CN117834870A - Jpeg-xs编码器的快速模式和截断位置选择方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种JPEG‑XS编码器的快速模式和截断位置选择方法，包括以下步骤：S1，开始选区precinct编码；S2，如果当前precinct是图像的第一个precinct，则默认指定初始截断位置TP等于6；反之，则使用前一个precinct的编码TP作为当前precinct的初始TP；S3，进行band编码，如果当前波段band仅包含高频系数部分，则跳过垂直预测模式和非显著性编码模式；S4，预编码并统计当前precinct各band所选模式编码所需总比特数，如果当前precinct所需的编码比特数与目标编码比特数的差值大于5％，则调整TP大小并再次尝试进行band编码；直到当前precinct预估编码比特与目标编码比特数的差值小于5％，则停止当前precinct的模式选择和TP选择，并开始按照选定的模式和TP开始当前precinct的编码。
Description
技术领域
本发明属于视频编码技术领域，具体涉及一种JPEG-XS编码器的快速模式和截断位置选择方法。
背景技术
随着4K，8K，VR，AR等高新视频的发展，视频数据量显著增长，对节目的制播传输提出了巨大的挑战。传统的制播域编码难以同时满足实时制播场景所需的低延迟、低复杂度、高质量的需求，因此国际标准组织制定了JPEG-XS编码标准。不同于常规的编解码技术，JPEG-XS技术具有低延迟、恒定质量、视觉无损化、低复杂度、多次编解码后质量无明显下降等多种优势。
在JPEG-XS编码标准中，YUV图像在经过多次小波变换后，按照其包含的能量波段不同被划分成不同的band(波段，拥有相同垂直和水平小波变换次数的数据集合)，每一个precinct则均包含每一个band中的一行或两行数据。precinct和band之间的关系如图1和图2所示，其中图1为水平分解5垂直分解2时图像中的band分布情况；图2为水平分解5垂直分解2时band在precinct中分布情况。
JPEG-XS采用恒定码率编码，每一帧都拥有相同的数据长度，但每一个precinct(选区，拥有所有波段量化指标的数据集合)可以拥有不同的大小，通过调整TP(truncationpostion，截断位置，量化指数中不重要的比特位数)大小来量化和压缩数据并使precinct达到目标编码比特数的目的。同时每一个band(波段，拥有相同垂直和水平小波变换次数的数据集合)可以选择不同的编码模式，来节省编码比特，从而达到提升编码质量的目的。不同于传统编码器，JPEG-XS采用恒定的码率编码，就需要对每一个precinct不断的调整TP以达到精准的目标比特数，加上多种模式可选，增加了编码的复杂度和整个系统的延迟。
发明内容
鉴于以上存在的问题，本发明提供一种JPEG-XS编码器的快速模式和截断位置选择方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种JPEG-XS编码器的快速模式和截断位置选择方法，包括以下步骤：
S1，开始选区precinct编码；
S2，如果当前precinct是图像的第一个precinct，则默认指定初始截断位置TP等于6；反之，则使用前一个precinct的编码TP作为当前precinct的初始TP；
S3，进行band编码，如果当前波段band仅包含高频系数部分，则跳过垂直预测模式和非显著性编码模式；对precinct中的其余band，若其不属于slice的第一个precinct，且不是其第一次模式选择，则直接采用上一次模式选择的结果作为此次模式选择的结果；
S4，预编码并统计当前precinct各band所选模式编码所需总比特数，如果当前precinct所需的编码比特数与目标编码比特数的差值大于5％，则调整TP大小并再次尝试进行band编码；直到当前precinct预估编码比特与目标编码比特数的差值小于5％，则停止当前precinct的模式选择和TP选择，并开始按照选定的模式和TP开始当前precinct的编码。
一种可能的实施方式中，S3中如果当前波段band仅包含高频系数部分的判断包括：JPEG-XS标准所采用的小波变换将数据从时域变换到频域，低频信号主要集中于图像的左上角，而高频信号则集中于图像的右下角，对于处于右下角部分只做一次垂直和水平小波变换的band认为仅包含高频系数。
一种可能的实施方式中，S4中如果当前precinct所需的编码比特数与目标编码比特数的差值大于5％，则调整TP大小并再次尝试进行band编码包括：如果当前precinct以所选定的编码模式和TP编码所需的比特数大于precinct目标编码比特数且超过5％，则将TP减一并再次尝试进行band编码。
一种可能的实施方式中，S4中如果当前precinct所需的编码比特数与目标编码比特数的差值大于5％，则调整TP大小并再次尝试进行band编码包括：如果当前precinct以所选定的编码模式和TP编码所需的比特数小于precinct目标编码比特数且超过5％，则将TP加一并再次尝试进行band编码。
采用本发明具有如下的有益效果：通过快速算法优化precinct的TP选择和band的编码模式选择，在只增加少量编码比特，并且几乎不影响编码质量的情况下，大幅提升了编码速度，降低了编码器的延迟。
附图说明
图1为现有技术中图像中的band分布情况示意图；
图2为现有技术中band在precinct中分布情况示意图；
图3为本发明实施例的JPEG-XS编码器的快速模式和截断位置选择方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图3，所示为本发明一实施例的一种JPEG-XS编码器的快速模式和截断位置选择方法的步骤流程图，包括以下步骤：
S1，开始选区precinct编码；
S2，如果当前precinct是图像的第一个precinct，则默认指定初始截断位置TP等于6；反之，则使用前一个precinct的编码TP作为当前precinct的初始TP；
S3，进行band编码，如果当前波段band仅包含高频系数部分，则跳过垂直预测模式和非显著性编码模式；对precinct中的其余band，若其不属于slice的第一个precinct，且不是其第一次模式选择，则直接采用上一次模式选择的结果作为此次模式选择的结果；
