CN107613294A - 一种快速跳过hevc中p、b帧帧内预测模式的方法 - Google Patents
一种快速跳过hevc中p、b帧帧内预测模式的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107613294A CN107613294A CN201710946486.1A CN201710946486A CN107613294A CN 107613294 A CN107613294 A CN 107613294A CN 201710946486 A CN201710946486 A CN 201710946486A CN 107613294 A CN107613294 A CN 107613294A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- inter
- satdcost
- sampling
- frame
- intra
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法。它包括如下步骤：对于P、B帧的编码单元，先计算所有帧间预测模式的编码代价，选出代价最小的帧间预测模式作为最优帧间预测模式；对最优帧间预测模式的预测图像和原始图像都进行1/4下采样，然后计算得到SatdCost_inter_ds；获取帧内预测单元的相邻像素进行1/4下采样，然后获得11个帧内预测模式的预测图像，与1/4下采样后的原始图像计算选出最小的SatdCost_intra_ds；最后选择最优预测模式。本发明的有益效果是：显著减少编码时间，不会损失编码质量，平均码率没有增加，编码时间平均节省9.8％。
Description
技术领域
本发明涉及视频编码相关技术领域，尤其是指一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法。
背景技术
HEVC是最新一代的视频编码标准，相比H264，压缩效率可以提升一倍。HEVC采用了很多复杂的技术来实现压缩率的提高，具体来说(1)、HEVC采用了四叉树的分块方式，每个块都称之为编码单元(Coding Unit，CU)，CU最大可到64x64，每个CU都可递归划分成四个子CU，最小CU可到8x8，所以HEVC的块分割方式相比H264要更灵活，块的种类更多。(2)、HEVC对每个CU可以尝试更多的预测模式，每种预测模式对应一种预测单元(Prediction Unit)，预测模式有两类，帧间预测模式(包括Merge&Skip_2Nx2N，Inter_2Nx2N，Inter_2NxN，Inter_Nx2N，Inter_2NxnU，Inter_2NxnD，Inter_nLx2N，Inter_nRx2N，Inter_NxN等)和帧内预测模式(包括Intra_2Nx2N，Intra_NxN)。I帧只能使用帧内预测模式，P、B帧可以使用所有的预测模式。HEVC计算每种模式的编码代价从中选择编码代价最小的预测模式，从而可以达到更高的压缩效果。
HEVC的帧内预测模式相比H264也有了很大的改进：HEVC支持33个方向预测模式和2个非方向预测模式(Planar和DC模式)，而H264中只有8个方向预测模式，所以HEVC的Intra相比H264复杂度要高很多，但同时预测效果更好。
在HEVC的P、B帧中，帧内预测模式也是一种非常重要的预测模式。对于运动序列，由于运动伴随着新场景的出现和旧场景的消失，因此每一帧都会有一些编码单元在其他帧中无法找到匹配的块，对于这样的编码单元，使用帧内预测的预测效果可能会明显好于帧间预测。不过，总体上看，大部分编码单元可以在时域上相邻帧找到匹配块，所以P、B帧中帧内预测选中的比例相对较低。
HEVC根据编码代价来选择每个块的最优预测模式和块的最佳分割方式。编码代价J与编码失真和编码比特数有关：J＝D+lambda*bits，其中D表示编码失真，bits表示编码比特数，lambda是拉格朗日系数，只与编码量化参数QP相关。编码代价的计算涉及重建图像的生成，失真的计算以及编码比特数的估计，这些过程占据了整个编码当中相当可观的计算资源，因此减少编码中编码代价的计算是编码器优化工作中的关键。
在HEVC的参考软件HM中，帧内预测快速算法中使用了SatdCost来进行初步的预测方向的选择。SatdCost是对编码代价J的一种近似估计，采用了简化算法节省编码代价的计算量，SatdCost＝Satd+lambda*bits。具体来说SatdCost中的失真采用的是预测图像和原始图像之间的Satd值(Satd是SumofAbsolute Transformed Difference的缩写，表示的是Hadamard变换后的绝对值的和)，Sad采用了更简单的Hadamard变换，同时不需要进行量化和反变换，计算量大大降低，因此SatdCost相比真正的编码代价，计算复杂度低很多，同时由于SatdCost对编码代价的估计效果较好，对编码质量的损失很小，因此被广泛应用。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种减少编码时间且不损失编码质量的快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法，具体包括如下步骤：
(1)对于P、B帧的编码单元，首先按照正常编码流程先计算所有帧间预测模式的编码代价，选出代价最小的帧间预测模式作为最优帧间预测模式，为P_best_inter；
(2)对最优帧间预测模式P_best_inter的预测图像和原始图像都进行1/4下采样，然后计算SatdCost，得到SatdCost_inter_ds；
(3)获取帧内预测单元的相邻像素进行1/4下采样，然后获得11个帧内预测模式的预测图像，与1/4下采样后的原始图像计算SatdCost，选出最小的，作为SatdCost_intra_ds；
