CN1615019A - 一种视频宏块模式编码方法 - Google Patents

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codenum
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    • H04N19/13—Adaptive entropy coding, e.g. adaptive variable length coding [AVLC] or context adaptive binary arithmetic coding [CABAC]

Abstract

本发明涉及一种基于通用变长编码的视频宏块编码模式CBP的编码方法，所述的宏块编码模式CBP的取值为6位非负整数，其中高两位对应于色度块，低四位对应于亮度块；其特征在于包括：将视频图像进行分块，分成若干宏块；确定宏块编码模式到码字序号的变换方式，该变换方式包括码字序号与帧内编码模式及帧间编码模式的对应关系；按照该对应关系完成宏块编码模式CBP的编码。本发明所述的基于UVLC编码的CBP到Codenum映射方法，是基于一些典型视频序列的CBP特性得出的，因而能比较好地反映CBP的统计特性，具有较好的编码性能。

Description

一种视频宏块模式编码方法
技术领域
本发明涉及多媒体通信领域，尤其涉及一种基于通用变长编码宏块模式编码的视频压缩方法。
技术背景
现有的视频图象压缩标准MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.261、H.263、H264都是基于DCT变换的，其中H.264和MPEG-4 AVC采用的是性能逼近于DCT的整数变换方法，其一般处理框架如图1所示。
其中的熵编码方法主要包括变长编码和算术编码方法，例如，在H.264中，采用的熵编码方法有三种：通用变长编码方法UVLC、基于前后关系的变长编码方法CAVLC和基于前后关系的算术编码方法CABAC。
H.264所采用的UVLC熵编码方法为Exp-Golomb熵编码方法[1]，基本思想为：用“1”作为识别符，“1”前面的“0”的个数和“1”后面的信息位数相同。
码字“Codeword”的结构形式为：
[M zeros][1][INFO]
在编码端，对于给定的码字序号Codenum值，通过以下方法来计算识别符“1”前面的“0”的个数M和识别符“1”后面的信息INFO值：
M＝log2(Codenum+1)
Length＝2M+1.
INFO＝Codenum+1-2M
在解码端，通过以下方法解码出码字序号Codenum值：
(1)读出识别符“1”及前面的“0”符号，设读出的符号“0”的个数为M。
(2)读出识别符“1”后面的M位信息，令其值为INFO。
(3)Codenum＝2M+INFO-1。
不管是编码端还是解码端，如果码字序号Codenum为0，则INFO和M都为0，反之亦然。
码字序号Codenum与码字Codeword的对应关系如表1所示。
表1  H.264中码字序号Codenum与码字Codeword对应关系
    Codenum     codeword
    0     1
    1     010
    2     011
    3     00100
    4     00101
    5     00110
    6     00111
    7     0001000
    8     0001001
    9     0001010
    10     0001011
    11     0001100
    12     0001101
    13     0001110
    14     0001111
    15     000010000
    16     000010001
         ......
在采用UVLC方法对CBP进行编码时，首先要确定CBP到Codenum的映射关系。H.264中CBP与Codenum的映射关系如表2所示。
表2 H.264中CBP与Codenum的映射关系
    Codenum   coded_block_pattern
Intra_4x4     Inter
    0     47     0
    1     31     16
    2     15     1
    3     0     2
    4     23     4
    5     27     8
    6     29     32
    7     30     3
    8     7     5
    9     11     10
    10     13     12
    11     14     15
    12     39     47
    13     43     7
    14     45     11
    15     46     13
    16     16     14
    17     3     6
    18     5     9
    19     10     31
    20     12     35
    21     19     37
    22     21     42
    23     26     44
    24     28     33
    25     35     34
    26     37     36
    27     42     40
    28     44     39
    29     1     43
    30     2     45
    31     4     46
    32     8     17
    33     17     18
    34     18     20
    35     20     24
    36     24     19
    37     6     21
    38     9     26
    39     22     28
    40     25     23
    41     32     27
    42     33     29
    43     34     30
    44     36     22
    45     40     25
    46     38     38
    47     41     41
在H.264采用的UVLC熵编码方法中，CBP到Codenum的映射方法是基于4×4变换进行考虑的。对于其他变换，并没有充分的考虑。
发明内容
本发明的目的就是提出一种新的编码方式，可以基于通用变长编码进行基于8×8变换的宏块编码模式CBP编码。
为此，本发明采用如下技术方案。
一种基于通用变长编码的宏块编码方法，所述的宏块编码模式CBP的取值为6位非负整数，其中高两位对应于色度块，低四位对应于亮度块；
所述方法包括：
将视频图像进行分块，分成若干宏块；
确定宏块编码模式到码字序号的变换方式，该变换方式包括码字序号与帧内编码模式及帧间编码模式的对应关系；
按照该对应关系完成通用变长编码的宏块编码模式CBP的编码。
所述的变换方式为基于8×8的变换。
所述的变换对应关系为：
  Codenum     CBP
    帧内编码模式     帧间编码模式
    0     63     0
    1     15     15
    2     31     63
    3     47     31
    4     0     16
    5     14     32
    6     13     47
    7     11     13
    8     7     14
    9     5     11
    10     10     12
    11     8     5
    12     12     10
    13     61     7
    14     4     48
    15     55     3
    16     1     2
    17     2     8
    18     59     4
    19     3     1
    20     62     61
    21     9     55
    22     6     59
    23     29     62
    24     45     29
    25     51     27
    26     23     23
    27     39     19
    28     27     30
    29     46     28
    30     53     9
    31     30     6
    32     43     60
    33     37     21
    34     60     44
    35     16     26
    36     21     51
    37     28     35
    38     19     18
    39     35     20
    40     42     24
    41     26     53
    42     44     17
    43     32     37
    44     58     39
    45     24     45
    46     20     58
    47     17     43
    48     18     42
    49     48     46
    50     22     36
    51     33     33
