本發(fā)明涉及視頻編解碼領(lǐng)域，尤其是一種空間分辨率轉(zhuǎn)碼方法。

背景技術(shù)：

近十年里，H.264/MPEG-4AVC被廣泛使用于各種應(yīng)用。然而，隨著高清以及超高清視頻的發(fā)展和普及，其對(duì)視頻壓縮效率的要求進(jìn)一步提高，H.264由于其局限性無(wú)法繼續(xù)滿足這種需求，因此給視頻編碼技術(shù)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。一種高效率編碼——HEVC就是在這種背景下被提出的，其目標(biāo)是通過(guò)融合最新的技術(shù)和算法來(lái)達(dá)到在保證視頻質(zhì)量的基礎(chǔ)上，壓縮效率比H.264高一倍的目的，以滿足人們對(duì)高清以及超高清視頻的需求。

在編碼原理和基本框架方面，HEVC沿用了從H.261就開(kāi)始采用的經(jīng)典的基于塊的混合視頻編碼方式。其編碼技術(shù)和H.264基本保持了一致，主要包括：幀內(nèi)/幀間預(yù)測(cè)、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和估計(jì)、熵編碼、變換、量化以及環(huán)路濾波等等。但是相對(duì)于H.264，HEVC在很多細(xì)節(jié)方面進(jìn)行了比較大的改變。首先，HEVC使用了基于編碼樹(shù)單元(CTU)的四叉樹(shù)結(jié)構(gòu)取代了H.264中的宏塊，并將編碼單元的尺寸大小從H.264中宏塊的16×16擴(kuò)展到了HEVC中CTU的64×64。CTU還可以劃分成多個(gè)編碼單元CUs，其大小為64×64～8×8，對(duì)應(yīng)的CU深度分別為0～3。此外，每個(gè)CU還可以進(jìn)一步劃分成預(yù)測(cè)單元(PU)和變換單元(TU)。第二，相對(duì)H.264中幀內(nèi)預(yù)測(cè)的9個(gè)預(yù)測(cè)模式，HEVC在此基礎(chǔ)上將預(yù)測(cè)模式進(jìn)行了細(xì)化，一共定義了35種幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式。第三，HEVC的幀間預(yù)測(cè)模式除了采用了H.264中的對(duì)稱分割模式，如：2N×2N模式、N×N模式、2N×N模式和N×2N模式，還引入了非對(duì)稱分割模式，如：2N×nU模式、2N×nD模式、nL×2N模式和nR×2N模式。第四，HEVC首次使用了自適應(yīng)環(huán)路濾波(Adaptive Loop Filter)技術(shù)來(lái)降低方塊效應(yīng)、振鈴效應(yīng)以及圖像模糊等失真效應(yīng)對(duì)視頻質(zhì)量的影響。該技術(shù)主要包括了去方塊濾波(De-blocking Filter)技術(shù)和像素自適應(yīng)偏移(Sample Adaptive Offset)技術(shù)。前者主要用來(lái)改善方塊效應(yīng)，后者則是為了解決振鈴效應(yīng)。這些技術(shù)在提高HEVC壓縮效率的同時(shí)，也使得其計(jì)算復(fù)雜度大大增加。

另一方面，如今多種視頻格式和數(shù)據(jù)壓縮編碼算法共存。為了實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)、不同終端設(shè)備之間的無(wú)縫連接，原始視頻必要通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整成不同的格式以滿足不同的網(wǎng)絡(luò)以及各種用戶的需求。視頻轉(zhuǎn)碼技術(shù)就是這樣一種可以解決視頻發(fā)送端與接收端兼容性問(wèn)題以及網(wǎng)絡(luò)狀況問(wèn)題的技術(shù)。