(4)如果SatdCost_intra_ds/SatdCost_inter_ds＞satd_threshold，则不用计算帧内预测单元的编码代价，直接选择P_best_inter作为当前编码单元的最优预测模式，否则需要进一步计算选择最优预测模式。
HEVC在P、B帧的编码过程中，为了保证预测效果，对每个编码单元都需要计算帧内预测模式的编码代价，但从最终各种预测单元选中比例来看，帧内预测被选中的概率很低，换言之，没必要对每个编码单元都尝试帧内预测模式。本方法的创新在于先利用1/4下采样的原始图像和预测图像估算出帧内预测模式的SatdCost，然后利用SatdCost决定是否要计算帧内预测的编码代价。由于Satd的估算是在1/4分辨率上进行的，所以增加的计算量很低，同时由于Satd估算效果很好，因此利用该方法，编码单元可以精准跳过帧内预测模式的计算，不仅可以显著减少编码时间，同时不会损失编码质量。将本方法应用到ArcVideo 265编码器中，测试IPPP编码结构，Preset 5，本方法的平均码率没有增加，编码时间平均节省9.8％。
作为优选，在步骤(1)中，在计算编码代价过程后，将预测单元的预测值和编码比特数都保存下来，最优预测单元亮度分量的预测图像为Prd_best_inter，编码比特数为bits_best_inter。
作为优选，在步骤(2)中，先对原始图像Src和预测图像Prd_best_inter进行1/4下采样，得到下采样后的原始图像Src_ds和下采样后的预测图像Prd_best_inter_ds，然后计算下采样后的原始图像Src_ds和下采样后的预测图像Prd_best_inter_ds之间的Satd值，结果为Satd_best_inter_ds，最后根据公式计算SatdCost_inter_ds。
作为优选，所述的公式为：SatdCost_inter_ds＝Satd_best_inter_ds*16+bits_best_inter*lambda。其中：Satd_best_inter_ds乘以16，是因为1/4下采样后分辨率变成了原图的16分之1，所以Satd需要乘以16才能等同于原图的Satd。
作为优选，在步骤(3)中，获取SatdCost_intra_ds的具体方法如下：
(a)先获取帧内预测单元的相邻像素值，包括预测单元左边列，上方行，和左上角的相邻像素，这些相邻像素作为帧内预测的参考像素用于生成预测值；
(b)对左边列和上方行的相邻像素进行1/4下采样，生成下采样后的参考像素；
(c)利用(b)中下采样后的参考像素，对11个Intra预测方向分别生成预测图像，计算预测图像与1/4下采样原始图像之间的Satd值，获得11个预测方向的SatdCost；
(d)从中选择最小的SatdCost，作为SatdCost_intra_ds。
作为优选，在步骤(c)中，11个Intra预测方向指的是Planar、DC、Angle2、Angle6、Angle10、Angle14、Angle18、Angle22、Angle26、Angle30、Angle34，SatdCost的计算公式如下：SatdCost＝Satd*16+lambda*bits_intra，其中bits_intra指的是帧内预测模式的编码比特数。其中：Sad乘以16，是因为1/4下采样后分辨率变成了原图的16分之1，所以Satd需要乘以16才能等同于原图的Sad。
作为优选，satd_threshold指的是经验阈值，如果SatdCost_intra_ds/SatdCost_inter_ds≤satd_threshold，则计算帧内预测单元的编码代价，与P_best_inter的编码代价进行比较，选择编码代价更小的作为当前编码单元的最优预测模式。其中：经验阈值satd_threshold可以通过经验得到。
本发明的有益效果是：编码单元可以精准跳过帧内预测模式的计算，不仅可以显著减少编码时间，同时不会损失编码质量，本方法的平均码率没有增加，编码时间平均节省9.8％。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。
一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法，具体包括如下步骤：
(1)对于P、B帧的编码单元，首先按照正常编码流程先计算所有帧间预测模式的编码代价，选出代价最小的帧间预测模式作为最优帧间预测模式，为P_best_inter；在计算编码代价过程后，将预测单元的预测值和编码比特数都保存下来，最优预测单元亮度分量的预测图像为Prd_best_inter，编码比特数为bits_best_inter；
(2)对最优帧间预测模式P_best_inter的预测图像和原始图像都进行1/4下采样，然后计算SatdCost，得到SatdCost_inter_ds；具体为：先对原始图像Src和预测图像Prd_best_inter进行1/4下采样，得到下采样后的原始图像Src_ds和下采样后的预测图像Prd_best_inter_ds，然后计算下采样后的原始图像Src_ds和下采样后的预测图像Prd_best_inter_ds之间的Sad值，结果为Satd_best_inter_ds，最后根据公式计算SatdCost_inter_ds，公式为：SatdCost_inter_ds＝Satd_best_inter_ds*16+bits_best_inter*lambda；其中：Satd_best_inter_ds乘以16，是因为1/4下采样后分辨率变成了原图的16分之1，所以Sad需要乘以16才能等同于原图的Sad；
(3)获取帧内预测单元的相邻像素进行1/4下采样，然后获得11个帧内预测模式(Planar、DC、Angle2、Angle6、Angle10、Angle14、Angle18、Angle22、Angle26、Angle30、Angle34)的预测图像，与1/4下采样后的原始图像计算SatdCost，选出最小的，作为SatdCost_intra_ds；具体方法如下：