    52     25     34
    53     49     40
    54     40     52
    55     36     49
    56     34     50
    57     50     56
    58     52     25
    59     54     22
    60     41     54
    61     56     57
    62     38     41
    63     57     38
所述的方法，其特征在于所述的变换对应关系为：
    Codenum     CBPXXXXXX(543210)
帧内编码模式 帧间编码模式
    0     63     0
    1     31     1
    2     47     2
    3     15     4
    4     0     8
    5     7     16
    6     11     32
    7     13     48
    8     14     3
    9     55     5
    10     23     10
    11     39     12
    12     59     15
    13     27     31
    14     43     47
    15     61     63
    16     29     7
    17     45     11
    18     62     13
    19     30     14
    20     46     6
    21     3     9
    22     5     19
    23     10     35
    24     12     51
    25     51     21
    26     19     37
    27     35     53
    28     53     26
    29     21     42
    30     37     58
    31     58     28
    32     26     44
    33     42     60
    34     60     17
    35     28     33
    36     44     49
    37     1     18
    38     2     34
    39     4     50
    40     8     20
    41     6     36
    42     9     52
    43     48     24
    44     16     40
    45     32     56
    46     49     23
    47     17     39
    48     33     55
    49     50     27
    50     18     43
    51     34     59
    52     52     29
    53     20     45
    54     36     61
    55     56     30
    56     24     46
    57     40     62
    58     54     22
    59     22     38
    60     38     54
    61     57     25
    62     25     41
    63     41     57
本发明所述的编码方法，是基于一些典型视频序列的CBP特性得出的，因而能比较好地反映CBP的统计特性，具有较好的编码性能。
附图说明
图1是现有技术中基于DCT的视频压缩框架示意图；
图2是本发明实施例中16×16宏块中8×8块的排列顺序示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。
本发明给出了一种基于UVLC编码的CBP到Codenum映射方法，适合于基于8×8变换的视频压缩方法。其中宏块编码模式CBP的取值XXXXXX(543210)为6位非负整数，是按照图2所示的16×16宏块中8×8块排列顺序进行计算的，高两位对应于色度块，低四位对应于亮度块。若第n位为1，则说明该位所对应的8×8块具有至少一个非零DCT变换系数，若第n位为0，则说明该位所对应的8×8块的所有DCT变换系数都为零。
下面给出两种CBP到Codenum映射方法，其中第一种映射方法的编码性能稍优于第二种映射方法。
(1)CBP到Codenum映射方法1
表3  CBP与CodeNum的映射关系(方法1)
Codenum     CBPXXXXXX(543210)
    帧内编码模式     帧间编码模式
    0     63     0
    1     15     15
    2     31     63
    3     47     31
    4     0     16
    5     14     32
    6     13     47
    7     11     13
    8     7     14
    9     5     11
    10     10     12
    11     8     5
    12     12     10
    13     61     7
    14     4     48
    15     55     3
    16     1     2
    17     2     8
    18     59     4
    19     3     1
    20     62     61
    21     9     55
    22     6     59
    23     29     62
    24     45     29
    25     51     27
    26     23     23
    27     39     19
    28     27     30
    29     46     28
    30     53     9
    31     30     6
    32     43     60
    33     37     21
    34     60     44
    35     16     26
    36     21     51
    37     28     35
    38     19     18
    39     35     20
    40     42     24
    41     26     53
    42     44     17
    43     32     37
    44     58     39
    45     24     45
    46     20     58
    47     17     43
    48     18     42
    49     48     46
    50     22     36
    51     33     33
    52     25     34
    53     49     40
    54     40     52
    55     36     49
    56     34     50
    57     50     56
    58     52     25
    59     54     22
    60     41     54
    61     56     57
    62     38     41
    63     57     38
(2)CBP到Codenum映射方法2
表4  CBP与CodeNum的映射关系(方法2)
    Codenum     CBPXXXXXX(543210)
帧内编码模式 帧间编码模式
    0     63     0
    1     31     1
    2     47     2
    3     15     4
    4     0     8
    5     7     16
    6     11     32
    7     13     48
    8     14     3
    9     55     5
    10     23     10
    11     39     12
    12     59     15
    13     27     31
    14     43     47
    15     61     63
    16     29     7
    17     45     11
    18     62     13
    19     30     14
    20     46     6
    21     3     9
    22     5     19
    23     10     35
    24     12     51
    25     51     21
    26     19     37
    27     35     53
    28     53     26
    29     21     42
    30     37     58
    31     58     28
    32     26     44
    33     42     60