另外，目前隨著4K(3840×2160)電視以及電影的出現(xiàn)，數(shù)字視頻已經(jīng)由720P(1280×720)、1080P(1920×1080)走向了4K時(shí)代。然而，目前市場(chǎng)上大部分的移動(dòng)設(shè)備終端所支持的分辨率目前至多達(dá)到1080P，因此為了使高分辨率的原始視頻流可以在移動(dòng)設(shè)備上播放，必須降低其分辨率?？臻g分辨率轉(zhuǎn)碼就是這樣的一種技術(shù)，它可以把同一壓縮標(biāo)準(zhǔn)的高分辨率視頻流轉(zhuǎn)換成另一個(gè)預(yù)先設(shè)定的低分辨率視頻流。其主要目的是通過(guò)降低原視頻流的分辨率，使得轉(zhuǎn)碼后的視頻流格式符合當(dāng)前移動(dòng)設(shè)備的播放格式。因此，為了使HEVC廣泛應(yīng)用于各類產(chǎn)品中，其空間分辨率轉(zhuǎn)碼成為當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。

視頻轉(zhuǎn)碼框架主要可以分為像素域轉(zhuǎn)碼PDT以及壓縮域轉(zhuǎn)碼CDT兩種。其中PDT主要是將輸入視頻流首先直接解碼成像素域圖像，然后再將像素域圖像轉(zhuǎn)碼成目標(biāo)碼流；CDT則是將輸入視頻流進(jìn)行不完全解碼，只需得到變換域系數(shù)，然后對(duì)其進(jìn)行重編碼得到目標(biāo)碼流。級(jí)聯(lián)型轉(zhuǎn)碼器是像素域轉(zhuǎn)碼器的一個(gè)最基本最原始的形式，也就是所謂的“全解全編”轉(zhuǎn)碼器。然而由于該框架是直接先對(duì)原始視頻流進(jìn)行完全解碼再進(jìn)行重新編碼，編碼器并沒(méi)有利用任何解碼器里面的信息來(lái)加速轉(zhuǎn)碼器，因此該轉(zhuǎn)碼器的計(jì)算復(fù)雜度非常大，使其在實(shí)際的應(yīng)用中受到了限制。但是該轉(zhuǎn)碼器具有普適性和無(wú)損性的優(yōu)點(diǎn)，可以在保證視頻質(zhì)量沒(méi)有任何損失的前提下，實(shí)現(xiàn)各種格式的視頻轉(zhuǎn)碼。因此，該轉(zhuǎn)碼器經(jīng)常作為參考標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量其他視頻轉(zhuǎn)碼器性能的優(yōu)劣。相對(duì)于像素域轉(zhuǎn)碼器，壓縮域轉(zhuǎn)碼器在反量化后直接對(duì)變換系數(shù)進(jìn)行重量化，省掉了DCT變換等操作，因此壓縮域轉(zhuǎn)碼器大大降低了轉(zhuǎn)碼的復(fù)雜度，其轉(zhuǎn)碼效率比像素域轉(zhuǎn)碼器要高出許多。但簡(jiǎn)單壓縮域轉(zhuǎn)碼器有一個(gè)致命的缺點(diǎn)就是該轉(zhuǎn)碼器的實(shí)現(xiàn)是基于解碼端和編碼端的圖像幀具有相同的空間/時(shí)間分辨率的假設(shè)的，因此只能進(jìn)行碼率轉(zhuǎn)碼，并不能直接應(yīng)用于空間/時(shí)間分辨率轉(zhuǎn)碼。

