本發(fā)明涉及多媒體視頻編碼技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及面向SoC(System on Chip，片上系統(tǒng))的HEVC編碼系統(tǒng)中的LCU(Large Coding Unit，最大編碼單元)級碼率控制。

背景技術(shù)：

HEVC(High Efficiency Video Coding，高效視頻編碼)是目前最新的視頻壓縮標準，該標準將每幀圖像劃分成若干個LCU(Large Coding Unit,最大編碼單元)依次進行編碼。HEVC作為一種有損視頻壓縮技術(shù)，其壓縮的損失主要來自于量化模塊，而QP(Quantization Parameter,量化參數(shù))則是視頻壓縮過程中用于表示量化模塊的參數(shù)。在HEVC中，碼率控制算法的目的就是通過計算QP，來達到碼率和圖像質(zhì)量之間的平衡，在達到目標壓縮碼率的基礎(chǔ)上，取得最好的圖像質(zhì)量。

在一幀圖像中，可以每個LCU都使用相同的QP，也可以根據(jù)圖像復雜度情況，每個LCU使用不同的QP，后者可以得到更好的主觀質(zhì)量。由于為每個LCU計算更加精確的QP需要大量的系統(tǒng)資源，因此對于SoC(System on Chip,片上系統(tǒng))這類資源、功耗等受限制的運行環(huán)境來說，對算法的復雜度、運算量、低延時性都有較高的要求，需要一個更加高效的計算方法。

鑒于以上所述，提供一種能夠快速實現(xiàn)HEVC編碼單元級碼率控制的裝置及方法實屬必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種HEVC編碼單元級碼率控制的實現(xiàn)裝置及方法，以在資源受限的系統(tǒng)上，實現(xiàn)低復雜度、低運算量、低延時的最大編碼單元級碼率控制，從而提升視頻編碼的主觀質(zhì)量。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種HEVC編碼單元級碼率控制的實現(xiàn)裝置，所述實現(xiàn)裝置包括：復雜度分布統(tǒng)計模塊，用于統(tǒng)計前一幀圖像各最大編碼單元的復雜度分布信息；復雜度閾值計算模塊，用于根據(jù)前一幀圖像中各最大編碼單元的復雜度分布信息，計算當前幀的復雜度閾值；以及量化參數(shù)處理模塊，將當前幀各最大編碼單元的復雜度與當前幀復雜度閾值進行比較，最終確定當前幀各最大編碼單元的量化參數(shù)。

作為本發(fā)明的HEVC編碼單元級碼率控制的實現(xiàn)裝置的一種優(yōu)選方案，所述復雜度分布 統(tǒng)計模塊根據(jù)系統(tǒng)性能及前一幀圖像各最大編碼單元的復雜度情況，將需要分析的復雜度數(shù)值進行分段，并建立復雜度分布數(shù)組對前一幀各最大編碼單元復雜度的分布情況進行統(tǒng)計。

進一步地，所述復雜度閾值計算模塊根據(jù)復雜度分布數(shù)組、范圍調(diào)整參數(shù)及幀級復雜度比例因子，計算當前幀的最大復雜度閾值及最小復雜度閾值。

進一步地，所述量化參數(shù)處理模塊將前幀最大編碼單元復雜度與當前幀的最大復雜度閾值及最小復雜度閾值進行比較，以當前幀圖像的幀級量化參數(shù)為基礎(chǔ)調(diào)節(jié)最大編碼單元級量化參數(shù)。

本發(fā)明還提供一種HEVC編碼單元級碼率控制的實現(xiàn)方法，所述實現(xiàn)方法包括步驟：步驟1)，根據(jù)系統(tǒng)性能及前一幀圖像各最大編碼單元的復雜度情況，將需要分析的復雜度數(shù)值進行分段；步驟2)，建立復雜度分布數(shù)組對前一幀各最大編碼單元復雜度的分布情況進行統(tǒng)計；步驟3)，根據(jù)復雜度分布數(shù)組、范圍調(diào)整參數(shù)及幀級復雜度比例因子，計算當前幀的最大復雜度閾值及最小復雜度閾值；步驟4)，將當前幀最大編碼單元的復雜度與計算得到的當前幀的最大復雜度閾值及最小復雜度閾值進行比較，以當前幀圖像的幀級量化參數(shù)為基礎(chǔ)調(diào)節(jié)最大編碼單元級量化參數(shù)步驟5)，如果當前處理的最大編碼單元不為當前幀最后一個最大編碼單元，則重復步驟4)直至結(jié)束。