(a)先获取帧内预测单元的相邻像素值，包括预测单元左边列，上方行，和左上角的相邻像素，这些相邻像素作为帧内预测的参考像素用于生成预测值；
(b)对左边列和上方行的相邻像素进行1/4下采样，生成下采样后的参考像素；
(c)利用(b)中下采样后的参考像素，对11个Intra预测方向(Planar、DC、Angle2、Angle6、Angle10、Angle14、Angle18、Angle22、Angle26、Angle30、Angle34)分别生成预测图像，计算预测图像与1/4下采样原始图像之间的Satd值，获得11个预测方向的SatdCost；SatdCost的计算公式如下：SatdCost＝Satd*16+lambda*bits_intra，其中bits_intra指的是帧内预测模式的编码比特数；另：Satd乘以16，是因为1/4下采样后分辨率变成了原图的16分之1，所以Satd需要乘以16才能等同于原图的Satd；
(d)从中选择最小的SatdCost，作为SatdCost_intra_ds；
(4)如果SatdCost_intra_ds/SatdCost_inter_ds＞satd_threshold，则不用计算帧内预测单元的编码代价，直接选择P_best_inter作为当前编码单元的最优预测模式，否则需要进一步计算选择最优预测模式，即如果SatdCost_intra_ds/SatdCost_inter_ds≤satd_threshold，则计算帧内预测单元的编码代价，与P_best_inter的编码代价进行比较，选择编码代价更小的作为当前编码单元的最优预测模式。其中：satd_threshold指的是经验阈值，可以通过经验得到，satd_threshold的一组可行的经验阈值如下：
将本方法应用到ArcVideo 265编码器中，测试IPPP编码结构，Preset 5，本方法的平均码率没有增加，编码时间平均节省9.8％。该方法已经集成到ArcVideo转码器中，在编码质量保持不变的情况下，节省了编码时间，减少了ArcVideo 265编码器对计算资源的消耗。
Claims (7)
1.一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法，其特征是，具体包括如下步骤：
(1)对于P、B帧的编码单元，首先按照正常编码流程先计算所有帧间预测模式的编码代价，选出代价最小的帧间预测模式作为最优帧间预测模式，为P_best_inter；
(2)对最优帧间预测模式P_best_inter的预测图像和原始图像都进行1/4下采样，然后计算SatdCost，得到SatdCost_inter_ds；
(3)获取帧内预测单元的相邻像素进行1/4下采样，然后获得11个帧内预测模式的预测图像，与1/4下采样后的原始图像计算SatdCost，选出最小的，作为SatdCost_intra_ds；
(4)如果SatdCost_intra_ds/SatdCost_inter_ds＞satd_threshold，则不用计算帧内预测单元的编码代价，直接选择P-best_inter作为当前编码单元的最优预测模式，否则需要进一步计算选择最优预测模式。
2.根据权利要求1所述的一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法，其特征是，在步骤(1)中，在计算编码代价过程后，将预测单元的预测值和编码比特数都保存下来，最优预测单元亮度分量的预测图像为Prd_best_inter，编码比特数为bits_best_inter。
3.根据权利要求2所述的一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法，其特征是，在步骤(2)中，先对原始图像Src和预测图像Prd_best_inter进行1/4下采样，得到下采样后的原始图像Src_ds和下采样后的预测图像Prd_best_inter_ds，然后计算下采样后的原始图像Src_ds和下采样后的预测图像Prd_best_inter_ds之间的Satd值，结果为Satd_best_inter_ds，最后根据公式计算SatdCost_inter_ds。
4.根据权利要求3所述的一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法，其特征是，所述的公式为：SatdCost_inter_ds＝(Satd_best_inter_ds＜＜4)+bits_best_inter*lambda。
5.根据权利要求1所述的一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法，其特征是，在步骤(3)中，获取SatdCost_intra_ds的具体方法如下：
(a)先获取帧内预测单元的相邻像素值，包括预测单元左边列，上方行，和左上角的相邻像素，这些相邻像素作为帧内预测的参考像素用于生成预测值；
(b)对左边列和上方行的相邻像素进行1/4下采样，生成下采样后的参考像素；
(c)利用(b)中下采样后的参考像素，对11个Intra预测方向分别生成预测图像，计算预测图像与1/4下采样原始图像之间的Satd值，获得11个预测方向的SatdCost；
(d)从中选择最小的SatdCost，作为SatdCost_intra_ds。
6.根据权利要求5所述的一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法，其特征是，在步骤(c)中，11个Intra预测方向指的是Planar、DC、Angle2、Angle6、Angle10、Angle14、Angle18、Angle22、Angle26、Angle30、Angle34，SatdCost的计算公式如下：SatdCost＝(Satd＜＜4)+lambda*bits_intra，其中bits_intra指的是帧内预测模式的编码比特数。