由于變換域轉(zhuǎn)碼器的缺點(diǎn)，因此目前在進(jìn)行空間分辨率下采樣時(shí)的主要方法是：在HEVC解碼器中將HEVC視頻完全解碼為YUV視頻流，隨后再利用HEVC解碼器中對(duì)解碼的YUV視頻流進(jìn)行重新編碼，即像素域轉(zhuǎn)碼框架。不過(guò)，該方法有一個(gè)比較明顯的缺點(diǎn)，即該轉(zhuǎn)碼器的計(jì)算復(fù)雜度比較大，轉(zhuǎn)碼所需的時(shí)間比較長(zhǎng)，很難滿足實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼的要求。研究一種任意空間分辨率轉(zhuǎn)碼快速算法的轉(zhuǎn)碼方案是非常有意義的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種高效低耗的HEVC空間分辨率轉(zhuǎn)碼方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種HEVC空間分辨率轉(zhuǎn)碼方法，包括如下步驟：使用解碼器將原始的分辨率視頻流進(jìn)行解碼，生成重建的視頻流；對(duì)重建后的視頻流進(jìn)行空間分辨率下采樣操作；利用編碼器對(duì)下采樣后的視頻流進(jìn)行重新編碼，得到目標(biāo)空間分辨率視頻流，并將其輸出；其中，從解碼器中得到的編碼塊和編碼器中的編碼塊之間的映射方法為：設(shè)S_d表示在當(dāng)前編碼單元CU_o在深度為d時(shí)，其在解碼端所對(duì)應(yīng)的映射塊，W_i、H_i分別為當(dāng)前編碼單元CU_o在解碼端中的映射塊S_d的寬和高，而W_o、H_o則為當(dāng)前編碼單元CU_o的寬和高；設(shè)輸入視頻流的原始分辨率為W_d×H_d，輸出視頻流的目標(biāo)分辨率為W_e×H_e，α、β分別為視頻圖像寬、高的映射比例，則

那么W_i和W_o以及H_i和H_o的關(guān)系應(yīng)滿足公式

其中c為修正因子，取值為1。

為進(jìn)一步加快編碼速度，可采用快速CU深度預(yù)測(cè)算法，具體為：首先，統(tǒng)計(jì)映射塊S_d中深度的分布情況，根據(jù)當(dāng)前CU的高、寬以及公式(4-1)和(4-2)得到當(dāng)前深度下的映射塊S_d，然后以8×8為單位統(tǒng)計(jì)當(dāng)前映射塊中CU深度的分布情況，不足8×8的將其看作8×8編碼塊，需要統(tǒng)計(jì)的信息包括：映射塊中8×8編碼塊的總數(shù)，每個(gè)深度所對(duì)應(yīng)的編碼塊的個(gè)數(shù)、映射塊中深度的最大值D_max以及最小值D_min、映射塊中權(quán)重最大的深度值；當(dāng)前編碼單元CU_o的深度為a，0≤a≤3，N_ai代表當(dāng)前編碼單元CU_o的深度為a時(shí)，其映射塊中深度為i的8×8編碼塊的總數(shù)，0≤i≤3；因此，f_ai則為當(dāng)前編碼單元CU_o的深度為a時(shí)，其映射塊中深度i的權(quán)重，則

因此映射塊S_d中數(shù)量最多的深度即所占權(quán)重最大的深度m_a為

m_a＝argmax f_ai,0≤i≤3 公式(4-5)

接下來(lái)，結(jié)合深度的初始化范圍[D_min,D_max]以及上述深度信息，進(jìn)一步精確CU深度的預(yù)測(cè)，采用如下算法：(根據(jù)前面的對(duì)應(yīng))

(1)當(dāng)a＝0時(shí)，執(zhí)行CU跳過(guò)算法的情況為：

(a)其映射塊S_a中深度滿足D_min＞0，即

(b)其映射塊中深度為2和3的8×8編碼塊數(shù)量超過(guò)一半以上，即f₀₂+f₀₃＞0.5；若當(dāng)前情況符合以上兩者之一時(shí)，跳過(guò)深度0；另一方面，若映射塊中深度滿足D_max＝0，即映射塊中所有CU的深度都為0，則認(rèn)為當(dāng)前CU的深度也為0，不再往下劃分；

(2)當(dāng)a≠0時(shí)，則映射塊S_a，S_a-1以及S_a-2中深度的分布情況來(lái)決定，當(dāng)a＝1時(shí)，提前終止條件為：

(a)映射塊中最大的深度滿足D_max≤1；

(b)上一層深度a＝0所對(duì)應(yīng)的映射塊中所占權(quán)重最大的深度m_a-1≤1，且深度為0的8×8編碼塊超過(guò)一半以上即f₁₀＞0.5；當(dāng)滿足以上兩個(gè)條件時(shí)，跳過(guò)深度1；另一方面，若其映射塊中深度分布情況滿足以下所有條件，則執(zhí)行CU跳過(guò)算法：

