CN109068133B - 视频解码方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种视频解码方法及装置，涉及视频处理技术领域。待解码视频包括关键视频帧和非关键视频帧，所述方法包括：将待解码视频中的关键视频帧和非关键视频帧进行解码，得到待解码视频的解码图像；其中，当非关键视频帧中的帧内编码块没有使用帧内预测编码，或非关键视频帧中存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块时，对非关键视频帧中满足上述条件的帧间编码块按照隔行帧间参考的方式进行解码。该视频解码方法无需丢弃不被参考的非关键视频帧，视频帧速率无损失，且由于存在视觉心理模型的原理，观看视频的主观体验也不会明显降低。进一步，采取隔行帧间参考的方式，使得解码时需要访问的数据量降低近一半，从而明显提升了解码速度。

Description

视频解码方法及装置
技术领域
本申请涉及视频处理技术领域，具体而言，涉及一种视频解码方法及装置。
背景技术
视频编码序列中存在有5种帧类型，分别是I帧(帧内编码)、P帧(前向预测编码)、B帧(双向预测编码)，以及非关键帧p帧(前向预测编码)和b帧(双向预测编码)。
现有技术中的视频快速解码方案通常会将不被参考的非关键帧丢弃，以实现快速解码，但是往往会使得视频输出的帧速率有严重损失，导致主观体验上视频有卡顿。如若不丢弃不被参考的非关键视频帧，又会因为数据量较大使得解码速度较低。
因此，现有技术中并没有一种可行的视频解码方法，能够能够明显提升解码速度，且使得视频输出帧速率无损、主观体验更好。
发明内容
本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种视频解码方法及装置，能够明显提升解码速度，且使得视频输出帧速率无损、主观体验更好。
第一方面，本申请提供一种视频解码方法，用于对待解码视频进行解码，待解码视频包括关键视频帧和非关键视频帧，非关键视频帧位于相邻的关键视频帧之间，方法包括：
将待解码视频中的关键视频帧和非关键视频帧进行解码，得到待解码视频的解码图像；
其中，当非关键视频帧中的帧内编码块没有使用帧内预测编码，或非关键视频帧中存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块时，对非关键视频帧中满足上述条件的帧间编码块按照隔行帧间参考的方式进行解码。
可选的，在本申请中，非关键视频帧中存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块，包括：
非关键视频帧中的帧内编码块使用帧内预测编码，但是未使用帧间编码块作为参考对象，或
非关键视频帧中的帧内编码块使用帧内预测编码，但是存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块。
在一个实施例中，当非关键视频帧中的帧内编码块使用帧内预测编码，但是存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块时，方法还包括：
使用帧间预测推迟解码技术对非关键视频帧进行解码。
在一个实施例中，隔行帧间参考的方式包括：按照奇数行参考或按偶数行参考。
可选地，在本申请一个实施例中，待解码视频的编码标准包括：MPEG-2标准、H.264/AVC标准和H.265/HEVC标准的任一种。
第二方面，本申请还提供一种视频解码装置，包括：关键视频帧解码模块和非关键视频帧解码模块；
关键视频帧解码模块用于将待解码视频中的关键视频帧进行解码，得到关键视频帧的解码图像；
非关键视频帧解码模块用于将待解码视频中的非关键视频帧进行解码，得到非关键视频帧的解码图像；
其中，当非关键视频帧中的帧内编码块没有使用帧内预测编码，或非关键视频帧中存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块时，非关键视频帧解码模块用于对满足上述条件的帧间编码块按照隔行帧间参考的方式进行解码。
在一个实施例中，非关键视频帧中的帧内编码块使用帧内预测编码，但是未使用帧间编码块作为参考对象时，非关键视频帧解码模块用于对非关键视频帧中的帧间编码块按照隔行帧间参考的方式进行解码。
在一个实施例中，非关键视频帧中的帧内编码块使用帧内预测编码，但是非关键视频帧中存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块时，非关键视频帧解码模块用于对没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块按照隔行帧间参考的方式进行解码。
可选地，在一个实施例中，当非关键视频帧中的帧内编码块使用帧内预测编码，但是非关键视频帧中存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块时，非关键视频帧解码模块用于使用帧间预测推迟解码技术对非关键视频帧进行解码。
在一个实施例中，当非关键视频帧中的帧内编码块没有使用帧内预测编码，或非关键视频帧中存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块时，非关键视频帧解码模块用于对满足上述条件的帧间编码块按照隔奇数行帧间参考，或隔偶数行帧间参考的的方式进行解码。
