专利名称：视频数据编码装置和视频数据编码方法
技术领域：
本发明涉及视频编码技术领域，具体而言，涉及一种视频数据编码装置和一种视频数据编码方法。
背景技术：
随着数字视频采集和显示技术的日新月异，以及网络带宽的持续增加，在许多应用领域，如数字影院、影视后处理和家庭影院等，对高视觉质量、高空间彩解析度(全高清、4K空间分辨率)视频的需求越来越多。这些应用本身对视频编码的主观质量要求极为严格。在这些应用中主观质量是最主要的评判编码系统优劣的标准。同时，随着视频空间分辨率的增加，任何微小的视觉上的瑕疵都极易被观看者感觉到。所以对于这种高分辨率、高质量的视频编码应用而言，对编码结果的主观质量要求很高，要求尽可能多的保存视频中人眼可感知的细节。
现有的编码标准MPEG4、H. 264/AVC、VCU Motion JPEG2000以及下一代视频编码标准HEVC，在视频编码时都采用率失真优化模型(RD0)。编码效果评判标准都是采用客观评价标准，峰值信噪比(PSNR)。这种策略未考虑人眼视觉特性，某些人眼易感知的细节会在编码时被编码算法丢弃掉。现有基于这些视频编码标准设计开发的软硬件视频编码系统都有各自的策略来保护人眼可感知的纹理细节。例如，使用基于人眼感知特性的量化矩阵；利用计算机视觉算法进行图像前景和背景分割，为前景区域提供更多的码字；结合码率控制算法调整码字分配策略达到保护人眼可感知细微细节的目的。采用特殊的量化矩阵方法普适性差，很难应用于大多数视频序列。基于图像前景和背景分割的方法，算法相对复杂，计算复杂度高。而基于码率控制的方法独立性差，而且一般都需要某些图像分割的算法相配
口 ο因此需要一种算法复杂度较低且可适用于大多数视频编码系统的视频数据编码技术，能够显著提升视频编码的视觉效果。
发明内容
考虑到上述背景技术，本发明的一个目的是提供一种能够有效提升视频编码系统编码主观质量的方案。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种视频数据编码装置，包括获取单元，用于基于输入编码帧的像素特征和预设规则获取所述输入编码帧中每一编码宏块的量化系数调整量，并将所述量化系数调整量输入到视频编码器；所述视频编码器，基于所述量化系数调整量对所述输入编码帧进行编码处理，得到编码码流。在该技术方案中，根据接收到的输入编码帧可分析出该输入编码帧的像素特征(即灰阶特征)，该灰阶特征可以是每个灰阶值、灰阶平均值或方差等，根据这些特征和预设规则便能够获取在视频编码时，相应的编码宏块的量化系数应如何调整才能够提升视频编码的视觉效果，该预设规则可以是像素值越高，则对应的量化系数调整量就越高，或者像素值的变化越大，则对应的量化系数调整量就越高等，量化系数经过调整之后，基于该量化系数获取得到的视频编码的主观质量就可以得到很大提升，并且该量化系数调整策略可直接应用于现有的编码系统中，对已有的视频编码系统改动较小。在上述技术方案中，优选地，所述获取单元用于计算所述编码宏块的像素值均值，根据人眼视觉特性曲线和所述编码宏块的像素值均值获取第一量化系数调整值，将所述第一量化系数调整值作为所述量化系数调整量，或者用于计算所述编码宏块的像素值均值和方差，根据预置的编码宏块的量化系数调整量与编码宏块的像素值均值和方差的对应关系，获取与所述输入编码帧中每一编码宏块对应的第二量化系数调整值，将所述第二量化系数调整值作为所述量化系数调整量。该技术方案列举了预设规则中较优的两种方案。一种方案是根据人眼视觉特性曲线和编码宏块的像素值均值来获取最终的量化系数调整量。