(a)當(dāng)前映射塊S_a的最小的深度滿足D_min＞1；

(b)上一層深度即深度0所對(duì)應(yīng)的映射塊中所占權(quán)重最大的深度滿足m_a-1＞1；

(c)當(dāng)前深度映射塊中深度為3的8×8編碼塊超過(guò)一半以上即f₁₃＞0.5；

而對(duì)于a＝2，提前終止條件為：(a)映射塊中最大的深度滿足D_max≤2；(b)映射塊中深度為0和1的8×8編碼塊數(shù)量占一半以上；(c)深度為0所對(duì)應(yīng)的映射塊以及深度為1所對(duì)應(yīng)的映射塊中，權(quán)重最大的深度m_a-1和m_a-2均小于等于2；另一方面，當(dāng)映射塊中深度分布情況滿足下面所有條件時(shí)，執(zhí)行CU跳過(guò)算法：(a)當(dāng)前映射塊的最小的深度D_min＞2；(b)當(dāng)前映射塊中深度為3的8×8編碼塊數(shù)量占一半以上即f₂₃＞0.5；(c)m_a-1和m_a-2均大于2。

為進(jìn)一步加快編碼速度，可采用快速多參考幀搜索算法以縮小多參考幀的取值范圍，具體包括：首先得到當(dāng)前編碼塊CU_o的映射塊S_d，然后以8×8編碼塊為單位統(tǒng)計(jì)當(dāng)前映射塊中多參考幀索引分布情況，不足8×8的將其看作8×8編碼塊，然后根據(jù)當(dāng)前多參考幀的分布情況采用如下算法：

設(shè)映射塊中存在的不同的參考幀的數(shù)量為N_ref，N_ref的取值范圍為[1,4]，設(shè)映射塊中存在的最大的參幀索引號(hào)為ref_max，最小的多參考幀索引號(hào)ref_min，則多參考幀ref的取值范圍根據(jù)N_ref的取值分為如下兩種情況：

當(dāng)N_ref＝1時(shí)，將多參考幀ref的取值范圍初始化為[0,ref_max]，而1＜N_ref≤4時(shí)，將多參考幀ref的范圍精確為[ref_min-1,ref_max+1]；其中，當(dāng)ref_min-1＜0時(shí)，則將ref_min-1的值設(shè)為0；或者當(dāng)ref_max+1＞4時(shí)，則將ref_max+1的值設(shè)為4。

為進(jìn)一步加快編碼速度，可采用快速多參考幀搜索算法以縮小多參考幀的取值范圍，具體包括：首先得到當(dāng)前編碼塊CU_o的映射塊S_d，然后以8×8編碼塊為單位統(tǒng)計(jì)當(dāng)前映射塊中多參考幀索引分布情況，不足8×8的將其看作8×8編碼塊，然后根據(jù)當(dāng)前多參考幀的分布情況采用如下算法：

設(shè)映射塊中存在的不同的參考幀的數(shù)量為N_ref，N_ref的取值范圍為[1,4]，設(shè)映射塊中存在的最大的參幀索引號(hào)為ref_max，最小的多參考幀索引號(hào)ref_min，則多參考幀ref的取值范圍根據(jù)N_ref的取值分為如下兩種情況：

當(dāng)N_ref＝1時(shí)，將多參考幀ref的取值范圍初始化為[0,ref_max]，而1＜N_ref≤4時(shí)，將多參考幀ref的范圍設(shè)為[ref_min,ref_max]。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明對(duì)于HEVC空間分辨率轉(zhuǎn)碼框架，提出了快速算法(快速CU深度預(yù)測(cè)算法和快速多參考幀搜索算法)，通過(guò)已提出的快速算法加快編碼速度，同時(shí)還保證了視頻的質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例快速CU深度預(yù)測(cè)算法流程圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例快速多參考幀搜索算法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

