专利名称：视频编码压缩方法
技术领域：
本发明涉及视频编码技术领域，特别涉及一种视频编码压缩方法。
背景技术：
随着IP网络基础设施的逐步完善，越来越多的人开始通过IP网络观看视频内容， 包括通过PC连入有线互联网在电脑显示器上观看，或者通过手机连入3G无线网络进行观看。目前视频数据流量已经占到整个互联网全部流量的70%，消耗了大量的带宽资源与存储资源。目前网络视频文件基本均使用H. 264进行视频编码，然后再将视频流与音频流封装为MP4、FLV、F4V或MKV等容器格式，标准的H. 264编码器可以将480P分辨率的视频压缩至800 1000Kbps，将720P分辨率的视频压缩至2Mbps。这导致很多网络接入速度较低的用户，例如IMbps ADSL的用户根本无法观看画质较高的480P及720P视频，尤其是720P视频，几乎无法流畅的一边下载一边播放。这导致目前绝大多数的网络视频的画质都较差，无法达到720P的高清标准，甚至很多都无法达到480P的标清标准，或者虽然达到了 480P或720P的分辨率，但是由于码率较高使得大部分用户无法流畅观看。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是如何提高视频编码的压缩率。( 二 )技术方案为解决上述技术问题，本发明提供了一种视频编码压缩方法，包括以下步骤Sl 对源视频流进行预编码，重建所有画面组G0P，得到X个GOP及X个I帧；S2 计算所有I帧的宏块重合度，归并宏块重合度达到阈值的I帧为一组，得到N 组 I 帧，N<=X;S3 计算经过步骤S2后的源视频流的优化编码系数K，并根据所述K计算所述源视频流进行编码的编码码率Z ；S4 根据所述编码码率Z对源视频流进行编码，在编码时以事先确定的N组I帧中的样本帧作为I帧，将非样本帧的I帧作为以同组内的样本帧为参考帧的P帧。其中，所述步骤Sl中，GOP重建过程中插入I帧的判断方式为当前帧与前一帧的 RGB差值大于等于所有帧的RGB平均值的2倍时，则当前帧为一个I帧。其中，所述步骤S2中，两I帧画面的宏块重合度高于80%为达到所述阈值。其中，所述步骤S3中按如下公式计算所述优化编码系数K κ=(^y其中，乂 是预编码时得到的用于描述输出视频流运动向量的比特数的帧平均值，Vb是预编码的目标码率，h与标准视频内容中的动态程度成反比，1表示弱化系数，用于对动态程度进行一次弱化。其中，所述h = 8，1 = 0.5。其中，所述步骤S3中，根据所述优化编码系数K计算出编码码率Z的方式为Z = WXFXKXE/G, W为输出视频的宽度，F为常数，E为编码时的帧速率，G为标准帧速率。其中，所述步骤S4中，每组的样本帧为其亮度直方图的值与该组中I帧的亮度直方图的平均值差值最小的帧。其中，所述步骤S4中采用Ι-pass或2-pass的动态比特率模式编码。(三)有益效果本发明的提高视频编码压缩率的方法在提高I帧使用效率的同时压缩了对画质影响较低的运动补偿的数据，在材质和运动补偿两个方面同时提高了压缩率，从而整体提升了视频压缩率。
图1是本发明实施例的一种视频编码压缩方法流程图；图2是不同K值视频源在用相同码率编码后的PSNR值，横坐标为K值，纵坐标为 PSNR ；图3是人脑感受画质随PSNR值的变化情况，横坐标为PSNR，纵坐标为人脑感受。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。本发明的提高视频编码压缩率的思想是提高I帧使用效率的同时压缩了对画质影响较低的运动补偿的数据，在材质和运动补偿两个方面同时提高了压缩率，具体流程如图1所示，包括步骤S101，对源视频流进行预编码，重建所有画面组(Group of Pictures, GOP)， 得到X个GOP及X个I帧，预编码后可得到帧的宏块重合度。在GOP重建过程中插入I帧的判断方式为当前帧与前一帧的RGB差值大于等于所有帧的RGB平均值的2倍时，则当前帧为一个I帧。