CN113014924A - 视频编码方法、服务器、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

视频编码方法、服务器、装置及计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种视频编码方法、装置及计算机可读存储介质，涉及视频编码技术领域。其中的视频编码方法包括：将基于等距柱状投影的虚拟现实VR视频文件转换为基于立方体贴图投影的VR视频文件；根据基于立方体贴图投影的VR视频文件中的六个投影面的原始图像的数据流，生成六个投影面的降采样图像的数据流；对六个投影面的视频图像的数据流进行编码，所述六个投影面的视频图像包括至少一个投影面的原始图像及至少一个投影面的降采样图像；对编码后的数据流进行封装，得到待传输的VR视频文件。本公开能够在保障VR视频业务质量的情况下，降低VR视频的码率及VR视频业务的带宽需求，从而有助于实现超高清VR业务的大规模部署。

Description

视频编码方法、服务器、装置及计算机可读存储介质
技术领域
本公开涉及视频编码技术领域，特别涉及一种视频编码方法、服务器、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
超高清VR视频的码率较高，导致超高清VR视频业务的带宽需求高，不利于面向公众用户大规模部署超高清VR视频业务。例如，8K的VR视频的码率高达100Mbps，这给现网大规模部署VR视频业务带来巨大挑战。
发明内容
本公开解决的一个技术问题是，如何在保障VR视频业务质量的情况下，降低VR视频的码率及VR视频业务的带宽需求。
根据本公开实施例的一个方面，提供了一种视频编码方法，包括：将基于等距柱状投影的虚拟现实VR视频文件转换为基于立方体贴图投影的VR视频文件；根据基于立方体贴图投影的VR视频文件中的六个投影面的原始图像的数据流，生成六个投影面的降采样图像的数据流；对六个投影面的视频图像的数据流进行编码，六个投影面的视频图像包括至少一个投影面的原始图像及至少一个投影面的降采样图像；对编码后的数据流进行封装，得到待传输的VR视频文件。
在一些实施例中，六个投影面的视频图像包括一个投影面的原始图像及五个投影面的降采样图像。
在一些实施例中，还包括：接收终端发送的主视角信息；将待传输的VR视频文件发送至终端；其中，一个投影面的原始图像与主视角信息相对应。
在一些实施例中，对六个投影面的视频图像的数据流进行编码包括：利用第一投影面的视频图像的像素点，对运动补偿后第二投影面的视频图像边界外的像素点进行填充，第一投影面与第二投影面相邻，第一投影面的视频图像的像素点与运动补偿后第二投影面的视频图像边界外的像素点的连线经过立方体贴图投影模型的立方体中心。
根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种视频编码服务器，包括：投影转换模块，被配置为：将基于等距柱状投影的虚拟现实VR视频文件转换为基于立方体贴图投影的VR视频文件；数据流生成模块，被配置为根据：基于立方体贴图投影的VR视频文件中的六个投影面的原始图像的数据流，生成六个投影面的降采样图像的数据流；数据流编码模块，被配置为：对六个投影面的视频图像的数据流进行编码，六个投影面的视频图像包括至少一个投影面的原始图像及至少一个投影面的降采样图像；数据流封装模块，被配置为：对编码后的数据流进行封装，得到待传输的VR视频文件。
在一些实施例中，六个投影面的视频图像包括一个投影面的原始图像及五个投影面的降采样图像。
在一些实施例中，还包括：信息接收模块，被配置为：接收终端发送的主视角信息；文件发送模块，被配置为：将待传输的VR视频文件发送至终端；其中，一个投影面的原始图像与主视角信息相对应。
在一些实施例中，数据流编码模块被配置为：利用第一投影面的视频图像的像素点，对运动补偿后第二投影面的视频图像边界外的像素点进行填充，第一投影面与第二投影面相邻，第一投影面的视频图像的像素点与运动补偿后第二投影面的视频图像边界外的像素点的连线经过立方体贴图投影模型的立方体中心。
根据本公开实施例的又一个方面，提供了一种视频编码装置，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器中的指令，执行前述的视频编码方法。