本實(shí)施例研究的是空間分辨率的轉(zhuǎn)碼，即原始圖像和轉(zhuǎn)碼后的圖像大小尺寸不相同，因此，對(duì)H.265格式視頻按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行解碼到像素域，得到像素域的視頻，必須要根據(jù)目標(biāo)分辨率進(jìn)行下采樣，然后將下采樣之后的視頻進(jìn)行重新編碼。綜上所述，空間分辨率轉(zhuǎn)碼主要分成三個(gè)步驟：首先使用解碼器將原始的分辨率視頻流進(jìn)行解碼，生成重建的視頻流(YUV)；然后對(duì)重建后的視頻流進(jìn)行空間分辨率下采樣操作；最后利用編碼器對(duì)下采樣后的視頻流進(jìn)行重新編碼，得到目標(biāo)空間分辨率視頻流，并將其輸出。

為了可以更有效地利用轉(zhuǎn)碼器中解碼端的編碼信息，首當(dāng)其沖要解決的問(wèn)題便是從解碼器中得到的編碼塊和編碼器中的編碼塊之間的映射關(guān)系。由于研究的是任意空間分辨率下采樣，因此無(wú)法像2:1空間分辨率轉(zhuǎn)碼一樣，直接將四個(gè)編碼塊映射成一個(gè)。設(shè)S_d表示在當(dāng)前編碼單元CU_o在深度為d時(shí)，其在解碼端所對(duì)應(yīng)的映射塊。W_i、H_i分別為當(dāng)前編碼單元CU_o在解碼端中的映射塊S_d的寬和高，而W_o、H_o則為當(dāng)前編碼單元CU_o的寬和高。其中，W_o和H_o的取值一般為8、16、32以及64。設(shè)輸入視頻流的原始分辨率為W_d×H_d，輸出視頻流的目標(biāo)分辨率為W_e×H_e，α、β分別為視頻圖像寬、高的映射比例，則

那么W_i和W_o以及H_i和H_o的關(guān)系應(yīng)滿足公式(4-2)

其中c為修正因子，在本實(shí)施例中其值設(shè)為1。例如，在執(zhí)行720P→480P的任意空間分辨率轉(zhuǎn)碼時(shí)，有：W_d＝1280，H_d＝720，W_e＝832，H_e＝480，此時(shí)若當(dāng)前編碼塊CU_o的尺寸大小為32×32，則W_i＝[1280/720*32]+1＝50，H_i＝[720/480*32]+1＝49。

利用以上的映射關(guān)系，本實(shí)施例采用兩個(gè)快速轉(zhuǎn)碼算法：快速CU深度預(yù)測(cè)算法和快速多參考幀搜索算法。而在算法中所要用到的映射塊S_d中的統(tǒng)計(jì)信息(如CU深度信息、多參考幀索引信息等等)都是以8×8的編碼塊為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的。

快速CU深度預(yù)測(cè)算法的主要思想就是通過(guò)利用從原始高分辨率圖像映射塊S_d中得到的深度信息來(lái)預(yù)測(cè)當(dāng)前編碼單元CU_o的深度。

考慮到映射塊S_d和當(dāng)前編碼單元CU_o之間的相關(guān)性，可以利用S_d中的深度信息來(lái)縮小CU_o的深度選擇范圍。設(shè)d_o為CU_o的最佳深度(0≤d_o≤3)，a為當(dāng)前編碼單元CU_o正在計(jì)算的深度(0≤a≤3)，則D_max和D_min分別為S_d中的最大深度和最小深度值，因此可以把d_o的范圍初始化為d_o∈[D_min,D_max]。