GOP重建的目的是为了根据源视频的不同情况更有效的配置I帧与P、B帧的比例， 以实现更高的压缩率。其中，若当前无可用的源视频流无损视频流数据，则通常在这之前还包括对源视频流进行解码，得到源视频流的无损视频流数据。步骤S102，计算所有I帧的宏块重合度，归并宏块重合度达到阈值的I帧，得到N 组I帧，N < = X，每组中的I帧两两的宏块重合度都达到该阈值。归并宏块重合度达到上述阈值的I帧后得到的I帧组的数量越少，则后期编码时节省的码率越多。优选地，两I帧画面中宏块重合度高于80%则为达到阈值。上述2个步骤的本质是提高了视频压缩过程中对时间冗余的压缩效率，在传统编码方式中无法处理的重复而跳跃的类似帧之间创建了新的关联，相当于在编码计算中将参考帧范围无限放大，从而对距离较远的重复的材质数据也能够实现良好的压缩效果。CN 102427529 A
说明书
3/4页步骤S103，对经过上述2步后的源视频流进行预处理，以得到源视频流的优化编码系数K，并根据所述系数K计算对源视频流进行编码的最优编码码率ζ。K的计算方式如下K= ( )'其中，乂 是预编码时得到的用于描述输出视频流运动向量的比特数的帧平均值，Vb 是预编码的目标码率，h与标准视频内容中的动态程度成反比，1表示弱化系数，用于对动态程度进行一次弱化。优选地，h可取值为8，1可取值为0. 5。优化编码系数K为反应该视频流整体的画面变化程度的值，其意义在于，它可以根据不同视频源的K值，合理的计算对其进行编码的码率。这是由于视频画面的运动越剧烈、变化越大，就需要更多的码率分配给运动补偿数据，所以对于不同的视频源，就可以根据其不同的画面运动情况为其分配合理的能够满足观看者感受的数据码率。上述的计算方式比传统的计算亮度或RGB直方图的逐帧差值的方法的好处是可以基本忽略剧烈运动造成的亮度或RGB直方图差值的过度失真。如图2所示，当分辨率相同时，不同K值的源视频用相同方式编码后得到的峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio, PSNR)的值，其中，横坐标为K值，K值越大则说明源视频的画面运动情况越剧烈，纵坐标为使用相同码率对源视频进行编码后的PSNR值，PSNR 值越大说明编码质量越高。同时由于PSNR只是一种反应输出画面与原画面差异度的指标，而观看者对画质的实际感受与PSNR值实际上有很多的不同，因此PSNR值很多时候并不能客观代表画面质量，尤其是当PSNR值很高的时候，随着PSNR的提高而带来的人眼感受到的画质提升会越来越小。图3是随着PSNR值的提高，观看者能够感受到的实际画质变化的曲线，横坐标是 PSNR值，纵坐标是多个体验者样本人工评价的画面质量。从图上可看出，随着码率的提升，PSNR也会相应提升，而当PSNR达到一定程度之后，人脑对画质提升的感受已经不再如之前提升码率造成的影响那么巨大，这时就得到了一个相对于人脑感受的效率最优的编码码率数值，这个效率最优的码率数值同时保证了人脑的画质感受及有效的码率控制，即在人脑感受的画面质量和编码码率之间找到了最佳的平衡点。而对于不同的视频源数据，这个平衡点，即最优编码码率是不同的，它主要取决于视频源数据的画面分辨率、帧速及整体运动的剧烈程度，而优化编码系数K就能够很好的反应视频源的整体运动的剧烈程度。因此，可根据上述优化编码系数K计算编码码率Z，编码码率Z的计算方法为Z = WXFXKXE/G, W为输出视频的宽度(像素数)，F为常数值， F根据不同的H. 264编码ftOfiIe而不同，常用的取值为1(采用H.沈4 Baseline Profile 时)、0· 75 (采用 H. 264 Main Profile 时)、0· 6 (采用 H. 264 High Profile 时)，G 为标准帧速率，通常在25 29. 976帧/秒。输出视频的宽度W及帧速率E越高时，视频码率Z越高，同时优化编码系数K越高时，视频码率Z越高。