一種視頻編碼中自適應反量化方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及數據處理領域，尤其涉及一種視頻編碼中自適應反量化方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 當前視頻編碼技術包括多種，例如比264/AVC、H. 265/肥VC、音視頻編碼標準 (AudioVideocodingStandard,AV巧等視頻編碼標準，上述視頻編碼標準通常都采用混 合編碼框架，該混合編碼框架主要包括W下環(huán)節(jié)：
[0003] 預測（prediction)、變換（transform)、量化（quantization)、賭編碼（entropy codin邑）等環(huán)節(jié)。
[0004] 預測環(huán)節(jié)利用已編碼區(qū)域的重建像素（reconstructedpixel)產生當前編碼塊對 應的原始像素（originalpixel)的預測像素（predictedpixel)。預測方式主要包括頓 內預測（intraprediction)和頓間預測（interprediction)兩大類。頓內預測使用當前 編碼塊在當前編碼圖像中空間鄰域的重建像素來產生當前編碼塊的預測像素，例如H. 264/ AVC中的水平化orizontal)、豎直（vertical)等多方向預測W及基于模版匹配（template matching)和頓內運動補償（intramotioncompensation)的預測方式。頓間預測使用當 前編碼塊在一個或多個已編碼圖像中對應的重建像素作為當前編碼塊的預測像素，例如基 于運動補償（motioncompensation)的預測；頓間預測包括單向預測和雙向預測送兩種形 式，其中單向預測使用一個已編碼圖像中的重建像素產生當前編碼塊的預測像素，而雙向 預測使用兩個已編碼圖像中的重建像素產生當前編碼塊的預測像素。
[0005] 原始像素和預測像素之間的像素值差異稱為殘差（resi化al)。為了提高殘差的 編碼效率，通常先對殘差進行變換，將其轉化為變換系數（transformcoe巧Cient),常用的 變換有離散余弦變換值iscreteCosine^ansform,DCT)、離散正弦變換值iscreteSine 化ansform，DST)、小波變換等。之后，對變換系數作量化處理，例如利用矢量量化或標量量 化。然后，將量化后的變換系數W及編碼模式信息（例如編碼塊大小、預測模式、運動矢量 等）通過賭編碼處理轉換成碼流。常用的賭編碼方法有算術編碼（arithmeticcoding)、變 長編碼（vari油Ielengthcoding,VLC)、定長編碼、游程編碼（run-lengthcoding)等。
[0006] 變換系數的量化可W采用標量量化方式。記當前編碼塊殘差的N個變換系數中第 i個變換系數為C(i) (1《i《N，N與變換塊的大小有關，通常為16、64、1024等），則量化 后的變換系數Q(i)為
[0008]其中sign找}表示取X的符號，即有
round找}為取整 (rounding)操作，通?？蒞是向下取整、四舍五入取整、向上取整中的一種；IXI表示取X的 絕對值或幅度；Qs(i)表示變換系數C(i)對應的量化步長（quantizationstep) ;ol(i)為 舍入偏置（roundingoffset)。
[0009] 視頻解碼是將碼流轉換為視頻圖像的過程，它包括賭解碼（entropydecoding)、 預測、反量化（dequantization)、反變換（inversetransform)等幾個主要環(huán)節(jié)。首先，將 碼流通過賭解碼處理解析出編碼模式信息和量化后的變換系數。然后，一方面由編碼模式 信息和已經解碼的重建像素得出預測像素；另一方面將量化后的變換系數通過反量化得到 重建的變換系數，再對重建的變換系數進行反變換，得到重建的殘差信息。之后，將重建的 殘差信息和預測像素相加，得到重建像素，從而恢復出視頻圖像。
[0010] 對量化后的變換系數Q(i)進行反量化得到重建的變換系數R(i)，可W描述為：
[0011] R(i) =Si即{Q(i)} ?round{Q(i) ?Qs(i)+o2(i)}..................(公式I)
[001引其中Qsa)可W為浮點數，02a)為舍入偏置。通常，為了避免使用浮點數運算， 采用整數加法和移位的方式來近似替代浮點數乘法，例如H. 265/肥VC將（公式1)表述的 反量化過程近似為：