根据本公开实施例的再一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现前述的视频编码方法。
本公开能够在保障VR视频业务质量的情况下，降低VR视频的码率及VR视频业务的带宽需求，从而有助于实现超高清VR业务的大规模部署。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本公开一些实施例的视频编码方法的流程示意图。
图2示出了对运动补偿后的像素点进行填充的示意图。
图3示出了本公开一些实施例的视频编码服务器的结构示意图。
图4示出了本公开一些实施例的视频编码装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，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它实施例，都属于本公开保护的范围。
发明人研究发现，超高清VR视频的码率主要由投影方式和编码方法决定。目前的超高清VR视频采用ERP(Equirectangular Projection，等距柱状投影)+H.265编码方式。ERP在赤道部分投影展开后失真少，往两极部分纬度越高失真越大，同时引入了过多的无效像素，球面展开成ERP后像素数增加了57％，而H.265编码方法仅用于常规2D视频编码，不适合360°视频的编码。因此，传统的视频编码方法压缩全景VR视频文件的效果不够理想。
下面结合图1描述本公开视频编码方法的一些实施例，以解决上述问题。
图1示出了本公开一些实施例的视频编码方法的流程示意图。如图1所示，本实施例中的视频编码方法包括步骤S101～步骤S104。
在步骤S101中，将基于等距柱状投影的虚拟现实VR视频文件转换为基于立方体贴图投影的VR视频文件。
由于目前的超高清VR视频文件采用的主流投影方式为ERP，因此可以通过投影坐标转换，将OMAF(Omnidirectional Media Application Format，全景媒体的应用格式)封装的基于ERP投影的VR视频文件转换成OMAF封装的基于CMP投影的VR视频文件，具体实现过程例如可以参照https://www.jianshu.com/p/c11fab8936c0中的描述。
在步骤S102中，根据基于立方体贴图投影的VR视频文件中的六个投影面的原始图像的数据流，生成六个投影面的降采样图像的数据流。
例如，可以获取基于CMP的VR视频文件中的六个投影面的原始图像的数据流，原始图像的分辨率为高分辨率(1280*1080)。然后对CMP投影的VR视频文件的六个投影面的视频图像，分别提供高分辨率(1280*1080)、低分辨率(640*540)的数据流，共12路数据流。
在步骤S103中，对六个投影面的视频图像的数据流进行编码，六个投影面的视频图像包括至少一个投影面的原始图像及至少一个投影面的降采样图像。
例如，六个投影面的视频图像包括一个投影面的原始图像及五个投影面的降采样图像。
在步骤S104中，对编码后的数据流进行封装，得到待传输的VR视频文件。
在六个投影面的视频图像包括一个投影面的原始图像及五个投影面的降采样图像下，对编码后的数据流进行OMAF封装，可以生成可注入到内容分发网络的VR视频文件。
本领域技术人员应理解，在六个投影面的视频图像包括一个投影面的原始图像及五个投影面的降采样图像的情况下，选择不同的投影面的视频图像为原始图像，并进行相应的视频编码和OMAF封装操作，可以产生六种不同的VR视频文件。这六种不同的VR视频文件可以保障用户在六种不同主视角下的VR视频业务质量。
针对超高清VR视频业务在现网无法大规模面向公众用户部署的问题，本实施例能够在保障VR视频业务质量的情况下，降低VR视频的码率及VR视频业务的带宽需求、存储空间需求，从而有助于实现超高清VR业务的大规模部署。
同时，本实施例采用的技术符合国际标准，实测可降低VR视频文件约35％的码率，适合应用于超高清VR承载网部署方案中。
在一些实施例中，视频编码方法还包括步骤S105～步骤S106。
在步骤S105中，接收终端发送的主视角信息。
该主视角信息可以包含视场角信息及方位信息，用于标识用户的主视角，从而告知服务器自己当前的主视角面和辅视角面。
