视频编码方法及视频编码器技术

一种视频编码方法及视频编码器，所述视频编码方法包括基于视频编码的帧结构确定至少一图像组，所述视频编码的帧结构包括若干参考帧及相邻参考帧之间的若干非参考帧，距离一参考帧最近的非参考帧和参考该一参考帧的参考帧组成一图像组，所述距离一参考帧最近是指与该一参考帧的距离小于或等于与其他参考帧的距离；依次对图像组进行编码。本发明专利技术技术方案可以降低对带宽和功耗的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及视频
，尤其涉及一种视频编码方法及视频编码器。
技术介绍
在移动摄像设备中，由于高分辨率和高帧率视频的广泛应用，编解码器对片外存储器的访问带宽需求极大，大量的片外存储访问带来的高功耗减少了系统的可持续工作时间。同时，视频编码模块常常和显示模块、通讯模块、计算模块等集成在一个系统中并行运行，共享带宽，其所分配到的带宽资源常常不能满足正常编码的需要，制约了视频编码器的实际性能，增大了视频编码器的设计难度。在各种视频编码标准中，采用的帧类型有帧内预测帧(I帧)和帧间预测帧。其中帧间预测帧又分为前向预测帧(P帧)和双向预测帧(B帧)。在最新的H264和HEVC视频编码标准中，P帧可以支持后向预测，B帧的两个参考帧可以分别位于前向和后向，也可以全部位于前向或后向。不同类型帧编码时视频编码器对片外存储器的访问可以参考图1，包含当前帧数据的读取，运动估计和补偿模块对参考帧(用于参考的帧)数据的读取，重建帧数据的写出和编码码流的写出等，其中前三项占据了绝大多数带宽。运动估计和补偿模块常需要一个滑动窗存储器用于缓存读取的参考帧数据，其所需带宽与所用的参考帧数量和滑动窗的高度成正比。为了减少带宽和提高编码速度，常用的实时视频编码器设计大都不采用多参考帧和B帧,而仅仅采用I帧和P帧进行编码。仍参考图1,用于参考的I帧比起用于参考的P帧不需要运动估计，其所需片外访问带宽较少。但是I帧压缩率通常较低，实验证明，频繁的插入I帧不仅会使编码码率增大，而且会引入视频闪烁的感觉。所以，大部分实时视频编码的帧结构都是采用少量I帧中插入大量连续P帧的结构，如=IPPP……PIPPP……P。即使这样的编码结构，在高分辨率和高帧率下，其带宽仍然是可观的。以分辨率为4kX2k (单位为像素)、巾贞率为60中贞/秒(f/s)、8比特(Bit)像素值的4:2:0视频为例，HEVC编码器(编码单元设为32X32)如果需要支持垂直方向偏移64的运动向量，其有效片外存储器访问带宽超过了 4GB/s。为了减小实时编码器的带宽需求，现有的编码器优化设计方案，主要有增加片上缓存和对重建帧进行压缩传输等。在部分优化设计中，通过将滑动窗扩展成相同高度的行缓存(Iinebuffer),来减少运动估计的数据的重复读取,但是其代价极大；在前述4kX2k视频编码的例子中，采用片上IinebufTer可使编码有效带宽降低到2.lGB/s，但仅亮度分量所需的片上Iinebuffer容量就要614kB。另一些优化设计中提出了帧缓存压缩的方法，但局限在于:采用无损压缩时压缩率受视频内容影响不稳定，其节省带宽的效果也是不确定的；采用有损压缩时，视频损失会通过帧间预测积累，造成编码图像质量的明显下降。
技术实现思路
本专利技术技术方案解决的是现有的视频编码方案对带宽和功耗需求高的问题。为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种视频编码方法，包括:基于视频编码的帧结构确定至少一图像组，所述视频编码的帧结构包括若干参考中贞及相邻参考巾贞之间的若干非参考巾贞，距离一参考巾贞最近的非参考巾贞和参考该一参考巾贞的参考帧组成一图像组，所述距离一参考帧最近是指与该一参考帧的距离小于或等于与其他参考帧的距离； 依次对图像组进行编码。可选的，对于每一图像组，先对各帧的第X个编码单元进行编码，再对各帧的第(χ+l)个编码单元进行编码；其中，I ( χ<Χ, X为每一帧所包含的编码单元的总数。可选的，所述视频编码方法还包括:每一编码单元编码后，输出编码单元编码后的码流数据至片外码流缓存。可选的，所述视频编码方法还包括:在对一图像组进行编码前，从片外存储器读取参考帧的数据；在对各帧的第X个编码单元进行编码后，将运动估计滑动窗的数据更新为对应于第(χ+l)个编码单元的运动估计滑动窗的数据。