相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：
本申请提供的视频解码方法及装置，基于人类视觉心理模型原理，用于对待解码视频中的关键视频帧和非关键视频帧进行解码，得到待解码视频的解码图像，由于不用丢弃非关键视频帧，从而可以使得待解码视频的视频帧速率无损失，而人类视觉心理模型原理还可以保证观看者的主观体验。
另外，本申请提供的视频解码方法及装置，通过当非关键视频帧中帧内编码块没有使用帧内预测编码，或非关键视频帧中存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块时，对非关键视频帧中满足上述条件的帧间编码块按照隔行帧间参考的方式进行解码，使得需要访问的数据块数量降低了一半，同时运算量也降低了一半，从而能够明显提升对待解码视频的解码速度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请第一实施例提供的电子设备结构示意图；
图2为本申请实施例提供的隔行帧间参考方式示意图；
图3为本申请第二实施例提供的帧间预测推迟解码技术示意图；
图4为本申请第三实施例提供的视频解码装置模块图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
第一实施例：
如图1所示，本实施例提供一种电子设备，包括：视频解码装置110、存储器120、处理器130和数据接收单元140；其中，存储器120、处理器130及数据接收单元140的各元件之间直接或间接地电性连接。可选地，这些元件相互之间通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。
具体地，视频解码装置110为可以软件或固件(fireware)的形式存储于存储器120中的软件功能模块(如可执行的程序等)。处理器130用于从存储器120中调取可执行模块并执行，例如，调取上述视频解码装置110软件功能模块等。数据接收单元140与其他设备连接，用于接收其他设备发送的数据信息并发送到处理器130进行处理。
可选地，在本申请实施例中，存储器120包括但不限于：随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable ProgrammableRead-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable ProgrammableRead-Only Memory，EEPROM)等。
另外，在本申请实施例中，电子设备或其他设备可以是电脑、手机等用户终端。而数据接收单元140与其他设备的连接方式可以是通过网络建立的通信连接，也可以是通过通讯总线或信号线实现的电性连接，本申请对此不做特别限定。
应当理解的是，图1所示的结构仅仅本申请实施例所提供的电子设备结构示意图，该电子设备还可以包括其他更多或更少的组件，或具有与图1所示不同的配置。
另外，本申请实施例还提供一种应用于图1中电子设备的视频解码方法，在本申请实施例中，待解码视频包括关键视频帧和非关键视频帧，非关键视频帧位于相邻的关键视频帧之间。其中，关键视频帧包括被参考的I帧(帧内编码)、P帧(前向预测编码)和B帧(双向预测编码)；非关键视频帧包括不被参考的p帧(前向预测编码)和b帧(双向预测编码)。
所述视频解码方法包括：将待解码视频中的关键视频帧和非关键视频帧进行解码，得到待解码视频的解码图像；其中，当非关键视频帧中的帧内编码块没有使用帧内预测编码，或非关键视频帧中存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块时，对非关键视频帧中满足上述条件的帧间编码块按照隔行帧间参考的方式进行解码。
具体地，由于当非关键视频帧中的帧内编码块没有使用帧内预测编码，不存在对帧间编码块的依赖，因此，对帧间编码快按照隔行帧间参考的方式进行解码则不会影响到解码后的视频输出；同样，当非关键视频帧中存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块时，也不存在帧间依赖，因此，对没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块按照隔行帧间参考的方式进行解码，也不会影响解码后的视频输出。
本申请实施例提供的上述视频解码方法，无需丢弃不被参考的非关键视频帧，因此，视频帧速率无损失。另外，由于存在视觉心理模型的原理，观看视频的主观体验也不会明显降低。进一步，采取隔行帧间参考的方式对不被帧内编码块参考的帧间编码块进行解码，可以产生垂直分辨率降低一倍的编码块，使得解码时需要访问的数据量降低近一半，也即降低一半的运算量，从而明显提升了解码速度。
具体地，在对关键视频帧进行解码的时候，应当完成熵解码、帧内预测、帧间预测、编码块变换、以及滤波等过程。而对不被参考的非关键帧进行解码时，应当完成熵解码、帧内预测、以及编码块变换等过程。