在步骤S106中，将待传输的VR视频文件发送至终端。
服务器利用终端发送的主视角信息，可以确定用户的主视角，从而选择这样的待传输VR视频文件发送至终端：在与用户的主视角对应的投影面上采用原始图像的数据流，在其它五个投影面上采用降采样图像的数据流。
本实施例中，终端能够根据当前的主视角信息，从服务器拉取对应的VR视频文件。由于拉取的VR视频文件具有一路与用户主视角面对应的原始图像的数据流，且具有五路与用户辅视角面对应的降采样图像的数据流，因此能够进一步降低VR视频的码率及VR视频业务的带宽需求。
在一些实施例中，步骤S103包括：利用第一投影面的视频图像的像素点，对运动补偿后第二投影面的视频图像边界外的像素点进行填充，其中，第一投影面与第二投影面相邻，第一投影面的视频图像的像素点与运动补偿后第二投影面的视频图像边界外的像素点的连线经过立方体贴图投影模型的立方体中心。
H.265是针对2D视频提出的视频编码标准。H.265在运动补偿预测时使用参考图像边界之外的任何像素点时，将简单地从参考图像边界复制样本值来执行填充。即，运动补偿的参考像素可越过参考图像的边界，参考图像边界之外的参考像素是不存在的，H.265使用参考图像边界处的像素来复制填充处于参考图像边界之外的像素值，该编码方式不适合全景VR视频编码。而且，经过CMP得到的六个投影面会导致更多的参考图像边界外的像素点采样受到影响。
针对全景视频进行CMP得到的视频数据流，需要对编码方案进行优化。图2示出了对运动补偿后的像素点进行填充的示意图。A1和A2是CMP的两个投影面，S’为A1进行运动补偿后编码的边界外的像素块，且像素块S’在面A1上；S为A2的视频图像的像素点。S与S’的连线经过正方体的中心O。
利用第一投影面的视频图像的像素点，对运动补偿后第二投影面的视频图像边界外的像素点进行填充，能够为第二投影面的视频图像边界外的像素点提供更加有意义的样本。
下面结合图3描述本公开视频编码服务器的一些实施例。
图3示出了本公开一些实施例的视频编码服务器的结构示意图。如图3所示，本实施例中的视频编码服务器30包括：
投影转换模块301，被配置为：将基于等距柱状投影的虚拟现实VR视频文件转换为基于立方体贴图投影的VR视频文件；数据流生成模块302，被配置为根据：基于立方体贴图投影的VR视频文件中的六个投影面的原始图像的数据流，生成六个投影面的降采样图像的数据流；数据流编码模块303，被配置为：对六个投影面的视频图像的数据流进行编码，六个投影面的视频图像包括至少一个投影面的原始图像及至少一个投影面的降采样图像；数据流封装模块304，被配置为：对编码后的数据流进行封装，得到待传输的VR视频文件。
针对超高清VR视频业务在现网无法大规模面向公众用户部署的问题，本实施例能够在保障VR视频业务质量的情况下，降低VR视频的码率及VR视频业务的带宽需求、存储空间需求，从而有助于实现超高清VR业务的大规模部署。
在一些实施例中，六个投影面的视频图像包括一个投影面的原始图像及五个投影面的降采样图像。
在一些实施例中，还包括：信息接收模块305，被配置为：接收终端发送的主视角信息；文件发送模块306，被配置为：将待传输的VR视频文件发送至终端；其中，一个投影面的原始图像与主视角信息相对应。
服务器利用终端发送的主视角信息，可以确定用户的主视角，从而选择这样的待传输VR视频文件发送至终端：在与用户的主视角对应的投影面上采用原始图像的数据流，在其它五个投影面上采用降采样图像的数据流。
在一些实施例中，数据流编码模块303被配置为：利用第一投影面的视频图像的像素点，对运动补偿后第二投影面的视频图像边界外的像素点进行填充，第一投影面与第二投影面相邻，第一投影面的视频图像的像素点与运动补偿后第二投影面的视频图像边界外的像素点的连线经过立方体贴图投影模型的立方体中心。
利用第一投影面的视频图像的像素点，对运动补偿后第二投影面的视频图像边界外的像素点进行填充，能够为第二投影面的视频图像边界外的像素点提供更加有意义的样本。
下面结合图4描述本公开视频编码装置的一些实施例。
图4示出了本公开一些实施例的视频编码装置的结构示意图。如图4所示，该实施例的视频编码装置40包括：存储器410以及耦接至该存储器410的处理器420，处理器420被配置为基于存储在存储器410中的指令，执行前述任意一些实施例中的视频编码方法。
