一種基於宏塊運動狀態的h264快速模式選擇方法
2023-12-02 12:53:06
專利名稱：一種基於宏塊運動狀態的h264快速模式選擇方法
技術領域：
本發明涉及視頻編碼領域，尤其涉及一種基於宏塊運動狀態的H264快速模式選 擇方法。
背景技術：
H264是由ITU-T視頻編碼專家組(VCEG)和ISO / IEC動態圖像專家組(MPEG)聯 合組成的聯合視頻組(JVT，Joint Video Team)提出的高度壓縮數字視頻編解碼器標準。 H264中引入許多新的特性，有效提升了編碼效率，但同時也增加了計算複雜度。H264的變 塊尺寸運動補償技術允許在視頻編碼中採用不同的尺寸(也就是模式)對宏塊進行運動估 計和運動補償。可選的幀間預測模式有31(1 、？16\16、？16\8、？8\16、？8\8，幀內預測模 式有INTRA16X16和INTRA4X4。其中幀間預測模式P8 X 8還可以繼續分割為8 X 4、4X 8、 4 X 4三種尺寸。H264參考代碼在高複雜度模式下，對於模式選擇採用的技術是通過全搜索 的方式檢查每種模式下編碼的率失真代價，取代價最小的模式為最終編碼模式。因此對一 個宏塊進行編碼時，幀間模式共有259種可能(P16X 16 —種、P16X8 一種、P8X16 一種、 P8X8有4X4X4X4=256種)。每種幀間模式都涉及到運動估計、運動補償、變換、量化、反 變換的操作。此外還需要檢查INTRA16X 16和INTRA4X4這兩種幀內模式。這種技術計算 複雜度極高，因此對模式選擇的優化尤為重要。對於自然視頻序列，靜止的或者緩慢移動的區域通常使用大尺寸的模式進行編碼 以獲得更高的編碼效率；對於快速移動的區域，使用小尺寸的模式編碼效率更高。因此可以 根據區域的運動狀態來選擇使用何種類型的模式對宏塊進行編碼。宏塊的運動狀態與它的 在SKIP模式下的率失真代價有著密切的關係。對於靜止的宏塊，率失真代價很小；相反， 對於快速運動的甚至是涉及到場景切換的宏塊，其率失真代價極大。利用率失真代價閾值 進行模式預測的方法被廣泛使用。有論文提出一種使用預先設定好閾值作為判斷SKIP模 式的依據的方法。但是在該方法中這個率失真代價閾值是僅與量化步長QP相關的函數，與 視頻序列本身無關。然而對於不同的自然視頻序列，SKIP模式的率失真代價的平均值區別 很大。即便是同一視頻中不同場景的幀，這個平均值也不同。因此使用固定的閾值來判斷 SKIP模式容易導致模式誤判。另外，通過時間空間上相鄰宏塊的運動向量也可以預測當前宏塊的運動狀態。但 如果相鄰宏塊不是P16X 16模式編碼的宏塊，其各個子塊的運動向量各不相同，因此需要 計算宏塊的等效運動向量。有論文提出一種用自底向上合併各子塊運動向量的方法來計算 等效運動向量，但是其計算步驟過於繁瑣。
發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種基於宏塊運動狀態的H264快 速模式選擇方法，該方法在幾乎不損害視頻質量和壓縮效率的基礎上，能夠有效減少編碼 時間。
該發明目的是通過以下技術方案實現的一種基於宏塊運動狀態的H264快速模 式選擇方法，它包含以下步驟
(1)讀取待編碼的視頻幀，並將其劃分為16X16的宏塊；
(2)設置用來預測SKIP模式的率失真代價閾值 J^jp和用來預測INTRA模式的率失真代價閾值^mm的初始值Jm = 34/1卿』
Jmm= 24215fwft^ ；其中QP為量化步長；
(3)判斷當前需要編碼的宏塊的位置對於當前宏塊處於所在幀的第一行或者第一 列的情況，使用率失真優化方法檢查所有的幀內幀間模式，選擇率失真代價最小的模式為 最佳編碼模式；模式選擇完成之後，判斷當前宏塊的最佳編碼模式是否為SKIP模式或者
INTRA模式；如果當前宏塊採用的是SKIP模式編碼，用如下公式更新
權利要求
1. 一種H264快速模式選擇方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟(1)讀取待編碼的視頻幀，並將其劃分為16X16的宏塊；(2)設置用來預測^(IP模式的率失真代價閾值
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟(6)中，所述『的計算方法如下(a)計算當前宏塊的左方宏塊、上方宏塊、右上方宏塊以及前一幀中與當前宏塊所在位 置相同的宏塊的等效運動向量IMf ； 11#的計算方法如下N；(3)其中，y為當前宏塊中子塊的個數,胃i為第i個子塊的運動向量的權重，其值為子塊包 含的像素數與16X16宏塊包含的像素數之比,MFJ第i個子塊的運動向量 (b)計算當前宏塊的運動幅度Jwf的計算方法如下(4) 其中， . C.i表示宏塊X的等效運動向量水平分量的絕對值，jr υ Λ-表示宏塊X的等效運動向量垂直分量的絕對值，X為Α、B、C或者D。
全文摘要
本發明公開了一種基於宏塊運動狀態的H264快速模式選擇方法，該方法根據宏塊的運動狀態縮小模式搜索的範圍，它首先利用可以自適應調整的率失真代價閾值對SKIP和INTRA模式進行預測，然後根據時間空間上相鄰宏塊的運動向量預測當前宏塊的運動幅度，並根據當前宏塊的運動幅度選擇對應的候選模式進行模式選擇；採用本發明的方法可以在視頻質量幾乎不受影響的條件下，降低視頻編碼的計算複雜度，大幅減少編碼時間。
文檔編號H04N7/26GK102075751SQ20111000512
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月12日 優先權日2011年1月12日
發明者沈海斌, 王琨 申請人:浙江大學