可选地，如图2所示，在本申请实施例中，上述隔行帧间参考可以是按照0、2、4、6等偶数行参考，而跳过1、3、5、7等奇数行；也可以是按照奇数行而跳过偶数行参考，其效果完全等价，本申请在此不做特别限定。
第二实施例：
本实施例提供一种视频解码方法，在上述第一实施例所述方法的基础上，非关键视频帧中的帧内编码块没有使用帧内预测编码，或非关键视频帧中存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块，具体包括如下情况：
1)非关键视频帧中的帧内编码块没有使用帧内预测编码；
2)非关键视频帧中的帧内编码块使用帧内预测编码，但是未使用帧间编码块作为参考对象；
3)非关键视频帧中的帧内编码块使用帧内预测编码，但是存在有未被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块。
在上述第一种情况下，例如，当待解码视频按照MPEG(MovingPicture ExpertsGroup，动态图像专家组)2标准进行编码时，不存在帧内预测编码方式，因此可直接对非关键视频帧中的帧间编码块按照隔行帧间参考的方式进行解码，以提升解码速度。
在上述第二种情况下，例如，当待解码视频按照H.264/AVC(Advanced VideoCoding，高级视频编码)标准或H.265/HEVC(High Efficiency Video Coding，高效视频编码)标准进行编码时，由于H.264/AVC标准或H.265/HEVC标准中都规定了限制帧内预测方式，避免帧内编码块对帧间编码块依赖的开关，因此可以通过设定编码器参数，使得编码器输出视频符合按照隔行帧间参考的方式进行解码的条件以提升解码速度。
在上述第三种情况下，该视频解码方法还包括：使用帧间预测推迟解码技术对非关键视频帧进行解码，当帧间编码块被用来作为帧内参考时，对其按照对关键视频帧的解码方式进行解码，避免帧内预测获取到无效数据；当帧间编码块没有被帧内编码块作为参考对象时，对其按照隔行帧间参考的方式进行解码，以提升解码速度。
具体地，如图3所示，当熵解码过程进行到编码块A的时候，才能获得编码块B、C、D和E是否被帧内参考的信息。因此，在熵解码过程执行到编码块A的时候，帧间参考编码块解码指针不能越过编码块B。编码块F如果是帧间编码块，其是否被帧内参考的信息已经被解码，因此编码块F此时可以解码，如果不被帧内参考，则可以按照隔行帧间参考的方式对其进行解码。若编码块F是帧内编码块则不受此限制，指针可以越过编码块B继续解码。
第三实施例：
如图4所示，本实施例提供一种视频解码装置110，包括：关键视频帧解码模块111和非关键视频帧解码模块112；关键视频帧解码模块111用于将待解码视频中的关键视频帧进行解码，得到关键视频帧的解码图像；非关键视频帧解码模块112用于将待解码视频中的非关键视频帧进行解码，得到非关键视频帧的解码图像。
其中，当非关键视频帧中的帧内编码块没有使用帧内预测编码，或非关键视频帧中存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块时，非关键视频帧解码模块112用于对满足上述条件的帧间编码块按照隔行帧间参考的方式进行解码。
可选地，在本申请实施例中，当非关键视频帧中的帧内编码块使用帧内预测编码，但是非关键视频帧中存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块时，非关键视频帧解码模块112用于对非关键视频帧中没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块按照隔行帧间参考的方式进行解码。
可选地，在本申请实施例中，当非关键视频帧中的的帧内编码块使用帧内预测编码，但是非关键视频帧中存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块时，非关键视频帧解码模块112用于使用帧间预测推迟解码技术对非关键视频帧进行解码。
可选地，在本申请实施例中，当非关键视频帧中的帧内编码块没有使用帧内预测编码，或非关键视频帧中存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块时，非关键视频帧解码模块112用于对满足上述条件的帧间编码块按照隔奇数行帧间参考，或隔偶数行帧间参考的的方式进行解码。
如果上述功能以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得电子设备执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分功能。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
可选地，通过上述视频解码方法对待解码视频进行解码后，还可以在解码视频输出前使用拉伸或超分辨率等方法，将垂直分辨率减半的非关键视频帧图像复原为全分辨率的图像；也可以在待解码视频在其他显示设备中进行显示的时候进行处理，本申请同样在此不作限定。