7.根据权利要求1所述的一种快速跳过HEVC中P、B帧帧内预测模式的方法，其特征是，在步骤(4)中，satd_threshold指的是经验阈值，如果SatdCost_intra_ds/SatdCost_inter_ds≤satd_threshold，则计算帧内预测单元的编码代价，与P_best_inter的编码代价进行比较，选择编码代价更小的作为当前编码单元的最优预测模式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710946486.1A CN107613294B (zh) | 2017-10-12 | 2017-10-12 | 一种快速跳过hevc中p、b帧帧内预测模式的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710946486.1A CN107613294B (zh) | 2017-10-12 | 2017-10-12 | 一种快速跳过hevc中p、b帧帧内预测模式的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107613294A true CN107613294A (zh) | 2018-01-19 |
| CN107613294B CN107613294B (zh) | 2020-04-07 |
Family
ID=61068603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710946486.1A Active CN107613294B (zh) | 2017-10-12 | 2017-10-12 | 一种快速跳过hevc中p、b帧帧内预测模式的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107613294B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110896481A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-03-20 | 杭州当虹科技股份有限公司 | 一种适用于hevc的快速帧内模式编码方法 |
| WO2020127811A3 (en) * | 2018-12-20 | 2020-08-06 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Intra predictions using linear or affine transforms with neighbouring sample reduction |
| CN114501007A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-05-13 | 杭州当虹科技股份有限公司 | 基于422视频的快速编码方法及编码器 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101198066A (zh) * | 2006-12-04 | 2008-06-11 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种帧间与帧内编码模式的选择方法 |
| CN104754338A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-07-01 | 北京奇艺世纪科技有限公司 | 一种帧内预测模式的选择方法和装置 |
| KR101620596B1 (ko) * | 2014-11-19 | 2016-05-12 | 인하대학교 산학협력단 | 에이치이브이씨 부호화기를 위한 방향성 기반의 고속 인트라 예측 모드 결정 방법 |
| CN106534849A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-03-22 | 杭州当虹科技有限公司 | 一种快速的hevc帧间编码方法 |
-
2017
- 2017-10-12 CN CN201710946486.1A patent/CN107613294B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101198066A (zh) * | 2006-12-04 | 2008-06-11 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种帧间与帧内编码模式的选择方法 |
| KR101620596B1 (ko) * | 2014-11-19 | 2016-05-12 | 인하대학교 산학협력단 | 에이치이브이씨 부호화기를 위한 방향성 기반의 고속 인트라 예측 모드 결정 방법 |
| CN104754338A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-07-01 | 北京奇艺世纪科技有限公司 | 一种帧内预测模式的选择方法和装置 |
| CN106534849A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-03-22 | 杭州当虹科技有限公司 | 一种快速的hevc帧间编码方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020127811A3 (en) * | 2018-12-20 | 2020-08-06 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Intra predictions using linear or affine transforms with neighbouring sample reduction |
