[发明专利]一种应用于视频编解码的压缩方法

说明书

本发明涉及一种在视频编解码中的压缩方法，该方法包括：通过多种预测模式进行预测，并用原始数据减去预测数据后得到的残差数据进行分组编码，选取最优的预测模式，同时结合qp对最优预测模式下的残差数据进行量化，去掉影响较小的余数部分，只对商进行压缩编码，同时在压缩数据的存放上，采用了对每个压缩块固定空间的方式。本发明的压缩方法可有效降低视频编解码的带宽消耗和存储空间需求，且可方便实现对视频压缩数据的随机访问。

技术领域

本发明涉及视频编解码处理领域，具体涉及一种应用于视频编解码的压缩方法，通过组合有损压缩和无损压缩来压缩视频数据，以达到节省编解码带宽以及存储空间的目的。

背景技术

视频压缩和解压缩是目前基于网络视频传输的一个必需技术，由于目前的视频压缩都是基于块匹配的运动估计的帧间压缩方式，特别是多个参考帧的采用，使得编码的压缩效率有很大的提高，然而这对编解码的性能要求也提高了很多，需要编解码端能缓存多个参考帧的原始图像数据，这就需要编解码端配备更大的存储空间；而且，随着多个参考帧的使用，编解码需要的带宽也成为了一个瓶颈，编解码需要的带宽主要集中在视频数据的读写上，例如在视频解码中需要将重建后的数据写出，在帧间宏块解码时需要读取多个参考帧的数据以及在视频编码中也需要写出重建后的数据，在进行块匹配的运动估计中需要读取多个参考帧的搜索窗数据等等都需要占用大量的带宽资源，而且，随着技术的发展和进步，以及用户对高清视频的需求，视频的分辨率越来越大，从过去的480p到720p再到现在1080p和2160p，以及未来的8k，视频编解码所需要的存储空间以及带宽会成比例的线性增加，为了解决存储空间和带宽的问题，工程师进行了很多的尝试，做了很多的解决方案，如：

1、加大动态存储器DDR的大小来缓解编解码需求的存储空间问题，但这会直接带来成本的上升；

2、提高内存颗粒的工作频率以提高内存可以提供的数据带宽，但是高频率带来了高功耗以及随之而来的高发热问题，这在一般的手持设备很难接受；

3、增加内存通道数以获取更大的带宽，但这会导致内存颗粒增加以及PCB板走线增多，造成PCB板布线的困难。

如果能找到一种方法，在不影响人主观质量的条件下，或虽有一定程度的影响但还可接受的情况下，使视频编解码所需要的存储空间以及带宽大幅下降，这将是非常有意义的。

发明内容

因此，为了解决上述问题，本发明提出了一种基于块的有损压缩和无损压缩相结合的方法，该方法充分利用了领域像素相近的特点，通过多种预测模式进行预压缩，选取最优的预测模式，同时结合qp进行量化，去掉影响较小的余数部分，只对商进行压缩，以达到既节省视频编解码带宽，同时又节省空间的目的。同时，在压缩数据的存储上，通过每个压缩块根据系统需求固定大小的方式，不需要额外开辟空间来存储压缩块长度，极大的方便了随机访问，而且结构简单，易于硬件实现，可以灵活的应用于各种视频编解码器中。实验结果表明，在节省带宽和存储空间50%的条件下，测试不同的序列，该方法虽有一定的损失，但基本不影响人的主观视觉效果；在节省带宽和存储空间75%的条件下，即视频编解码所需要的带宽和存储空间为不压缩方案的1/4，测试不同的序列，该方法虽会有较大的损失，但基本还可以接受，在低成本的视频编解码方案中可以采用。

本发明的目的提供一种有损压缩和无损压缩相结合的方法，以节省视频编解码中需要的带宽和存储空间。

本发明的压缩方法对亮度数据Y采用了以16*16大小块为一个group进行压缩，每个16*16块group又分为4个8*8小块Y0、Y1、Y2和Y3分别压缩，对色度数据UV采用2个8*8的小块为一个group进行压缩。压缩步骤包括：

（1）首先设置量化qp为1；

（2）对每个8*8的小块进行模式预测，得到每个原始像素数据对应的预测值，然后用原始数据减去所对应位置的预测值数据，即可得到残差数据。同时，根据预测模式，对得到的残差数据进行分组；