CN113382238A

CN113382238A - 一种加快残差系数部分比特数计算速度的方法

Info

Publication number: CN113382238A
Application number: CN202010117339.5A
Authority: CN
Inventors: 王鹏
Original assignee: Beijing Ingenic Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Beijing Ingenic Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2020-02-25
Filing date: 2020-02-25
Publication date: 2021-09-10

Abstract

本发明提供一种加快残差系数部分比特数计算速度的方法，所述方法是改变熵编码的串行顺序，令不同的N×N块的残差系数同时进行编码。所述方法进一步包括：S1,残差系数部分的熵编码，以TU为单位，每个TU被分割成NxN大小的子块sub‑block；S2，在变换量化过程中，当某一子块sub‑block的coeff值都得到后，编码该子块sub‑block中的coeff的值；S3，当一个TU的残差系数全部得到后，只需要进行最后一个非零coeff位置的编码和sub‑block是否有非零系数的编码。解决得到残差系数部分的BitCount消耗大量时间的问题。

Description

一种加快残差系数部分比特数计算速度的方法

技术领域

本发明涉及电子电路领域，特别涉及一种加快残差系数部分比特数计算速度的方法。

背景技术

现有技术中，如图1所示，H265编码时，为了选择最优的模式，包括最优的CU SIZE，TU SIZE等，需要遍历各个模式，通过比较选择最优的模式。在模式选择时，常用的一种判决依据为COST。

COST＝Distortion+BitCount*Lambda

其中Distortion是描述压缩后的图像与压缩前的图像的差异程度， Distortion越大说明这种模式的效果越不好。

BitCount是描述将编码需要的所有信息写到码流中需要的bit数，需要的bit数越多，则最终的码流就越大，相当于压缩比小。

Lambda是由quantisation parameter通过查表得到的一个值，例如： lambda_sse_tab[52]＝{

14，18，22，28,36,45,57,72,

91,115,145,182,230,290,365,460,

580,731,921,1161,1462,1843,2322,2925,

3686,4644,5851,7372,9289,11703,14745,18578,

23407,29491,37156,46814,58982,74313,93628,117964,

148626,187257,235929,297252,374514,471859,594505,749029,

943718,1189010,1498059,1887436}；

总的来说，两者之和越大，则对应的模式越不好。

此外，本申请涉及的现有技术中的术语和解释包括：

H.265：HEVC(High Efficiency Video Coding,高效视频编码)H265，一种新的视频编码标准。

LCU：H.265中最大的编码单元。

CU：编码单元。LCU中可分为1个或若干个CU。

TU：变换单元。CU中可分为1个或若干个TU。

CU SIZE：CU的大小。包括64，32，16等。

SE：syntax element.语法元素。包括CU的分割信息，预测模式，残差系数等可以代表该CU特征的信息。

COEFF：残差系数。语法元素中的残差系数部分。

模式选择：H265编码过程实际上就是从H265格式支持的模式中选择出最好的模式的过程，这个选择最优模式的过程叫做模式选择。

模式选择依据：选择不同模式时，要有一个可以量化的数据，称为模式的COST。不同的模式有各自的COST，COST是由计算得到的。COST最小的模式即为最优模式。

BitCount：比特数。将语法元素进行熵编码后得到码流，码流的大小代表了压缩后的数据量。

量化参数，Quantizer Parameter，反映了空间细节压缩情况。值越小，量化越精细，图像质量越高，产生的码流也越长。如QP小，大部分的细节都会被保留；QP增大，一些细节丢失，码率降低，但图像失真加强和质量下降。

其中，coefficient编码：

HEVC以变换单元(TU)为基本单元进行变换量化，支持4×4到32×32 尺寸大小的变换单元，如图2所示，TU block的depth最大为2。不仅4 ×4块中系数按照斜角扫描方式扫描，每个4×4block块也是按照斜角扫描方式扫描，在残差系数扫描中，HEVC还采用了垂直扫描和水平扫描方式，MODE_INTER编码模式只采用斜角扫描方式，MODE_INTRA模式的扫描方式将通过预测方向信息来决定。第一个要编写的语法元素是扫描的最后一个非零残差系数坐标，包括x和y坐标，然后依次编码非零系数标志位，大于1系数标志位，大于2系数标志位，非零系数符号位，最后将大于2的残差系数绝对值去2后编码。当一个LCU中所有的CU数据信息编码完成之后要进行terminate标识位编码。

此外，系数的熵编码：

1、普通的语法参数，比如预测模式等可以直接使用CABAC(基于上下文的自适应二进制算术编码)进行处理；但是系数(即量化之后的数据)则需要进行一些预处理；

2、先把TB分成多个4x4的子块，然后扫描系数，扫描是基于4x4 的子块进行的(子块内部的扫描方式和子块的扫描方式一样)；

3、扫描是从最后一个系数开始的，即倒着扫描；

4、一个4x4块的16个系数被称为一个系数组(CG)；

5、一个TB的系数经过扫描之后就可以变成一维的数组了，需要对这一组系数进行编码；

6、编码最后一个非零系数的位置，然后编码其他非0系数的位置(有若干比较关键的语法参数)；

7、对非零系数的幅值进行编码。

现有技术中，如图3所示，语法元素编码时，残差系数以外的部分，在变换量化开始前就可以进行熵编码从而得到BitCount，BitCount中的残差系数的部分，需要等到变化量化完成后，才能开始。由于熵编码的串行性，编码时有数据依赖，所以得到残差系数部分的BitCount会消耗大量时间。通常硬件时会希望能很快得到比特数，然后进行LCU分割判决。如果在此处消耗大量时间，会影响硬件效率，最终导致编码效率降低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于：本发明技术方案以牺牲少量BitCount的精度为代价，解决得到残差系数部分的BitCount消耗大量时间的问题。