另外，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在d＝1或d＝2時(shí)，其上層深度所對(duì)應(yīng)的映射塊S_d-1以及S_d-2中深度的分布情況會(huì)對(duì)當(dāng)前編碼塊的深度選擇產(chǎn)生影響。因此，本實(shí)施例所設(shè)計(jì)的基于任意空間分辨率轉(zhuǎn)碼算法的快速CU深度預(yù)測(cè)算法的基本思想是：對(duì)于深度d＝0的情況，本實(shí)施例主要根據(jù)d_o∈[D_min,D_max]來(lái)判斷是否執(zhí)行跳過(guò)當(dāng)前深度或者提前終止CU劃分的操作；而對(duì)于深度d＝1或d＝2時(shí)的情況，本實(shí)施例則將當(dāng)前映射塊S_d和S_d-1以及S_d-2中的深度信息都聯(lián)合起來(lái)根據(jù)一定的條件是否執(zhí)行跳過(guò)當(dāng)前深度或者提前終止CU劃分的操作。其算法流程圖如圖1所示，具體描述如下：

首先，統(tǒng)計(jì)映射塊S_d中深度的分布情況。根據(jù)當(dāng)前CU的高、寬以及公式(4-1)和(4-2)得到當(dāng)前深度下的映射塊S_d，然后以8×8為單位(不足8×8的將其看作8×8編碼塊)統(tǒng)計(jì)當(dāng)前映射塊中CU深度的分布情況，需要統(tǒng)計(jì)的信息主要有：映射塊中8×8編碼塊的總數(shù)，每個(gè)深度(0～3)所對(duì)應(yīng)的編碼塊的個(gè)數(shù)、映射塊中深度的最大值D_max以及最小值D_min、映射塊中權(quán)重最大的深度值。當(dāng)前編碼單元CU_o的深度為a(0≤a≤3)，N_ai代表當(dāng)前編碼單元CU_o的深度為a時(shí)，其映射塊中深度為i的8×8編碼塊的總數(shù)(0≤i≤3)。因此，f_ai則為當(dāng)前編碼單元CU_o的深度為a時(shí)，其映射塊中深度i的權(quán)重，則

因此映射塊S_d中數(shù)量最多的深度即所占權(quán)重最大的深度m_a為

m_a＝argmax f_ai,0≤i≤3 公式(4-5)

接下來(lái)，我們將結(jié)合深度的初始化范圍[D_min,D_max]以及上述深度信息，進(jìn)一步精確CU深度的預(yù)測(cè)，設(shè)計(jì)了如圖1所示的算法，具體描述如下：

(1)當(dāng)a＝0時(shí)，執(zhí)行CU跳過(guò)算法的情況為：

(a)其映射塊S_a中深度滿足D_min＞0，即

(b)其映射塊中深度為2和3的8×8編碼塊數(shù)量超過(guò)一半以上，即f₀₂+f₀₃＞0.5，即圖1中的跳過(guò)條件1。若當(dāng)前情況符合以上兩者之一時(shí)，跳過(guò)深度0。另一方面，若映射塊中深度滿足D_max＝0，即映射塊中所有CU的深度都為0，即S_a中深度的分布情況滿足圖1中的提前終止條件1，則認(rèn)為當(dāng)前CU的深度也為0，不再往下劃分。

(2)當(dāng)a≠0時(shí)，則映射塊S_a，S_a-1以及S_a-2中深度的分布情況來(lái)決定。此時(shí)，根據(jù)深度的不同，即a＝1或a＝2，設(shè)置了不同的提前終止條件2以及跳過(guò)條件2。因此，當(dāng)a＝1時(shí)，圖1中的提前終止條件2為：