其中，存储器410例如可以包括系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如存储有操作系统、应用程序、引导装载程序BootLoader以及其他程序等。
视频编码装置40还可以包括输入输出接口430、网络接口440、存储接口450等。这些接口430、440、450以及存储器410和处理器420之间例如可以通过总线460连接。其中，输入输出接口430为显示器、鼠标、键盘、触摸屏等输入输出设备提供连接接口。网络接口440为各种联网设备提供连接接口。存储接口450为SD卡、U盘等外置存储设备提供连接接口。
本公开还包括一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现前述任意一些实施例中的视频编码方法。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备系统、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本公开的较佳实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种视频编码方法，包括：
将基于等距柱状投影的虚拟现实VR视频文件转换为基于立方体贴图投影的VR视频文件；
根据基于立方体贴图投影的VR视频文件中的六个投影面的原始图像的数据流，生成六个投影面的降采样图像的数据流；
对六个投影面的视频图像的数据流进行编码，所述六个投影面的视频图像包括至少一个投影面的原始图像及至少一个投影面的降采样图像；
对编码后的数据流进行封装，得到待传输的VR视频文件。
2.根据权利要求1所述的视频编码方法，其中，所述六个投影面的视频图像包括一个投影面的原始图像及五个投影面的降采样图像。
3.根据权利要求2所述的视频编码方法，还包括：
接收终端发送的主视角信息；
将待传输的VR视频文件发送至终端；其中，所述一个投影面的原始图像与所述主视角信息相对应。
4.根据权利要求1所述的视频编码方法，其中，所述对六个投影面的视频图像的数据流进行编码包括：
利用第一投影面的视频图像的像素点，对运动补偿后第二投影面的视频图像边界外的像素点进行填充，其中，第一投影面与第二投影面相邻，第一投影面的视频图像的像素点与运动补偿后第二投影面的视频图像边界外的像素点的连线经过立方体贴图投影模型的立方体中心。
5.一种视频编码服务器，包括：
投影转换模块，被配置为：将基于等距柱状投影的虚拟现实VR视频文件转换为基于立方体贴图投影的VR视频文件；
数据流生成模块，被配置为根据：基于立方体贴图投影的VR视频文件中的六个投影面的原始图像的数据流，生成六个投影面的降采样图像的数据流；
数据流编码模块，被配置为：对六个投影面的视频图像的数据流进行编码，所述六个投影面的视频图像包括至少一个投影面的原始图像及至少一个投影面的降采样图像；
数据流封装模块，被配置为：对编码后的数据流进行封装，得到待传输的VR视频文件。
6.根据权利要求5所述的视频编码服务器，其中，所述六个投影面的视频图像包括一个投影面的原始图像及五个投影面的降采样图像。
7.根据权利要求6所述的视频编码服务器，还包括：
信息接收模块，被配置为：接收终端发送的主视角信息；
文件发送模块，被配置为：将待传输的VR视频文件发送至终端；其中，所述一个投影面的原始图像与所述主视角信息相对应。
8.根据权利要求5所述的视频编码服务器，其中，所述数据流编码模块被配置为：
利用第一投影面的视频图像的像素点，对运动补偿后第二投影面的视频图像边界外的像素点进行填充，其中，第一投影面与第二投影面相邻，第一投影面的视频图像的像素点与运动补偿后第二投影面的视频图像边界外的像素点的连线经过立方体贴图投影模型的立方体中心。
9.一种视频编码装置，包括：
存储器；以及
耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如权利要求1至4中任一项所述的视频编码方法。
10.一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的视频编码方法。
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