[0013]R(i) =sign{Q(i)} ?(Q(i) .Qs'（i) + (1<< 〇3dshift-l)))〉〉bdshift............(公 式2)
[0014] 其中，bdshift為移位參數，Qs'（i)為整數，Qs'（i)/2bdshift近似于（I)式中的量 化步長Qs(i)，此時o2(i) =0.5,取整方式為向下取整。Qs'（i)由電平尺度（IevelScale) l(i)和縮放因子（scalingfacto;r)m(i)共同決定，
[0015]Qs' (i) =m(i) *1 (i)....................................(公式 3)
[001引 而1 (i)為量化參數（如antizationParameter,QP)的函數，即有
[0017] 巧)=挺ve紋"/小~^/，(/')%(：>] <<j_yy，(/') / 6」........................（公式 4)
[0018]其中，電平尺度表IevelScale比]={40, 45,51，57, 64,72}，k= 0, 1,...,5; 名巧〇/6」表示對QP(i)除6取整，％為取余操作。
[0019] 總的說來，反量化與量化步長直接相關，而量化步長則受到QP、縮放因子、電平尺 度表的影響。調節(jié)量化步長可W由多種方式實現。例如，當縮放因子、電平尺度表固定時， 每個級別的量化參數對應一個量化步長，比264/AVC和H. 265/肥VC規(guī)定了 52個級別的量 化參數，因此可W通過改變量化參數來調節(jié)量化步長。又例如，可W調節(jié)縮放因子來改變量 化步長，典型地可W選擇多個縮放因子矩陣，也稱量化矩陣，中的一個來確定縮放因子。盡 管上述兩個例子改變的數據不同，但本質均為調節(jié)量化步長。
[0020] 對于有損編碼，重建像素與原始像素可能是不相同的，兩者之間的數值差異稱為 失真（distodion)。由于多種視覺掩蔽效應的存在，例如亮度掩蔽效應和對比度掩蔽效應， 人眼觀察到失真的強度和失真所在背景的特性有密切的聯系。也就是說，人眼的失真敏感 度與失真所在位置的背景亮度和背景對比度有關，通常來說失真敏感度和背景亮度呈現U 形曲線關系，而與背景的方差或標準差呈單調遞減關系。在視頻編碼中，結合上述視覺特 性，對視覺上失真不敏感的區(qū)域（即失真敏感度較小的區(qū)域）增大量化步長，對敏感區(qū)域減 小量化步長，相較于使用統(tǒng)一的量化步長，可W使編碼失真分配更符合人眼視覺感知，從而 在相同碼率下提升主觀質量，即提高了編碼效率。
[0021] 現有技術中提供的調整量化步長的方法為：
[0022] 在編碼端分析視頻序列，決定各個編碼塊的變換系數對應的量化參數（QP)，并將 量化參數或該量化參數相對于條帶級量化參數（sliceQP)的偏移量（deltaQ巧寫入碼 流；解碼端對各編碼塊根據解析到的量化參數進行相應的量化步長調節(jié)。
[0023] 上述現有技術方案通過編碼端決策量化參數并在碼流中傳輸量化參數信息使解 碼端獲知各編碼塊的量化步長調節(jié)數值，從而實現自適應量化步長調節(jié)。但是量化參數對 應的邊信息（sidein化rmation) -定程度上限制了編碼效率的提升。

【發(fā)明內容】

[0024] 本發(fā)明提供一種視頻編碼中自適應反量化方法及裝置，本發(fā)明所提供的方法和裝 置解決現有技術中量化參數對應的邊信息一定程度上限制了編碼效率的提升的問題。
[00巧]第一方面，提供一種視頻編碼中自適應反量化方法，該方法包括：
[0026]確定第一變換系數集在當前解碼圖像中對應的圖像區(qū)域；所述第一變換系數集包 括N個變換系數，所述變換系數為所述當前解碼圖像中任一色彩空間分量的變換系數，其 中，N為正整數；
[0027] 獲取所述圖像區(qū)域的解碼像素信息，所述解碼像素信息包括所述圖像區(qū)域的空間 鄰域像素信息；
[0028] 根據所述解碼像素信息計算量化調節(jié)因子；
[0029] 根據所述量化調節(jié)因子對所述第一變換系數集進行反量化，得到第二變換系數 集。
[0030] 結合第一方面，在第一種可能的實現方式中，所述解碼像素信息還包括所述圖像 區(qū)域的時間鄰域像素信息和/或所述圖像區(qū)域的像素信息。
[0031] 結合第一方面，或者第一方面的第一種可能的實現方式中的任意一種，在第二種 可能的實現方式中，根據所述解碼像素信息，計算量化調節(jié)因子包括：
