多過程最優(yōu)化編轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多過程最優(yōu)化編碼系統(tǒng)，包括若干個(gè)并行編碼器、前瞻緩沖器和二次編碼器，前瞻緩沖器的輸入端與并行編碼器的輸出端連接，前瞻緩沖器的輸出端與二次編碼器的輸入端連接，并公開了其方法，包括第一編碼階段、最優(yōu)化選擇階段和第二編碼階段3個(gè)步驟，第一編碼階段由若干個(gè)并行編碼器同時(shí)進(jìn)行編碼，前瞻緩沖器對(duì)第一編碼階段所得到的結(jié)果進(jìn)行最優(yōu)化選擇以獲得最優(yōu)編碼路徑，二次編碼器根據(jù)最優(yōu)化選擇階段所獲得的最優(yōu)編碼路徑第二次編碼，獲得最終而最優(yōu)的編碼結(jié)果。本發(fā)明性能、質(zhì)量、帶寬效率更高，編碼/轉(zhuǎn)碼結(jié)果更好，非常易于配置并且非常靈活，既可用于高視頻質(zhì)量的4K和超高清應(yīng)用，也可用于超高效帶寬的移動(dòng)視頻應(yīng)用。
【專利說明】多過程最優(yōu)化編轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及視頻編解碼領(lǐng)域，尤其是指一種多過程最優(yōu)化編轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在高質(zhì)量視頻轉(zhuǎn)碼和編碼產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，系統(tǒng)和芯片開發(fā)商會(huì)想盡辦法來提高自己的 視頻質(zhì)量和壓縮效率以獲得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，如如何優(yōu)化多過程編碼和轉(zhuǎn)碼，通過多過程系統(tǒng) 提供的高質(zhì)量視頻和低帶寬來吸引客戶，并以此獲取更大的利潤空間；系統(tǒng)使用者和服務(wù) 供應(yīng)商也在不斷的尋求找到更高視頻質(zhì)量、進(jìn)一步減少碼率帶寬、具有多過程編碼/轉(zhuǎn)碼 特征的產(chǎn)品，更愿意購買性能、質(zhì)量、帶寬效率更高的產(chǎn)品。
[0003] 傳統(tǒng)的多過程編碼方案是使用多個(gè)過程的第一個(gè)過程，向前獲取編碼信息、比特 數(shù)據(jù)和即將接收的圖像特征，隨后通過下一個(gè)過程提高質(zhì)量，即多個(gè)過程編碼連續(xù)進(jìn)行。
[0004] 傳統(tǒng)的多過程編碼方案有以下幾個(gè)缺點(diǎn)：1.它會(huì)造成長編碼延時(shí)，這一延時(shí)隨編 碼過程（階段）數(shù)量的改變而改變，并且當(dāng)操作員改變編碼過程數(shù)量時(shí)，所提供的服務(wù)和 網(wǎng)絡(luò)也會(huì)發(fā)生變化；2.因?yàn)橐曨l具有時(shí)域的相關(guān)性，并且緩存器的空間也是有限的，所以 過長的前向預(yù)測(cè)是不必要的；3.后續(xù)的編碼過程收效甚微；4.傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生冗余并且不 靈活，具有脆弱性，在編碼過程的任何階段都可能產(chǎn)生錯(cuò)誤動(dòng)作并且這些錯(cuò)誤會(huì)造成累加； 5.傳統(tǒng)多過程編碼系統(tǒng)的硬件或軟件實(shí)現(xiàn)不易于改變和提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決常規(guī)的多過程編轉(zhuǎn)碼方法效率低的問題，本發(fā)明提出了一種多過程最優(yōu) 化編轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)及方法，性能、質(zhì)量、帶寬效率更高，編碼/轉(zhuǎn)碼結(jié)果更好，非常易于配置并且 非常靈活，既可用于商視頻質(zhì)量的4K和超商清應(yīng)用，也可用于超商效帶寬的移動(dòng)視頻應(yīng) 用。
