一种视频图像编码方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及视频图像处理领域，尤其涉及一种视频图像编码方法和装置。
【背景技术】
[0002] 随着高清和超高清视频W及相关多媒体技术的快速发展，视频的数据量急剧增 长，JCT-VC(Joint Coll油orative Team on Video Coding,视频编码联合协作团队）工作 组制定了具有更高压缩效率的新一代视频压缩标准肥VC化i曲时ficien巧Video Coding, 高效视频编码，即H. 265)。相比H. 264编码标准，虽然肥VC能节约更多的码率，但是海量的 视频数据依然对数据处理、网络传输和存储是一个重大的挑战，因此研究具有更高压缩效 率的编码算法具有重大的意义，推动高清视频的发展和应用，为高清视频的产业技术提供 技术支持。
[0003] 为了更加灵活有效地表示各种分辨率的视频图像，肥VC中定义了一套新的图像划 分的语法单元，主要包括编码单元（Coding Unit, CU)、预测单元（Prediction Unit, PU)和 变换单兀（Transform Unit, TU)。肥VC 义用 RQT(Residual 如ad-tree Transform,残差四 叉树变换）自适应变换技术，变换单元（Transform化it, TU)是编码单元块的预测内容残 差块的新式表达形式，是进行变换和量化的基本单元。其通常是正方形形式，W亮度像素编 码单元残差块为例，其可W产生4x4块大小的变换单元，或大至32x32块大小的变换单元 (最大变换编码单元），即一个编码单元可W产生一个或多个变换单元。变换单元也是依据 残差内容自适应的按照四叉树形状进行递归划分，根据迭代划分的深度的不同，其大小可 W为 32x32,16x16,8x8,4x4 中的一个。
[0004] 肥VC编码器模型歷(肥VC test model,肥VC测试模型）根据遍历每种预测模式 对当前视频图像待编码顿中的PU进行预测，得到其预测块，将当前编码块与预测块的差值 确定为残差块，并将该残差块递归遍历不同尺寸的TU进行变换量化，得到相应的量化系数 (即残差系数），HM采用基于率失真代价的原则来确定该量化系数是否需要进行编码，对需 要进行编码的量化系数进行编码。
[0005] 在现有技术中，基于率失真代价的原则确定该量化系数是否需要进行编码的过程 如下：
[0006] 图1使出了现有技术中基于失真代价的原则的视频图像编码方法的流程示意图， 如图1所示：
[0007] 步骤11~步骤12 ;编码器获得当前待编码顿的残差块之后，对于残差块每一个分 量（亮度Y分量、色度U分量、色度V分量）进行变换和量化求得一个率失真代价C ;
[0008] 步骤13 ;编码器将变换量化后的残差的Y、U、V H个分量的量化系数假设为零，从 而得到一个零系数率失真代价C,w。。
[000引步骤14 ;编码器将Cwf。和C进行代价比较，判断Cwf。是否小于C，若是，则执行步 骤15,否则，执行步骤16。
[0010] 步骤15 ;如果零系数率失真代价Cwf。小于率失真代价C，说明将残差全部舍弃要 更优于保留残差，因此将残差全部舍弃，系数修改为全零，不对该分量的残差系数进行编 码；
[0011] 步骤16 ;如果零系数率失真代价C,w。不小于率失真代价C，说明将保留残差要更 优于残差全部舍弃，对残差进行编码。
[0012] 当编码器遍历所有尺寸的TU之后，还会对最上层的残差进行代价比较，也就是 说，假设所有TU尺寸的所有分量的变换系数都为零，得到一个总的零系数率失真代价，判 断该零系数率失真代价是否更优。由于肥VC支持多种TU尺寸，最大为32 X 32到最小4X 4， 当编码器遍历所有尺寸的TU时需要增加大量的计算量，浪费了大量编码时间。
[0013] 可见，现有的技术主要是基于率失真代价比较来判断残差为零时是否更优，从而 确定是否将残差作舍弃处理。但是送种方法需要对每一个变换量化之后的残差系数都要增 加一次零系数的代价计算和代价比较，送种方法虽然能提高编码的率失真性能，但是引入 了大量额外的计算，浪费了大量的编码码率。另一方面，由于人眼对亮度变换的敏感度要比 对色彩变换的敏感度高出很多，因此，对于视频的实际主观质量，亮度分量的贡献要远大于 色度分量。而现有技术中将亮度分量和色度分量同时基于率失真代价进行判断，根据判断 结果将亮度分量和色度分量同时舍弃或同时进行编码。可见，现有技术未考虑亮度分量对 视频的实际主观质量的贡献，在将亮度分量和色度分量同时舍弃时，人眼更容易察觉到亮 度分量的失真，从而降低了视频的实际主观质量。
【发明内容】
[0014] 本发明提供一种视频图像编码方法和装置，用于节约视频图像编码的编码码率， 提局编码性能。
[0015] 本发明实施例提供一种视频图像编码方法，该方法包括：
[0016] 获取当前待编码顿中各残差块中用于表示亮度Y分量的能量分布情况的亮度Y分 量残差系数、用于表示色度U分量的能量分布情况的色度U分量残差系数和用于表示色度 V分量的能量分布情况的色度V分量残差系数；