    34     60     17
    35     28     33
    36     44     49
    37     1     18
    38     2     34
    39     4     50
    40     8     20
    41     6     36
    42     9     52
    43     48     24
    44     16     40
    45     32     56
    46     49     23
    47     17     39
    48     33     55
    49     50     27
    50     18     43
    51     34     59
    52     52     29
    53     20     45
    54     36     61
    55     56     30
    56     24     46
    57     40     62
    58     54     22
    59     22     38
    60     38     54
    61     57     25
    62     25     41
    63     41     57
本发明所给出的CBP到Codenum映射方法不局限于表1所对应的UVLC编码方法，也可以应用于其它UVLC编码方法，如标志位1的前后信息位数非对称的UVLC编码方法。
本发明所述的基于UVLC编码的CBP到Codenum映射方法，是针对基于8×8变换方法的CBP编码问题。
本发明所述的基于UVLC编码的CBP到Codenum映射方法，是基于一些典型视频序列的CBP特性得出的，因而能比较好地反映CBP的统计特性，具有较好的编码性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1、一种基于通用变长编码的宏块编码模式CBP编码方法，其特征在于所述的宏块编码模式CBP的取值为6位非负整数，其中高两位对应于色度块，低四位对应于亮度块；
该方法包括：
将视频图像进行分块，分成若干宏块；
确定宏块编码模式到码字序号的变换方式，该变换方式包括码字序号与帧内编码模式及帧间编码模式的对应关系；
按照该对应关系完成宏块编码模式CBP的编码。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的变换方式为基于8×8的变换。
3、如权利要求2所述的方法，其特征在于所述的变换对应关系为：   Codenum                  CBPxxxxxx(543210)    帧内编码模式    帧间编码模式     0         63         0     1         15         15     2         31         63     3         47         31     4         0         16     5         14         32     6         13         47     7         11         13     8         7         14     9         5         11     10         10         12     11         8         5     12         12         10     13         61         7     14         4         48     15         55         3
    16     1     2     17     2     8     18     59     4     19     3     1     20     62     61     21     9     55     22     6     59     23     29     62     24     45     29     25     51     27     26     23     23     27     39     19     28     27     30     29     46     28     30     53     9     31     30     6     32     43     60     33     37     21     34     60     44     35     16     26     36     21     51     37     28     35     38     19     18     39     35     20     40     42     24     41     26     53     42     44     17     43     32     37     44     58     39     45     24     45     46     20     58     47     17     43     48     18     42     49     48     46     50     22     36     51     33     33     52     25     34     53     49     40
    54     40     52     55     36     49     56     34     50     57     50     56     58     52     25     59     54     22     60     41     54     61     56     57     62     38     41     63     57     38
4、如权利要求2所述的方法，其特征在于所述的变换对应关系为：     Codenum              CBPxxxxxx(543210)  帧内编码模式  帧间编码模式        0       63       0        1       31       1        2       47       2        3       15       4        4       0       8        5       7       16       6       11       32       7       13       48       8       14       3       9       55       5       10       23       10       11       39       12       12       59       15       13       27       31       14       43       47       15       61       63       16       29       7       17       45       11       18       62       13       19       30       14       20       46       6
    21     3     9     22     5     19     23     10     35     24     12     51     25     51     21     26     19     37     27     35     53     28     53     26     29     21     42     30     37     58     31     58     28     32     26     44     33     42     60     34     60     17     35     28     33     36     44     49     37     1     18     38     2     34     39     4     50     40     8     20     41     6     36     42     9     52     43     48     24     44     16     40     45     32     56     46     49     23     47     17     39     48     33     55     49     50     27     50     18     43     51     34     59     52     52     29     53     20     45     54     36     61     55     56     30     56     24     46     57     40     62     58     54     22
    59     22     38     60     38     54     61     57     25     62     25     41     63     41     57
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