综上所述，本申请提供的视频解码方法，及视频解码装置110，基于人类视觉心理模型原理，用于对待解码视频中的关键视频帧和非关键视频帧进行解码，得到待解码视频的解码图像，由于不用丢弃非关键视频帧，从而可以使得待解码视频的视频帧速率无损失，而人类视觉心理模型原理还可以保证观看者的主观体验。另外，通过当非关键视频帧中的帧内编码块没有使用帧内预测编码，或非关键视频帧中存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块时，对非关键视频帧中满足上述条件的帧间编码块按照隔行帧间参考的方式进行解码，使得需要访问的数据块数量降低了一半，同时运算量也降低了一半，从而能够明显提升对待解码视频的解码速度，还可以降低设备的解码功耗等。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种视频解码方法，其特征在于，待解码视频包括关键视频帧和非关键视频帧，所述非关键视频帧为相邻的关键视频帧之间，不被参考的视频帧，所述方法包括：
将待解码视频中的关键视频帧和非关键视频帧进行解码，得到待解码视频的解码图像；
其中，当所述非关键视频帧中的帧内编码块没有使用帧内预测编码，不存在对帧间编码块的依赖时，或所述非关键视频帧中存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块时，对所述非关键视频帧中满足上述条件的帧间编码块按照隔行帧间参考的方式进行解码；
所述非关键视频帧中的帧内编码块使用帧内预测编码，或所述非关键视频帧中的帧内编码块使用帧间编码；
所述帧间编码块为使用帧间预测的编码块；
所述隔行帧间参考的方式为隔行读取运动向量指向的被参考编码块的行数据的方式。
2.根据权利要求1所述的视频解码方法，其特征在于，所述非关键视频帧中存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块，包括：
所述非关键视频帧中的帧内编码块使用帧内预测编码，但是未使用帧间编码块作为参考对象，或
所述非关键视频帧中的帧内编码块使用帧内预测编码，但是存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块。
3.根据权利要求2所述的视频解码方法，其特征在于，当所述非关键视频帧中的帧内编码块使用帧内预测编码，但是存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块时，所述方法还包括：
使用帧间预测推迟解码技术对所述非关键视频帧进行解码。
4.根据权利要求1-3任一项所述的视频解码方法，其特征在于，所述隔行帧间参考的方式包括：按照奇数行参考或按偶数行参考。
5.根据权利要求1或2所述的视频解码方法，其特征在于，所述待解码视频的编码标准包括：MPEG-2标准、H.264/AVC标准和H.265/HEVC标准的任一种。
6.一种视频解码装置，其特征在于，包括：关键视频帧解码模块和非关键视频帧解码模块；
所述关键视频帧解码模块用于将待解码视频中的关键视频帧进行解码，得到关键视频帧的解码图像；
所述非关键视频帧解码模块用于将待解码视频中的非关键视频帧进行解码，得到非关键视频帧的解码图像；
其中，当所述非关键视频帧中的帧内编码块没有使用帧内预测编码，不存在对帧间编码块的依赖时，或所述非关键视频帧中存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块时，所述非关键视频帧解码模块用于对满足上述条件的帧间编码块按照隔行帧间参考的方式进行解码；
所述非关键视频帧中的帧内编码块使用帧内预测编码，或所述非关键视频帧中的帧内编码块使用帧间编码；
所述帧间编码块为使用帧间预测的编码块；
所述隔行帧间参考的方式为隔行读取运动向量指向的被参考编码块的行数据的方式。
7.根据权利要求6所述的视频解码装置，其特征在于，所述非关键视频帧中的帧内编码块使用帧内预测编码，但是未使用帧间编码块作为参考对象时，所述非关键视频帧解码模块用于对所述非关键视频帧中的帧间编码块按照隔行帧间参考的方式进行解码。
8.根据权利要求6所述的视频解码装置，其特征在于，所述非关键视频帧中的帧内编码块使用帧内预测编码，但是所述非关键视频帧中存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块时，所述非关键视频帧解码模块用于对没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块按照隔行帧间参考的方式进行解码。
9.根据权利要求8所述的视频解码装置，其特征在于，当所述非关键视频帧中的帧内编码块使用帧内预测编码，但是所述非关键视频帧中存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块时，所述非关键视频帧解码模块用于使用帧间预测推迟解码技术对所述非关键视频帧进行解码。
10.根据权利要求6所述的视频解码装置，其特征在于，当所述非关键视频帧中的帧内编码块没有使用帧内预测编码，或所述非关键视频帧中存在没有被帧内编码块作为参考对象的帧间编码块时，所述非关键视频帧解码模块用于对满足上述条件的帧间编码块按照隔奇数行帧间参考，或隔偶数行帧间参考的方式进行解码。
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