[0017] 根据第一约束条件确定是否需要对所述亮度Y分量残差系数进行编码，根据第二 约束条件确定是否需要对所述色度U分量残差系数进行编码，根据第H约束条件确定是否 需要对所述色度V分量残差系数进行编码；所述第一约束条件用于对Y分量的能量的大 小和分散程度进行约束，所述第二约束条件用于对U分量的能量的大小和分散程度进行约 束，所述第H约束条件用于对V分量的能量的大小和分散程度进行约束；
[0018] 对确定出的需要进行编码的残差系数进行编码。
[0019] 本发明实施例还提供一种视频图像编码装置，该装置包括：
[0020] 残差系数获取单元，用于获取当前待编码顿中各残差块中用于表示亮度Y分量的 能量分布情况的Y分量残差系数、用于表示色度U分量的能量分布情况的U分量残差系数 和用于表示色度V分量的能量分布情况的V分量残差系数；
[0021] 残差舍弃判决单元，用于根据第一约束条件确定是否需要对所述亮度Y分量残差 系数进行编码，根据第二约束条件确定是否需要对所述色度U分量残差系数进行编码，根 据第H约束条件确定是否需要对所述色度V分量残差系数进行编码；所述第一约束条件用 于对Y分量的能量的大小和分散程度进行约束，所述第二约束条件用于对U分量的能量的 大小和分散程度进行约束，所述第H约束条件用于对V分量的能量的大小和分散程度进行 约束；
[0022] 视频图像编码单元，用于对确定出的需要进行编码的残差系数进行编码。
[0023] 从上述技术方案可W看出，本发明实施例分别获取当前待编码顿中各个残差块， 并分别获取用于表示亮度Y分量的能量分布情况的亮度Y分量残差系数、用于表示色度U 分量的能量分布情况的色度U分量残差系数和用于表示色度V分量的能量分布情况的色度 V分量残差系数，并分别根据亮度Y分量残差系数所示出的能量大小和分散程度判断是否 对亮度Y分量残差系数进行编码、根据色度U分量残差系数所示出的能量大小和分散程度 判断是否对色度U分量残差系数进行编码、根据色度V分量残差系数所示出的能量大小和 分散程度判断是否对色度V分量残差系数进行编码；可见，本发明实施例基于残差系数的 统计特性的分析，设计了残差编码的约束条件，通过约束条件确定残差是否被舍弃，相较于 现有技术中的基于率失真代价比较的方法，本发明实施例没有引入大量的计算量，在基本 不提升编码复杂度的前提下，节约了编码码率，提高了编码性能。进一步的，本发明实施例 能够考虑亮度分量和色度分量对主观视频质量的贡献，分别分析亮度分量和色度分量的残 差特性，对不同的分量采用不同等的约束条件，在保证视频主观质量的前提下，更好的节约 码率。
【附图说明】
[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可W根据送些附图获得其 他的附图。
[0025] 图1为现有技术中基于率失真代价的视频图像编码方法的流程示意图；
[0026] 图2为本发明实施例提供的一种视频图像编码方法的流程示意图；
[0027] 图3为本发明实施例提供的一种视频图像编码装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进 一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，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 所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029] 本发明实施例适用于所有基于肥VC化265)压缩方案的视频图像，本发明实施例 提供的视频图像编码方法可W应用于各种电视机设备、播放器、电脑及平板电脑、手机W及 其他具备视频播放功能的装置和设备。
[0030] 在本发明实施例中，分别获取当前待编码顿中各个残差块，并分别获取用于表示 亮度Y分量的能量分布情况的亮度Y分量残差系数、用于表示色度U分量的能量分布情况 的色度U分量残差系数和用于表示色度V分量的能量分布情况的色度V分量残差系数，并 分别根据亮度Y分量残差系数所示出的能量大小和分散程度判断是否对亮度Y分量残差系 数进行编码、根据色度U分量残差系数所示出的能量大小和分散程度判断是否对色度U分 量残差系数进行编码、根据色度V分量残差系数所示出的能量大小和分散程度判断是否对 色度V分量残差系数进行编码；可见，本发明实施例基于残差的统计特性的分析，设计了残 差编码的约束条件，通过约束条件确定残差是否被舍弃，相较于现有技术中的基于率失真 代价比较的方法，本发明实施例没有引入大量的计算量，在基本不提升编码复杂度的前提 下，节约了编码码率，提高了编码性能。进一步的，本发明实施例能够考虑亮度分量和色度 分量对主观视频质量的贡献，分别分析亮度分量和色度分量的残差特性，对不同的分量采 用不同等的约束条件，在保证视频主观质量的前提下，更好的节约码率。
[0031] 下面对本发明实施例进行详细说明。
[0032] 图2示出了本发明实施例提供的一种视频图像编码方法的流程示意图，参照