[0006] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種多過程最優(yōu)化編轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)，包括若干個(gè)并行編 碼器、一個(gè)前瞻緩沖器和一個(gè)二次編碼器，所述前瞻緩沖器的輸入端與并行編碼器的輸出 端連接，前瞻緩沖器的輸出端與二次編碼器的輸入端連接。
[0007] 其中，若干個(gè)并行編碼器用于對(duì)原始圖像同時(shí)進(jìn)行編碼，前瞻緩沖器用于對(duì)第一 編碼階段得到的若干個(gè)初次編碼結(jié)果進(jìn)行最優(yōu)化選擇，二次編碼器根據(jù)最優(yōu)化選擇階段所 獲得的最優(yōu)編碼路徑繼續(xù)編碼，獲得最終編碼結(jié)果。
[0008] 在上述基礎(chǔ)上，本發(fā)明的另一技術(shù)方案是：一種多過程最優(yōu)化編轉(zhuǎn)碼方法，包括如 下步驟：
[0009] (1)第一編碼階段：由若干個(gè)并行編碼器對(duì)原始圖像同時(shí)進(jìn)行編碼，即多過程編 碼，得到初次編碼結(jié)果；
[0010] (2)最優(yōu)化選擇階段：前瞻緩沖器對(duì)第一編碼階段得到的若干個(gè)初次編碼結(jié)果進(jìn) 行最優(yōu)化選擇，獲得最優(yōu)編碼路徑；
[0011] (3)第二編碼階段：由二次編碼器根據(jù)最優(yōu)化選擇階段所獲得的最優(yōu)編碼路徑繼 續(xù)編碼，獲得最終編碼結(jié)果。
[0012] 本發(fā)明具有靈活、編碼延時(shí)可預(yù)測(cè)、功能多樣、易于應(yīng)用等諸多特性，針對(duì)不同內(nèi) 容的最優(yōu)化過程以及靈活的比特率和編碼控制，性能、質(zhì)量、帶寬效率更高，編碼/轉(zhuǎn)碼結(jié) 果更好。
[0013] 作為優(yōu)選，所述步驟（1)中的并行編碼器和步驟（3)中的二次編碼器的編碼方式 均為H. 265、H. 264、MPEG-2或AVS的任意一種。目前國際視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)HEVC(H. 265)、H. 264、 MPEG-2和國內(nèi)AVS各版本都可應(yīng)用于本發(fā)明的步驟（1)中的并行編碼器和步驟（3)中的二 次編碼器。
[0014] 作為優(yōu)選，所述步驟（1)中，并行編碼器的數(shù)量為3個(gè)。
[0015]作為優(yōu)選，所述步驟（2)的最優(yōu)化選擇包括如下步驟：
[0016] a.收集視頻特征：根據(jù)第一編碼階段各并行編碼器的每一幀的編碼結(jié)果，定義N 為原始圖像和第一編碼階段后圖像的總像素?cái)?shù)，Pi、/丨分別為原始圖像和第一編碼階段后 圖像中像素i的像素值，i為像素的序號(hào)，原始圖像包含MB個(gè)模塊，原始圖像信道頻域的頻 帶總數(shù)為NF，t是畫面幀的時(shí)間，分別計(jì)算距離絕對(duì)值和SAD、像素均值1、像素方差值Vp、信 道頻域絕對(duì)值〇 F(f，t)、信道頻域方差〇 F(f，t)及運(yùn)動(dòng)向量值MV(x，y)，其中：距離絕對(duì)值 和

【權(quán)利要求】
1. 一種多過程最優(yōu)化編轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)，其特征在于：包括若干個(gè)并行編碼器、一個(gè)前瞻緩 沖器和一個(gè)二次編碼器，所述前瞻緩沖器的輸入端與并行編碼器的輸出端連接，前瞻緩沖 器的輸出端與二次編碼器的輸入端連接。