作為本發(fā)明的HEVC編碼單元級碼率控制的實現(xiàn)方法的一種優(yōu)選方案，步驟1)根據(jù)系統(tǒng)性能及前一幀圖像各最大編碼單元的復雜度情況，將需要分析的最大編碼單元復雜度數(shù)值分為StepNum段，前StepNum-1段每段長度為StepSize，最后一段長度為無窮大。

作為本發(fā)明的HEVC編碼單元級碼率控制的實現(xiàn)方法的一種優(yōu)選方案，步驟2)中，采用數(shù)組元素D[i]表示復雜度屬于i*StepSize至(i+1)*StepSize段數(shù)值范圍內(nèi)的最大編碼單元的個數(shù)，D[StepNum-1]表示復雜度大于i*(StepNum-1)的最大編碼單元的個數(shù)，其中，i<StepNum-1，且i為整數(shù)。

進一步地，步驟3)中，所述最大復雜度閾值Thmax的確定方法為：當或者并且時，Thmax＝i×StepSize×δ；所述最小復雜度閾值Thmin的確定方法為：當或者并且Thmin＝(i+1)×StepSize×δ；其中，R為范圍調(diào)整參數(shù)，δ為幀級復雜度比例因子。

進一步地，步驟4)中，以當前幀圖像的幀級量化參數(shù)為基礎(chǔ)調(diào)節(jié)最大編碼單元級量化參數(shù)的方法為：

若Clcu>Thmax，則QPlcu＝QPpic–1；

若Clcu<Thmin，則QPlcu＝QPpic+1；

若為其他情況，則QPlcu＝QPpic；

其中，QPpic為當前幀圖像的幀級量化參數(shù)，QPlcu為最大編碼單元級量化參數(shù)，Clcu為當前幀最大編碼單元的復雜度。

如上所述，本發(fā)明的HEVC編碼單元級碼率控制的實現(xiàn)裝置及方法，具有以下有益效果：本發(fā)明提供了一種快速實現(xiàn)HEVC編碼單元級碼率控制的裝置及方法，根據(jù)前一幀圖像中各最大編碼單元LCU的復雜度分布情況可確定當前幀圖像的復雜度閾值，通過當前幀各LCU復雜度與所確定閾值相比較得出其對應的量化參數(shù)QP。通過本發(fā)明所提供的方法，可在資源受限的系統(tǒng)上，實現(xiàn)低復雜度、低運算量、低延時的LCU級碼率控制，從而提升視頻編碼的主觀質(zhì)量。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1顯示為本發(fā)明的HEVC編碼單元級碼率控制的實現(xiàn)裝置的實施例的裝置示意圖。

圖2顯示為本發(fā)明的HEVC編碼單元級碼率控制的實現(xiàn)方法的實施例的步驟流程示意圖。

元件標號說明

11 復雜度分布統(tǒng)計模塊

12 復雜度閾值計算模塊

13 量化參數(shù)處理模塊

S11～S15 步驟1)～步驟5)

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。

請參閱圖1～圖2。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖示中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及 尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復雜。

如圖1所示，本實施例提供一種HEVC編碼單元級碼率控制的實現(xiàn)裝置，所述實現(xiàn)裝置包括：復雜度分布統(tǒng)計模塊11，用于統(tǒng)計前一幀圖像各最大編碼單元的復雜度分布信息；復雜度閾值計算模塊12，用于根據(jù)前一幀圖像中各最大編碼單元的復雜度分布信息，計算當前幀的復雜度閾值；以及量化參數(shù)處理模塊13，將當前幀各最大編碼單元的復雜度與當前幀復雜度閾值進行比較，最終確定當前幀各最大編碼單元的量化參數(shù)。

作為示例，所述復雜度分布統(tǒng)計模塊11根據(jù)系統(tǒng)性能及前一幀圖像各最大編碼單元的復雜度情況，將需要分析的復雜度數(shù)值進行分段，并建立復雜度分布數(shù)組對前一幀各最大編碼單元復雜度的分布情況進行統(tǒng)計。

作為示例，所述復雜度閾值計算模塊12根據(jù)復雜度分布數(shù)組、范圍調(diào)整參數(shù)及幀級復雜度比例因子，計算當前幀的最大復雜度閾值及最小復雜度閾值。