[0032] 根據像素均值Pwg的第一函數(Pwg)計算量化調節(jié)因子；其中，所述像素均值Pwg 是所述解碼像素信息所對應的多個像素的亮度分量求平均得到的均值，或者是所述多個像 素的同一個色彩空間分量求平均得到的均值，所述色彩空間分量為所述第一變換系數集對 應的色彩空間分量。
[0033] 結合第一方面，或者第一方面的第一種可能的實現方式中的任意一種，在第H種 可能的實現方式中，根據所述解碼像素信息，計算量化調節(jié)因子包括：
[0034] 根據像素方差Py。^勺第二函數f2(PyJ計算量化調節(jié)因子；其中，所述像素方差 為所述解碼像素信息對應的多個像素的亮度分量的方差，或者為所述多個像素的同一個色 彩空間分量的方差，所述色彩空間分量為所述第一變換系數集對應的色彩空間分量。
[0035] 結合第一方面，或者第一方面的第一種可能的實現方式中的任意一種，在第四種 可能的實現方式中，根據所述解碼像素信息，計算量化調節(jié)因子包括：
[0036] 根據像素方差Pygf和像素均值Pwg的聯合函數(Pwg) ?f2 (PvJ計算量化調節(jié)因 子；其中，所述像素均值Pwg是對所述解碼像素信息中多個像素的亮度分量求平均得到的 均值，或者為所述多個像素的同一個色彩空間分量求平均得到的均值；所述像素方差Pygf 為所述多個像素的亮度分量的方差，或者為所述多個像素的同一個色彩空間分量的方差， 所述色彩空間分量為所述第一變換系數集對應的色彩空間分量。
[0037] 結合第一方面，或者第一方面的第一種可能的實現方式中的任意一種，在第五種 可能的實現方式中，根據所述解碼像素信息，計算量化調節(jié)因子包括：
[003引根據像素最大值Pm。,和像素最小值Pmi。的差值的第H函數f3 (Pmax-PmJ計算量化 調節(jié)因子；其中，所述像素最大值Pm。、為所述解碼像素信息對應的多個像素的亮度分量的 最大值，或者是所述多個像素同一個色彩空間分量的最大值；所述像素最小值為所述多個 像素的亮度分量的最小值，或者為所述多個像素同一個空間分量的最小值，所述色彩空間 分量為所述第一變換系數集對應的色彩空間分量。
[0039] 結合第一方面，或者第一方面第一至第五種可能的實現方式中的任意一種，在第 六種可能的實現方式中，所述根據所述量化調節(jié)因子對所述第一變換系數集進行反量化處 理，得到第二變換系數集包括：
[0040] 根據預設的第一對應關系確定所述量化調節(jié)因子對應的目標電平尺度表；其中， 所述第一對應關系為量化調節(jié)因子與電平尺度表的對應關系；
[0041] 根據所述目標電平尺度表反量化所述第一變換系數集，得到所述第二變換系數 集。
[0042] 結合第一方面，或者第一方面第一至第五種可能的實現方式中的任意一種，在第 走種可能的實現方式中，所述根據所述量化調節(jié)因子對所述第一變換系數集進行反量化處 理，得到第二變換系數集包括：
[0043] 根據預設的第二對應關系確定所述量化調節(jié)因子對應的目標量化矩陣；其中，所 述第二對應關系為量化調節(jié)因子與量化矩陣的對應關系；
[0044] 根據所述目標量化矩陣反量化所述第一變換系數集，得到所述第二變換系數集。
[0045] 結合第一方面，或者第一方面第一至第五種可能的實現方式中的任意一種，在第 八種可能的實現方式中，所述根據所述量化調節(jié)因子對所述第一變換系數集進行反量化處 理，得到第二變換系數集包括：
[0046] 從所述當前解碼圖像所對應信號中獲取所述第一變換系數集對應的第一量化參 數；
[0047] 根據所述量化調節(jié)因子確定目標量化參數偏移量，將所述第一量化參數和所述目 標量化參數偏移量相加得到第二量化參數；
[0048] 根據所述第二量化參數確定電平尺度，利用所述電平尺度反量化所述第一變換系 數集，得到所述第二變換系數集。
[0049] 結合第一方面，或者第一方面第一至第五種可能的實現方式中的任意一種，在第 九種可能的實現方式中，所述根據所述量化調節(jié)因子對所述第一變換系數集進行反量化處 理，得到第二變換系數集包括：
[0050] 從所述當前解碼圖像所對應信號中獲取所述第一變換系數集對應的第一量化步 長；
[0051] 利用所述量化調節(jié)因子對所述第一量化步長進行縮放，得到第二量化步長，利用 所述第二量化步長反量化所述第一變換系數集，得到所述第二變換系數集。
[0052] 結合第一方面，或者第一方面第一至第五種可能的實現方式中的任意一種，在第 十種可能的實現方式中，所述根據所述量化