在人眼视觉感知特性理论中，人眼能够感知的视频或图像中的最细微的细节变化的空域特性是与细节所在区域的背景的亮度相关的，因此，为了提高视频图像编码的主观效果，可考虑人眼视觉感知特性和输入编码帧中编码宏块的背景亮度(即像素值)。即在人眼能够感知较小的亮度变化的区域，减小编码时的量化系数(量化系数调整量为负)；在人眼只能够感知较大亮度变化的区域，增加编码时的量化系数(量化系数调整量为正)。通过这种策略能够一定程度的保护人眼敏感区域的人眼可感知的细节特征，从而能够一定程度的提高视频压缩的主观质量。同时，此方案更主要的作用是能够有效的进行码率再分配，即减少人眼能够感知较大亮度变化区域所需的编码码字；增加人眼能够感知较小亮度变化区域所需的编码的码字，从而保证编码帧的编码后的大小在可控的范围内。这为兼容码率控制算法提供必要的基础。也就是说，此方案可以看做一种码字分配策略，它是后续量化系数调整策略的基础。另一种方案 是基于视频图像统计特性来获取最终的量化系数调整量。利用输入编码图像的局部统计特性，如宏块的像素值的均值和方差，通过预先计算好的像素值均值和方差与编码量化系数变化量之间的对应关系得到量化系数的变化量，用于调整编码时量化系数。此方案主要是考虑在相同亮度下(即相同像素值均值)人眼对不同强度的细节的感知能力是不同的，为了有效的保护人眼可感知的细节信息，需要根据图像局部的像素值的亮度(均值)和变化(方差)来调整图像编码时的局部的量化系数。在上述任一技术方案中，优选地，所述获取单元用于计算所述编码宏块的像素值均值和方差，根据人眼视觉特性曲线和所述编码宏块的像素值均值获取第一量化系数调整值，以及根据预置的编码宏块的量化系数调整量与编码宏块的像素值均值和方差的对应关系，获取与所述输入编码帧中每一编码宏块对应的第二量化系数调整值，以及根据所述第一量化系数调整值和所述第二量化系数调整值获取所述量化系数调整量。在分别获取了第一量化系数调整值和第二量化系数调整值之后，可基于其中一个量化系数调整值来对输入编码帧的量化系数进行调整，也可以按照预设组合策略结合第一量化系数调整值和第二量化系数调整值来获取最终的量化系数调整量，使视频编码器基于该量化系数调整量对输入编码帧进行编码处理。只基于方案一的量化系数调整策略，能够有效的控制编码帧编码后的编码尺寸，同时在一定程度上提高视频编码后的主观质量。只基于方案二的量化系数调整策略，能够显著的提高视频编码后的主观质量，但不能有效的控制视频帧编码后的尺寸，即可能导致编码后图像尺寸过大。组合策略能够有效兼顾编码后的视频主观质量和视频大小，即方案一提供基准量化系数调整量，方案二提供更精细的量化系数调整量。在上述技术方案中，优选地，所述获取单元包括计算子单元，用于根据人眼视觉特性曲线公式计算出与所述编码宏块中所述每一像素值对应的人眼可见最小亮度变化值，其中，所述人眼视觉特性曲线公式为
权利要求
1.一种视频数据编码装置，其特征在于，包括获取单元，用于基于输入编码帧的像素特征和预设规则获取所述输入编码帧中每一编码宏块的量化系数调整量，并将所述量化系数调整量输入到视频编码器；所述视频编码器，基于所述量化系数调整量对所述输入编码帧进行编码处理，得到编码码流。
2.根据权利要求1所述的视频数据编码装置，其特征在于，所述获取单元用于计算所述编码宏块的像素值均值，根据人眼视觉特性曲线和所述编码宏块的像素值均值获取第一量化系数调整值，将所述第一量化系数调整值作为所述量化系数调整量，或者用于计算所述编码宏块的像素值均值和方差，根据预置的编码宏块的量化系数调整量与编码宏块的像素值均值和方差的对应关系，获取与所述输入编码帧中每一编码宏块对应的第二量化系数调整值，将所述第二量化系数调整值作为所述量化系数调整量。