(a)映射塊中最大的深度滿足D_max≤1；

(b)上一層深度(a＝0)所對(duì)應(yīng)的映射塊中所占權(quán)重最大的深度m_a-1≤1，且深度為0的8×8編碼塊超過(guò)一半以上即f₁₀＞0.5。當(dāng)滿足以上兩個(gè)條件時(shí)，跳過(guò)深度1。另一方面，若其映射塊中深度分布情況滿足以下所有條件，則執(zhí)行CU跳過(guò)算法。另外，對(duì)a＝1，圖1中的跳過(guò)條件2為：(a)當(dāng)前映射塊S_a的最小的深度滿足D_min＞1；(b)上一層深度即深度0所對(duì)應(yīng)的映射塊中所占權(quán)重最大的深度滿足m_a-1＞1；(c)當(dāng)前深度映射塊中深度為3的8×8編碼塊超過(guò)一半以上即f₁₃＞0.5。而對(duì)于a＝2，圖1中的提前終止條件2為：(a)映射塊中最大的深度滿足D_max≤2；(b)映射塊中深度0和1的8×8編碼塊數(shù)量占一半以上；(c)深度為0所對(duì)應(yīng)的映射塊以及深度1所對(duì)應(yīng)的映射塊中，權(quán)重最大的深度m_a-1和m_a-2均小于等于2。因此，若其映射塊中深度分布情況滿足以下所有條件，則提前終止算法。另一方面，當(dāng)映射塊中深度分布情況滿足下面所有條件時(shí)(即圖1中的跳過(guò)條件2)，執(zhí)行CU跳過(guò)算法：(a)當(dāng)前映射塊的最小的深度D_min＞2；(b)當(dāng)前映射塊中深度為3的8×8編碼塊數(shù)量占一半以上即f₂₃＞0.5；(c)m_a-1和m_a-2均大于2。

多參考幀預(yù)測(cè)是指通過(guò)對(duì)當(dāng)前編碼塊在前面的幾個(gè)參考幀中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償計(jì)算，選擇代價(jià)最小的多參考幀作為最優(yōu)的參考幀。但這種操作的缺點(diǎn)是其計(jì)算量很大。另一方面，實(shí)驗(yàn)表明，70％的最佳參考幀是離當(dāng)前幀最近的那一幀。也就是說(shuō)當(dāng)前幀和參考幀的距離越遠(yuǎn)，他們之間的相關(guān)性就越弱。因此，選距離較遠(yuǎn)的參考幀作為最佳參考幀的可能性就越小。所以，根據(jù)這種現(xiàn)象可以得到一個(gè)結(jié)論：并不是參考幀越多，對(duì)圖像質(zhì)量的改進(jìn)的幫助就越大；相反地，這中操作反而使運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償過(guò)程的復(fù)雜度隨著參考幀數(shù)線性增加，運(yùn)算量增加，增大了編碼的復(fù)雜度。因此本實(shí)施例設(shè)計(jì)了一個(gè)快速多參考幀搜索算法，其目的是在圖像質(zhì)量和參考幀之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)，保證在圖像質(zhì)量不變的前提下選用合適的參考幀進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，而不需要搜索所有的參考幀，從而提高編解碼速度。

因此，為了進(jìn)一步加速空間分辨率轉(zhuǎn)碼器，本實(shí)施例提出了快速多參考幀搜索算法以縮小多參考幀的范圍，從而提高轉(zhuǎn)碼速度。如圖2所示，首先，類似于上述的CU算法，首先得到當(dāng)前編碼塊CU_o的映射塊S_d，然后以8×8編碼塊為單位(注：不足8×8的將其看作8×8編碼塊)統(tǒng)計(jì)當(dāng)前映射塊中多參考幀索引分布情況。然后根據(jù)當(dāng)前多參考幀的分布情況設(shè)計(jì)了如下算法：

設(shè)映射塊中存在的不同的參考幀的數(shù)量為N_ref，而在lowdelay_P_main的配置文件下，GOPsize的值為4，則N_ref的取值范圍為[1,4]。此外，設(shè)映射塊中存在的最大的參幀索引號(hào)為ref_max，最小的多參考幀索引號(hào)ref_min，則多參考幀ref的取值范圍可根據(jù)N_ref的取值分為兩種情況，如下所示：

當(dāng)N_ref＝1時(shí)，將多參考幀ref的取值范圍初始化為[0,ref_max]，而1＜N_ref≤4時(shí)，將多參考幀ref的取值范圍初始化為[ref_min,ref_max]。同樣地，為了驗(yàn)證該想法的準(zhǔn)確性，本實(shí)施例以8×8為單位分別統(tǒng)計(jì)了序列前100幀中最終選擇的多參考幀索引。值得注意的是，由于編碼單元CU在遍歷每個(gè)深度時(shí)所對(duì)應(yīng)的映射塊不同，因此不同深度下所對(duì)應(yīng)的ref_min和ref_max也不相同。當(dāng)深度為0時(shí)，多參考幀索引號(hào)的命中率高達(dá)97％，但當(dāng)深度越大，其命中率越來(lái)越低，因此為了提高多參考幀的命中率，當(dāng)1＜N_ref≤4時(shí)，將多參考幀ref的范圍精確為[ref_min-1,ref_max+1]。