具体地，本发明提供一种加快残差系数部分比特数计算速度的方法，所述方法是改变熵编码的串行顺序，令不同的N×N块的残差系数同时进行编码。

所述方法进一步包括：

S1,残差系数部分的熵编码，以TU为单位，每个TU被分割成NxN大小的子块sub-block；

S2，在变换量化过程中，当某一子块sub-block的coeff值都得到后，编码该子块sub-block中的coeff的值；

S3，当一个TU的残差系数全部得到后，只需要进行最后一个非零coeff 位置的编码和sub-block是否有非零系数的编码。

由此，本申请的优势在于：适用于H.265模式选择时，通过本发明的方法计算编码残差系数部分所占用的比特数，可以大大加速残差系数部分的BitCount的计算速度，节省时间，从而提高编码效率。而且，由此产生的残差部分的比特数的平均误差较小，对编码过程的影响较小。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。

图1是现有技术中H265编码流程的示意流程图。

图2是现有技术中TU block的划分的示意图。

图3是现有技术中的熵编码的时间示意图。

图4是采用本发明方法对现有技术改进后的时间示意图。

图5是本发明方法的流程示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容及优点，现结合附图对本发明进行进一步的详细说明。

如图5所示，本发明涉及一种加快残差系数部分比特数计算速度的方法，所述方法是改变熵编码的串行顺序，令不同的N×N块的残差系数同时进行编码。

所述方法进一步包括：

所述的NxN为4x4，16×16，32×32，64×64。

所述的所述的NxN优选是4x4。

所述的最后一个非零coeff的位置，包括x和y两个方向的坐标。

所述的步骤S3进一步包括：

S3.1，当某一TU中的所有子块sub-block的coeff的值都得到后，再编码当前TU的最后一个非零coeff的位置；

S3.2，按照一定的扫描顺序，编码各个子块sub-block中是否有非零 coeff。

所述的一定的扫描顺序包括斜角扫描、垂直扫描、水平扫描。

具体地，现有技术中，残差系数部分熵编码过程，大致包括如下：残差系数的熵编码以TU为单位。每个TU被分割成4x4大小的sub-block。

1.编码当前TU的最后一个非零coeff的位置，包括x和y两个方向的坐标；

2.按照一定的扫描顺序，编码sub-block中是否有非零coeff；

3.编码每个sub-block中的coeff的值；

此过程的理解可参考H265官方文档《T-REC-H.265-201304-I I I PDF-E》中的7.3.8.11：残差系数编码过程的伪代码；7.4.9.11：残差系数编码相关语法元素的解释；6.5.3、6.5.4、6.5.5：TU中sub-block的scan 顺序，sub-block中coeff的scan顺序，由于是现有技术，在此不再累述。

如图4所示，本申请技术方案对上述过程进行了改动：

在变换量化过程中，当某个sub-block的coeff的值都得到后，就可以进行这个sub-block中的coeff值的编码；

当TU中的所有sub-block块的coeff值都得到后，再编码最后一个coeff 的位置，和各个sub-block块是否有非零coeff。

由于熵编码的串行依赖特性，改变编码顺序必然导致编码结果的改变，会导致BitCount有一定的误差。

按照调整后的顺序进行编码的好处也很明显：sub-block之间的编码不在有依赖关系，可以并行进行，从而提高了编码速度。同时，不需要等待一个TU的所有sub-block都得到就可以进行残差系数的编码，也提高了编码速度。

当一个TU的残差系数全部得到后，只需要进行最后一个非零coeff位置的编码和sub-block是否有非零系数的编码，整体上得到残差系数的 BitCount的速度会大大提升。

并且通过选择合适的熵编码时的上下文，可以使BitCount的误差较小，在本申请方案的实际试验中，残差部分的BitCount的平均误差在10％以内，最大误差在30％左右。并且用调整后的BitCount进行判决，判决的最终结果与原始判决结果一致的概率在95％以上。说明本方案对编码过程的影响很小。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种加快残差系数部分比特数计算速度的方法，其特征在于，所述方法是改变熵编码的串行顺序，令不同的N×N块的残差系数同时进行编码。

2.根据权利要求1所述的一种加快残差系数部分比特数计算速度的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

S3，当一个TU的残差系数全部得到后，只需要进行最后一个非零coeff位置的编码和sub-block是否有非零系数的编码。

3.根据权利要求2所述的一种加快残差系数部分比特数计算速度的方法，其特征在于，所述的NxN为4x4，16×16，32×32，64×64。

4.根据权利要求3所述的一种加快残差系数部分比特数计算速度的方法，其特征在于，所述的所述的NxN优选是4x4。

5.根据权利要求2所述的一种加快残差系数部分比特数计算速度的方法，其特征在于，所述的最后一个非零coeff的位置，包括x和y两个方向的坐标。

6.根据权利要求2所述的一种加快残差系数部分比特数计算速度的方法，其特征在于，所述的步骤S3进一步包括：

S3.2，按照一定的扫描顺序，编码各个子块sub-block中是否有非零coeff。

7.根据权利要求6所述的一种加快残差系数部分比特数计算速度的方法，其特征在于，所述的一定的扫描顺序包括斜角扫描、垂直扫描、水平扫描。