2. -種基于權(quán)利要求1所述多過程最優(yōu)化編轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)的多過程最優(yōu)化編轉(zhuǎn)碼方法，其 特征在于：包括如下步驟： (1) 第一編碼階段：由若干個(gè)并行編碼器對(duì)原始圖像同時(shí)進(jìn)行編碼，即多過程編碼，得 到初次編碼結(jié)果； (2) 最優(yōu)化選擇階段：前瞻緩沖器對(duì)第一編碼階段得到的若干個(gè)初次編碼結(jié)果進(jìn)行最 優(yōu)化選擇，獲得最優(yōu)編碼路徑； (3) 第二編碼階段：由二次編碼器根據(jù)最優(yōu)化選擇階段所獲得的最優(yōu)編碼路徑繼續(xù)編 碼，獲得最終編碼結(jié)果。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多過程最優(yōu)化編轉(zhuǎn)碼方法，其特征在于：所述步驟（1)中的 并行編碼器和步驟（3)中的二次編碼器的編碼方式均為H. 265、H. 264、MPEG-2或AVS的任 意一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種多過程最優(yōu)化編轉(zhuǎn)碼方法，其特征在于：所述步驟 (1)中，并行編碼器的數(shù)量為3個(gè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多過程最優(yōu)化編轉(zhuǎn)碼方法，其特征在于：所述步驟（2)的最 優(yōu)化選擇包括如下步驟： a.收集視頻特征：根據(jù)第一編碼階段各并行編碼器的每一幀的編碼結(jié)果，定義N為原 始圖像和第一編碼階段后圖像的總像素?cái)?shù)，Pi、g分別為原始圖像和第一編碼階段后圖像 中像素i的像素值，i為像素的序號(hào)，原始圖像包含Mb個(gè)模塊，原始圖像信道頻域的頻帶總 數(shù)為NF，t是畫面幀的時(shí)間，分別計(jì)算距離絕對(duì)值和SAD、像素均值Mp、像素方差值Vp、信道頻 域絕對(duì)值0以1〇、信道頻域方差。以1〇及運(yùn)動(dòng)向量值驟〇^， 7)，其中： 距離絕對(duì)值和
信道頻域方差
Sj(f，t)為頻域離散傅里葉變換函數(shù)， sjU ^n = -YjPfe N (6) 式（4)、式（5)和式（6)中，{f= 0, 1，. . .，NF-1}，f為頻帶序數(shù)，j為模塊序數(shù)， 運(yùn)動(dòng)向量值為驟(1，7)，定義運(yùn)動(dòng)向量2 = /.^+_}；2，得到疊加運(yùn)動(dòng)向量驟(2)，其中1 和y是運(yùn)動(dòng)向量的水平和垂直坐標(biāo)； b. 根據(jù)步驟a獲得的各視頻特征依次計(jì)算得到各個(gè)并行編碼器所得第一幀的編碼結(jié) 果的失真度d(t): d(t) =w1*SAD+w2*fφ (Φρ,Mp) +w3*f〇 ( 〇 F,Vp) +w4*MV(ζ) (7) 式（7)中，SAD為距離絕對(duì)值和，Wl、w2、W3和W4均為取值范圍在{0, 1}的經(jīng)驗(yàn)加權(quán)數(shù) 且力+%+%+% = 1，?φ(ΦΡ，Μρ)為空間域中基于變量ΦΡ、Mp的均值經(jīng)驗(yàn)方程或線性方程， f。（σF，Vp)為頻域中基于變量〇F、Vp的均值經(jīng)驗(yàn)方程或線性方程，MV(ζ)是疊加運(yùn)動(dòng)向量； c. 將若干個(gè)并行解碼器所用的比特率分別記為rm，步驟b獲得的若干個(gè)疊加失真度分 別記為dm，m為1到K的自然數(shù)，K為并行編碼器的數(shù)量，得到比特率/失真度比值， =(.II- ⑶ Δ/；" 將得到的若干個(gè)比特率/失真度比值進(jìn)行比較，比特率/失真度比值最小的即為第一 幀的最優(yōu)編碼途徑； d. 重復(fù)步驟a至c，獲得第二幀到最后一幀的最優(yōu)編碼途徑，從而獲得整個(gè)原始圖像的 最優(yōu)編碼途徑。
【文檔編號(hào)】H04N19/567GK104320667SQ201410610390
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】王志誠 申請(qǐng)人:浙江泰立媒科技有限公司