保证了在对人脑对画面质量的感受影响更小的前提下，编码码率Z越高，带宽占用越少，尤其适用于一些整体画面运动较少的电影、电视剧、纪录片等影视作品，可以极大幅度的降低视频编码码率的耗用，同时也能够保证观看时的画面质量感受。步骤S104，经过上述3步之后，根据编码码率Z对源视频流进行编码。在进行编码时，以事先确定的N组I帧中的样本帧作为I帧，将非样本帧的I帧作为以同组内的样本帧为参考帧的P帧，每组中确定的样本帧为其亮度直方图的值与该组中I帧的亮度直方图的平均值差值最小的帧，从而节省大量的I帧内部的材质数据。采用编码码率Z对源视频流进行编码，这样即可在对视频流中的材质数据进一步压缩的同时，在整体的单位码率到人脑的画质感受的转化方面也获得了最佳的效率，具体的编码方式可使用I-Pass或2-Pass 的VBR模式。本发明的方法可广泛用于基于H. 264, H. 263, RV40等的视频编码方法。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种视频编码压缩方法，其特征在于，包括以下步骤51对源视频流进行预编码，重建所有画面组G0P，得到X个GOP及X个I帧；52计算所有I帧的宏块重合度，归并宏块重合度达到阈值的I帧为一组，得到N组I 中贞，N<=X;53计算经过步骤S2后的源视频流的优化编码系数K，并根据所述K计算所述源视频流进行编码的编码码率Z ；54根据所述编码码率Z对源视频流进行编码，在编码时以事先确定的N组I帧中的样本帧作为I帧，将非样本帧的I帧作为以同组内的样本帧为参考帧的P帧。
2.如权利要求1所述的视频编码压缩方法，其特征在于，所述步骤Sl中，GOP重建过程中插入I帧的判断方式为当前帧与前一帧的RGB差值大于等于所有帧的RGB平均值的2 倍时，则当前帧为一个I帧。
3.如权利要求1所述的视频编码压缩方法，其特征在于，所述步骤S2中，两I帧画面的宏块重合度高于80%为达到所述阈值。
4.如权利要求1所述的视频编码压缩方法，其特征在于，所述步骤S3中按如下公式计算所述优化编码系数K:κ=(^yVb其中，Vn是预编码时得到的用于描述输出视频流运动向量的比特数的帧平均值，Vb是预编码的目标码率，h与标准视频内容中的动态程度成反比，1表示弱化系数，用于对动态程度进行一次弱化。
5.如权利要求4所述的视频编码压缩方法，其特征在于，所述h= 8，1 =0.5。
6.如权利要求1所述的视频编码压缩方法，其特征在于，所述步骤S3中，根据所述优化编码系数K计算出编码码率Z的方式为Z = WXFXKXE/G, W为输出视频的宽度，F为常数，E为编码时的帧速率，G为标准帧速率。
7.如权利要求1所述的视频编码压缩方法，其特征在于，所述步骤S4中，每组的样本帧为其亮度直方图的值与该组中I帧的亮度直方图的平均值差值最小的帧。
8.如权利要求1 7所述的视频编码压缩方法，其特征在于，所述步骤S4中采用 Ι-pass或2-pass的动态比特率模式编码。
全文摘要
本发明公开了一种视频编码压缩方法，涉及视频编码技术领域，该方法包括S1对源视频流进行预编码，重建所有画面组GOP，得到X个GOP及X个I帧；S2计算所有I帧的宏块重合度，归并宏块重合度达到阈值的I帧为一组，得到N组I帧，N＜＝X；S3计算经过步骤S2后的源视频流的优化编码系数K，并根据所述K计算所述源视频流进行编码的编码码率Z；S4根据所述编码码率Z对源视频流进行编码，在编码时以事先确定的N组I帧中的样本帧作为I帧，将非样本帧的I帧作为以同组内的样本帧为参考帧的P帧。本发明提高了视频的压缩率。
文档编号H04N7/26GK102427529SQ201110302000
公开日2012年4月25日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者崔天龙 申请人:北京暴风科技股份有限公司