| US11503339B2 (en) | 2018-12-20 | 2022-11-15 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Intra predictions using linear or affine transforms with neighbouring sample reduction |
| CN110896481A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-03-20 | 杭州当虹科技股份有限公司 | 一种适用于hevc的快速帧内模式编码方法 |
| CN114501007A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-05-13 | 杭州当虹科技股份有限公司 | 基于422视频的快速编码方法及编码器 |
| CN114501007B (zh) * | 2021-12-20 | 2024-01-09 | 杭州当虹科技股份有限公司 | 基于422视频的快速编码方法及编码器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107613294B (zh) | 2020-04-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102288286B1 (ko) | 인트라 예측 방법 및 그 장치 | |
| JP5782169B2 (ja) | 動画像符号化装置及び動画像符号化方法 | |
| KR101563834B1 (ko) | 화상 복호 장치, 화상 복호 방법, 화상 부호화 장치 및 화상 부호화 방법 | |
| TWI571110B (zh) | 導出運動資訊的方法 | |
| JP2020102855A (ja) | 画像符号化装置、画像符号化方法、画像復号装置および画像復号方法 | |
| JP5551837B2 (ja) | 画像復号装置、画像符号化装置、画像復号方法及び画像符号化方法 | |
| KR20130002284A (ko) | 픽셀 분류에 따른 오프셋 조정을 이용하는 비디오 부호화 방법 및 그 장치, 비디오 복호화 방법 및 그 장치 | |
| KR20130002297A (ko) | 영상의 인트라 예측 부호화, 복호화 방법 및 장치 | |
| KR20130004133A (ko) | 휘도 성분 영상을 이용한 색차 성분 영상의 예측 방법 및 예측 장치 | |
| CN110662078B (zh) | 适用于avs2和hevc的4k/8k超高清编码帧间编码帧快速算法 | |
| JP2019154074A (ja) | 画像符号化装置、動画像復号装置、動画像符号化データ及び記録媒体 | |
| US20130336398A1 (en) | Method and device for intra-prediction | |
| WO2014049981A1 (ja) | 動画像符号化装置、動画像復号装置、動画像符号化方法及び動画像復号方法 | |
| CN107613294A (zh) | 一种快速跳过hevc中p、b帧帧内预测模式的方法 | |
| CN110896481B (zh) | 一种适用于hevc的快速帧内模式编码方法 | |
| CN104954787A (zh) | Hevc帧间预测模式选择方法及装置 | |
| CN109547798B (zh) | 一种快速的hevc帧间模式选择方法 | |
| WO2014049982A1 (ja) | 動画像符号化装置、動画像復号装置、動画像符号化方法及び動画像復号方法 | |
| JP2013098715A (ja) | 動画像符号化装置、動画像復号装置、動画像符号化方法及び動画像復号方法 | |
| JP2013098713A (ja) | 動画像符号化装置、動画像復号装置、動画像符号化方法及び動画像復号方法 | |
| KR102341872B1 (ko) | 영상의 부호화, 복호화 방법 및 장치 | |
| KR20130090857A (ko) | 예측 모드를 이용한 영상 복호화 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 | |
| KR20130090858A (ko) | 예측 모드를 이용한 영상 부호화 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 310000 E, 16 floor, A block, Paradise software garden, 3 West Gate Road, Xihu District, Hangzhou, Zhejiang. Applicant after: Hangzhou Dang Hong Polytron Technologies Inc Address before: 310030, 16 floor, E software, Paradise Software Park, 3 West Gate Road, Xihu District, Hangzhou, Zhejiang. Applicant before: HANGZHOU DANGHONG TECHNOLOGY CO., LTD. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |