的对应画面相对于第一只眼睛的下一帧画面的差别信息，生成第二只眼睛的下一帧画面的编码帧，并以此类推，直到完成视频压缩。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一只眼睛的画面的编码帧为I帧或P帧，所述第二只眼睛的画面的编码帧为P帧。
4.一种视频解码方法，应用于3D视频解码，其特征在于，包括：
解码双眼中的第一只眼睛的画面的编码帧，得到第一只眼睛的画面；
解码第二只眼睛的画面的编码帧，得到第二只眼睛的画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据所述差别信息和第一只眼睛的画面生成第二只眼睛的画面。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述解码双眼中的第一只眼睛的画面的编码帧，得到第一只眼睛的画面，解码第二只眼睛的画面的编码帧，得到第二只眼睛的画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据所述差别信息和第一只眼睛的画面生成第二只眼睛的画面，包括：
解码第一只眼睛的一个画面的编码帧，得到第一只眼睛的一个画面，相应的解码第二只眼睛的对应画面的编码帧，得到第二只眼睛的对应画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据该差别信息和第一只眼睛的画面生成第二只眼睛的画面；
解码第一只眼睛的下一帧画面的编码帧，得到第一只眼睛的下一帧画面相对于该第一只眼睛的前一帧画面的差别信息，根据该差别信息和第一只眼睛的前一帧画面生成第一只眼睛的下一帧画面，相应的解码第二只眼睛的对应画面的编码帧，得到第二只眼睛的下一帧画面相对于第一只眼睛的下一帧画面的差别信息，根据该差别信息和第一只眼睛的下一帧画面生成第二只眼睛的下一帧画面，并以此类推，直到完成视频解码。
6.一种视频压缩装置，应用于3D视频压缩，其特征在于，包括：第一压缩单元、第二压缩单元和输出单元，其中：
所述第一压缩单元，用于压缩生成双眼中的第一只眼睛的画面的编码帧；
所述第二压缩单元，用于计算第二只眼睛的画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据所述差别信息生成第二只眼睛的画面的编码帧；
所述输出单元，用于将所述第一只眼睛的画面的编码帧与所述第二只眼睛的画面的编码帧共同保存或传输。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一压缩单元压缩生成双眼中的第一只眼睛的画面的编码帧，所述第二压缩单元计算第二只眼睛的画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据所述差别信息生成第二只眼睛的画面的编码帧，包括：
所述第一压缩单元压缩生成第一只眼睛的一个画面的编码帧，所述第二压缩单元相应的计算第二只眼睛的对应画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，并生成第二只眼睛的画面的编码帧；
所述第一压缩单元计算第一只眼睛的下一帧画面相对于该第一只眼睛的前一帧画面的差别信息，生成第一只眼睛的下一帧画面的编码帧，所述第二压缩单元相应的计算第二只眼睛的对应画面相对于第一只眼睛的下一帧画面的差别信息，生成第二只眼睛的下一帧画面的编码帧，并以此类推，直到完成视频压缩。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述第一只眼睛的画面的编码帧为I帧或P帧，所述第二只眼睛的画面的编码帧为P帧。
9.一种视频解码装置，应用于3D视频解码，其特征在于，包括：第一解码单元和第二解码单元，其中：
所述第一解码单元，用于解码双眼中的第一只眼睛的画面的编码帧，得到第一只眼睛的画面；
所述第二解码单元，用于解码第二只眼睛的画面的编码帧，得到第二只眼睛的画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据所述差别信息和第一只眼睛的画面生成第二只眼睛的画面。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一解码单元解码双眼中的第一只眼睛的画面的编码帧，得到第一只眼睛的画面，所述第二解码单元解码第二只眼睛的画面的编码帧，得到第二只眼睛的画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据所述差别信息和第一只眼睛的画面生成第二只眼睛的画面，包括：
所述第一解码单元解码第一只眼睛的一个画面的编码帧，得到第一只眼睛的一个画面，所述第二解码单元相应的解码第二只眼睛的对应画面的编码帧，得到第二只眼睛的对应画面相对于第一只眼睛的画面的差别信息，根据该差别信息和第一只眼睛的画面生成第二只眼睛的画面；
所述第一解码单元解码第一只眼睛的下一帧画面的编码帧，得到第一只眼睛的下一帧画面相对于该第一只眼睛的前一帧画面的差别信息，根据该差别信息和第一只眼睛的前一帧画面生成第一只眼睛的下一帧画面，所述第二解码单元相应的解码第二只眼睛的对应画面的编码帧，得到第二只眼睛的下一帧画面相对于第一只眼睛的下一帧画面的差别信息，根据该差别信息和第一只眼睛的下一帧画面生成第二只眼睛的下一帧画面，并以此类推，直到完成视频解码。
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