其中，當(dāng)ref_min-1＜0時(shí)，則將ref_min-1的值設(shè)為0；或者當(dāng)ref_max+1＞4時(shí)，則將ref_max+1的值設(shè)為4。

為了驗(yàn)證所提出的快速碼率轉(zhuǎn)碼算法的正確性以及有效性，本實(shí)施例基于HM15.0搭建了像素域空間分辨率轉(zhuǎn)碼器，并在該轉(zhuǎn)碼器上基于visual studio 2013實(shí)現(xiàn)了快速空間分辨率轉(zhuǎn)碼算法。最后，在采集實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)，考慮到筆記本電腦的不穩(wěn)定因素表較多，因此為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)可靠性，本實(shí)施例的所有實(shí)驗(yàn)包括第五章中快速空間分辨率轉(zhuǎn)碼算法的實(shí)驗(yàn)均是在高性能計(jì)算平臺(tái)上執(zhí)行的。該平臺(tái)采用了混合式的集群(Cluster)架構(gòu)，其計(jì)算網(wǎng)絡(luò)采用Infinband高速交換機(jī)，能有效地保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性。因此，本實(shí)施例的所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均是在不存在任何干擾的穩(wěn)定的環(huán)境中進(jìn)行仿真測(cè)試得到的，具有真實(shí)可靠性。此外，本實(shí)施例所有實(shí)驗(yàn)的具體編碼參數(shù)(如：量化參數(shù)QP，GOPsize等等)的配置條件如表4-2所示。

表4-2主要的編碼器參數(shù)配置

本實(shí)施例根據(jù)視頻流的原始分辨率以及目標(biāo)分辨率將測(cè)試結(jié)果分為了四組：1920×1080轉(zhuǎn)1280×720(即1080P→720P)、1920×1080轉(zhuǎn)832×480(即1080P→480P)、1280×720轉(zhuǎn)832×480(即720P→480P)以及832×480轉(zhuǎn)480×320(即480P→320P)，具體測(cè)試序列及實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5-3所示。通過(guò)表5-3可知，每一組不同格式空間分辨率的轉(zhuǎn)碼都測(cè)試了5組序列，其中，1080P→720P的視頻序列在加速快速算法后BDBR(Bjontegaard delta bit rate，表示了在同樣的客觀質(zhì)量下,兩種方法的碼率節(jié)省情況)平均上升了1.04％，編碼時(shí)間(ΔT)平均降低了46.58％；1080P→480P的視頻序列的BDBR平均上升了0.84％，編碼時(shí)間平均降低了39.37％；而720P→480P的視頻序列的BDBR平均上升了0.91％，編碼時(shí)間平均降低了56.87％；480P→320P的視頻序列則在時(shí)間平均減少35.2％的情況下，BDBR平均增加了0.82％。最后可以看出對(duì)于所有序列所有轉(zhuǎn)碼格式的20組序列，BDBR平均上升為0.91％，編碼時(shí)間降低了44.56％。從以上數(shù)據(jù)可以看出，本實(shí)施例所提出的算法針對(duì)三種不同分辨率的轉(zhuǎn)碼都取得了較好的效果，達(dá)到了本發(fā)明的目的。

表5-3測(cè)試序列及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

因此，可以得出結(jié)論：從客觀質(zhì)量對(duì)本實(shí)施例的快速算法進(jìn)行評(píng)價(jià)，都可以說(shuō)明本實(shí)施例的快速算法取得了良好的效果——在時(shí)間減少44.56％的前提下，視頻圖像的質(zhì)量影響幾乎可以忽略。