S4，预编码并统计当前precinct各band所选模式编码所需总比特数，如果当前precinct所需的编码比特数与目标编码比特数的差值大于5％，则调整TP大小并再次尝试进行band编码；直到当前precinct预估编码比特与目标编码比特数的差值小于5％，则停止当前precinct的模式选择和TP选择，并开始按照选定的模式和TP开始当前precinct的编码。
本发明又一实施例的一种JPEG-XS编码器的快速模式和截断位置选择方法，S3中如果当前波段band仅包含高频系数部分的判断包括：JPEG-XS标准所采用的小波变换将数据从时域变换到频域，低频信号主要集中于图像的左上角，而高频信号则集中于图像的右下角，对于处于右下角部分只做一次垂直和水平小波变换的band认为仅包含高频系数。
本发明又一实施例的一种JPEG-XS编码器的快速模式和截断位置选择方法，S4中如果当前precinct所需的编码比特数与目标编码比特数的差值大于5％，则调整TP大小并再次尝试进行band编码包括：
如果当前precinct以所选定的编码模式和TP编码所需的比特数大于precinct目标编码比特数且超过5％，则将TP减一并再次尝试进行band编码；如果当前precinct以所选定的编码模式和TP编码所需的比特数小于precinct目标编码比特数且超过5％，则将TP加一并再次尝试进行band编码。
如表1所示，为本发明一具体应用实例中使用本发明实施例的JPEG-XS编码器的快速模式和截断位置选择方法后的性能提升表，可以看出，对于Class A/7680x4320的图片，码率增加1.29％，编码时间减少27.95％；对于Class B/7680x4320的图片，码率减少0.35％，编码时间减少28.53％；对于Class C/3840x2160的图片，码率增加0.51％，编码时间减少31.1％；对于ClassD/3840x2160的图片，码率增加0.22％，编码时间减少31.25％；对于ClassE/1920x1080的图片，码率增加0.32％，编码时间减少37.16％；对于ClassF/1920x1080的图片，码率增加0.97％，编码减少33.06％。
表1使用本发明实施例的方法后编码性能提升表
| 序列 | BD-Rate | TS(％) |
| Class A/7680x4320 | 1.29％ | 27.95％ |
| Class B/7680x4320 | -0.35％ | 28.53％ |
| Class C/3840x2160 | 0.51％ | 31.1％ |
| Class D/3840x2160 | 0.22％ | 31.25％ |
| Class E/1920x1080 | 0.32％ | 37.16％ |
| Class F/1920x1080 | 0.97％ | 33.06％ |
以上设置的JPEG-XS编码器的快速模式和截断位置选择方法，通过快速算法优化precinct的TP选择和band的编码模式选择，在只增加少量编码比特的情况下，大幅提升了编码速度，降低了编码器的延迟。
应当理解，本文所述的示例性实施例是说明性的而非限制性的。尽管结合附图描述了本发明的一个或多个实施例，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。
Claims (4)
1.一种JPEG-XS编码器的快速模式和截断位置选择方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，开始选区precinct编码；
S2，如果当前precinct是图像的第一个precinct，则默认指定初始截断位置TP等于6；反之，则使用前一个precinct的编码TP作为当前precinct的初始TP；
S3，进行band编码，如果当前波段band仅包含高频系数部分，则跳过垂直预测模式和非显著性编码模式；对precinct中的其余band，若其不属于slice的第一个precinct，且不是其第一次模式选择，则直接采用上一次模式选择的结果作为此次模式选择的结果；
S4，预编码并统计当前precinct各band所选模式编码所需总比特数，如果当前precinct所需的编码比特数与目标编码比特数的差值大于5％，则调整TP大小并再次尝试进行band编码；直到当前precinct预估编码比特与目标编码比特数的差值小于5％，则停止当前precinct的模式选择和TP选择，并开始按照选定的模式和TP开始当前precinct的编码。
2.如权利要求1所述的JPEG-XS编码器的快速模式和截断位置选择方法，其特征在于，S3中如果当前波段band仅包含高频系数部分的判断包括：JPEG-XS标准所采用的小波变换将数据从时域变换到频域，低频信号主要集中于图像的左上角，而高频信号则集中于图像的右下角，对于处于右下角部分只做一次垂直和水平小波变换的band认为仅包含高频系数。
3.如权利要求1所述的JPEG-XS编码器的快速模式和截断位置选择方法，其特征在于，S4中如果当前precinct所需的编码比特数与目标编码比特数的差值大于5％，则调整TP大小并再次尝试进行band编码包括：
如果当前precinct以所选定的编码模式和TP编码所需的比特数大于precinct目标编码比特数且超过5％，则将TP减一并再次尝试进行band编码。
4.如权利要求1所述的JPEG-XS编码器的快速模式和截断位置选择方法，其特征在于，S4中如果当前precinct所需的编码比特数与目标编码比特数的差值大于5％，则调整TP大小并再次尝试进行band编码包括：如果当前precinct以所选定的编码模式和TP编码所需的比特数小于precinct目标编码比特数且超过5％，则将TP加一并再次尝试进行band编码。
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| CN202311711789.7A Pending CN117834870A (zh) | 2023-12-13 | 2023-12-13 | Jpeg-xs编码器的快速模式和截断位置选择方法 |
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2023
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