可选的，所述非参考帧为nP帧。一种用于实现上述视频编码方法的视频编码器，包括:传输模块，适于传输图像组的数据；编码控制模块，适于储存编码所需的图像组控制参数、帧控制参数和编码单元控制参数；所述编码控制模块包括图像组控制寄存器、M+1组帧控制寄存器和M+1组编码单元行缓存，所述图像组的每一帧分别对应一组帧控制寄存器和一组编码单元行缓存；所述图像组中非参考巾贞的数量小于或等于M, M彡I ；编码模块，适于基于所述编码控制模块储存的控制参数，对图像组的数据进行编码。可选的，所述传输模块适于按如下顺序传输编码单元的数据:先依次传输各帧的第X个编码单元的数据，再依次传输各帧的第(Χ+l)个编码单元的数据，其中，I ( x<X,X为每一帧所包含的编码单元的总数；在所述编码模块对一个编码单元进行编码后，再传输下一个编码单元的数据。可选的，所述视频编码器还包括:帧内预测模块，所述帧内预测模块包括Μ+1组像素值行缓存，所述图像组的每一帧分别对应一组像素值行缓存。可选的，所述视频编码器还包括:运动估计和补偿模块，适于输入编码单元的数据和运动估计移动窗的数据，基于图像组控制参数和帧控制参数进行运动估计和补偿处理；选择模块，适于选择所述帧内预测模块的输出或所述运动估计和补偿模块的输出作为预测编码单元的数据；残差处理模块，适于输入编码单元的数据和所述预测编码单元的数据，输出残差数据；变换与量化模块，适于基于编码单元控制参数对所述残差数据进行变换与量化处理；所述编码模块适于基于编码单元控制参数对变换与量化处理后的残差数据进行编码。可选的，所述视频编码器还包括:反量化与反变换模块，适于对变换与量化处理后的残差数据进行反量化与反变换处理；重建处理模块，适于输入反量化与反变换处理后的残差数据和所述预测编码单元的数据，输出重建编码单元的数据；滤波模块，适于对所述重建编码单元的数据进行滤波处理。与现有技术相比，本专利技术技术方案至少具有以下有益效果:利用非参考帧不需要重建的特点，根据带宽受限的情况，在视频编码的相邻参考帧之间插入若干非参考帧，以减少重建帧的输出。相比使用大量行缓存来缓存运动估计参考帧数据的方法，本专利技术技术方案仅需要增加少量片上存储器，就可以同等降低视频编码所需的带宽；并且可以根据需要，通过增加非参考帧的数量以取得更显著的降低带宽和功耗的效果。相比传统的帧缓存有损再压缩方法，本专利技术技术方案的编码视频质量损失极少。相比传统的帧缓存无损再压缩方法，本专利技术技术方案可以稳定的减少带宽需求，且与视频内容无关。进一步，本专利技术技术方案可以与帧缓存无损压缩合并使用，使节省带宽的效果叠加。本专利技术技术方案可以根据可用带宽情况，自适应的调整编码帧结构，因此可以在带宽动态变化的情况下，保持稳定的编码帧率。【附图说明】图1是视频编码中参考帧的片外存储访问的示意图；图2是视频编码中非参考帧的片外存储访问的示意图；图3是本专利技术实施例的视频编码方法的流程示意图；图4是本专利技术实施例的视频编码的帧结构示意图；图5是本专利技术实施例的图像组中编码单元的编码处理顺序示意图；图6是本专利技术实施例的视频编码器的结构示意图。【具体实施方式】考虑到编码帧是否用于后续预测参考，会影响其对带宽的需求，如图2所示，非参考帧(即不用于参考的帧)的重建帧不需要写到片外存储器中，其中，不用于参考的I帧、P帧和B帧，在本文中分别称为nl帧、nP帧和nB帧。因此，本专利技术技术方案利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种视频编码方法，其特征在于，包括：基于视频编码的帧结构确定至少一图像组，所述视频编码的帧结构包括若干参考帧及相邻参考帧之间的若干非参考帧，距离一参考帧最近的非参考帧和参考该一参考帧的参考帧组成一图像组，所述距离一参考帧最近是指与该一参考帧的距离小于或等于与其他参考帧的距离；依次对图像组进行编码。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韦虎，游源棋，王景新，林福辉，
申请(专利权)人：展讯通信上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31