3.根据权利要求1所述的视频数据编码装置，其特征在于，所述获取单元用于计算所述编码宏块的像素值均值和方差，根据人眼视觉特性曲线和所述编码宏块的像素值均值获取第一量化系数调整值，以及根据预置的编码宏块的量化系数调整量与编码宏块的像素值均值和方差的对应关系，获取与所述输入编码帧中每一编码宏块对应的第二量化系数调整值，以及根据所述第一量化系数调整值和所述第二量化系数调整值获取所述量化系数调整量。
4.根据权利要求2或3所述的视频数据编码装置，其特征在于，所述获取单元包括计算子单元，用于根据人眼视觉特性曲线公式计算出与所述编码宏块中所述每一像素值对应的人眼可见最小亮度变化值，其中，所述人眼视觉特性曲线公式为
5.根据权利要求3所述的视频数据编码装置，其特征在于，所述获取单元按照线性组合方式根据所述第一量化系数调整值和所述第二量化系数调整值获取所述量化系数调整量。
6.一种视频数据编码方法，其特征在于，包括基于输入编码帧的像素特征和预设规则获取所述输入编码帧中每一编码宏块的量化系数调整量；将所述量化系数调整量输入至视频编码器，所述视频编码器基于所述量化系数调整量对所述输入编码帧进行编码处理，得到编码码流。
7.根据权利要求6所述的视频数据编码方法，其特征在于，所述获取输入编码帧中每一编码宏块的量化系数调整量的步骤具体包括计算所述编码宏块的像素值均值，根据人眼视觉特性曲线和所述编码宏块的像素值均值获取第一量化系数调整值，将所述第一量化系数调整值作为所述量化系数调整量；或者计算所述编码宏块的像素值均值和方差，根据预置的编码宏块的量化系数调整量与编码宏块的像素值均值和方差的对应关系，获取与所述输入编码帧中每一编码宏块对应的第二量化系数调整值，将所述第二量化系数调整值作为所述量化系数调整量。
8.根据权利要求6所述的视频数据编码方法，其特征在于，所述获取输入编码帧中每一编码宏块的量化系数调整量的步骤具体包括计算所述编码宏块的像素值均值和方差， 根据人眼视觉特性曲线和所述编码宏块的像素值均值获取第一量化系数调整值，以及根据预置的编码宏块的量化系数调整量与编码宏块的像素值均值和方差的对应关系，获取与所述输入编码帧中每一编码宏块对应的第二量化系数调整值；根据所述第一量化系数调整值和所述第二量化系数调整值获取所述量化系数调整量。
9.根据权利要求7或8所述的视频数据编码方法，其特征在于，所述根据人眼视觉特性曲线和所述编码宏块的像素值均值获取所述第一量化系数调整值的步骤具体包括根据人眼视觉特性曲线公式计算出与所述编码宏块中所述每一像素值对应的人眼可见最小亮度变化值，其中，所述人眼视觉特性曲线公式为
10.根据权利要求8所述的视频数据编码方法，其特征在于，按照线性组合方式根据所述第一量化系数调整值和所述第二量化系数调整值获取所述量化系数调整量。(rIJ70X1-—jnd(k) - ■=JL OV^VjJ
全文摘要
本发明提供了一种视频数据编码方法和一种视频数据编码装置，其中视频数据编码装置包括获取单元，用于基于输入编码帧的像素特征和预设规则获取所述输入编码帧中每一编码宏块的量化系数调整量，并将所述量化系数调整量输入到视频编码器，其中所述视频编码器，基于所述量化系数调整量对所述输入编码帧进行编码处理，得到编码码流。通过本发明的技术方案，可对视频编码中的量化系数进行调整，以提升视频编码系统的编码的视觉效果。
文档编号H04N7/26GK103051901SQ201310012079
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月14日 优先权日2013年1月14日
发明者武宇文, 朱丹, 高永英, 葛永文, 胥晔 申请人:北京华兴宏视技术发展有限公司