作為示例，所述量化參數(shù)處理模塊13將前幀最大編碼單元復雜度與當前幀的最大復雜度閾值及最小復雜度閾值進行比較，以當前幀圖像的幀級量化參數(shù)為基礎(chǔ)調(diào)節(jié)最大編碼單元級量化參數(shù)。

如圖2所示，本實施例還提供一種HEVC編碼單元級碼率控制的實現(xiàn)方法，所述實現(xiàn)方法包括步驟：

如圖2所示，首先進行步驟1)S11，根據(jù)系統(tǒng)性能及前一幀圖像各最大編碼單元的復雜度情況，將需要分析的復雜度數(shù)值進行分段。

具體地，在本步驟中，根據(jù)系統(tǒng)性能及前一幀圖像各最大編碼單元的復雜度情況，將需要分析的最大編碼單元復雜度數(shù)值分為StepNum段，前StepNum-1段每段長度為StepSize，最后一段長度為無窮大。

如圖2所示，然后進行步驟2)S12，建立復雜度分布數(shù)組對前一幀各最大編碼單元復雜度的分布情況進行統(tǒng)計。

具體地，在本步驟中，采用數(shù)組元素D[i]表示復雜度屬于i*StepSize至(i+1)*StepSize段數(shù)值范圍內(nèi)的最大編碼單元的個數(shù)，D[StepNum-1]表示復雜度大于i*(StepNum-1)的最大編碼單元的個數(shù)，其中，i<StepNum-1，且i為整數(shù)。

如圖2所示，接著進行步驟3)S13，根據(jù)復雜度分布數(shù)組、范圍調(diào)整參數(shù)及幀級復雜度比例因子，計算當前幀的最大復雜度閾值及最小復雜度閾值。

在本實施例中，所述范圍調(diào)整參數(shù)可以根據(jù)圖像內(nèi)容特性確定，所述幀級復雜度比例因子為當前幀復雜度與前一幀的復雜度總體水平的比值。

具體地，在本步驟中，所述最大復雜度閾值Thmax的確定方法為：當或者并且時，Thmax＝i×StepSize×δ；

所述最小復雜度閾值Thmin的確定方法為：當或者并且Thmin＝(i+1)×StepSize×δ；其中，R為范圍調(diào)整參數(shù)，δ為幀級復雜度比例因子。

如圖2所示，接著進行步驟4)S14，將當前幀最大編碼單元的復雜度與計算得到的當前幀的最大復雜度閾值及最小復雜度閾值進行比較，以當前幀圖像的幀級量化參數(shù)為基礎(chǔ)調(diào)節(jié)最大編碼單元級量化參數(shù)；

具體地，在本步驟中，以當前幀圖像的幀級量化參數(shù)為基礎(chǔ)調(diào)節(jié)最大編碼單元級量化參數(shù)的方法為：

若Clcu>Thmax，則QPlcu＝QPpic–1；

若Clcu<Thmin，則QPlcu＝QPpic+1；

若為其他情況，則QPlcu＝QPpic；

其中，QPpic為當前幀圖像的幀級量化參數(shù)，QPlcu為最大編碼單元級量化參數(shù)，Clcu為當前幀最大編碼單元的復雜度。

如圖2所示，最后進行步驟5)S15，如果當前處理的最大編碼單元不為當前幀最后一個最大編碼單元，則重復步驟4)直至結(jié)束。

如上所述，本發(fā)明提供一種HEVC編碼單元級碼率控制的實現(xiàn)裝置及方法，所述實現(xiàn)裝置包括：復雜度分布統(tǒng)計模塊11，用于統(tǒng)計前一幀圖像各最大編碼單元的復雜度分布信息；復雜度閾值計算模塊12，用于根據(jù)前一幀圖像中各最大編碼單元的復雜度分布信息，計算當前幀的復雜度閾值；以及量化參數(shù)處理模塊13，將當前幀各最大編碼單元的復雜度與當前幀復雜度閾值進行比較，最終確定當前幀各最大編碼單元的量化參數(shù)。本發(fā)明提供了一種快速實現(xiàn)HEVC編碼單元級碼率控制的裝置及方法，根據(jù)前一幀圖像中各最大編碼單元LCU的復雜度分布情況可確定當前幀圖像的復雜度閾值，通過當前幀各LCU復雜度與所確定閾值相比較得出其對應的量化參數(shù)QP。通過本發(fā)明所提供的方法，可在資源受限的系統(tǒng)上，實現(xiàn)低復雜度、低運算量、低延時的LCU級碼率控制，從而提升視頻編碼的主觀質(zhì)量。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技 術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。