[发明专利]用于编码视频的方法和编码器系统

说明书

公开了一种用于编码视频的方法和编码器系统。接收表示图像帧中的像素的信息(S101)，以及针对相邻像素的群组计算所述信息的空间统计度量，以针对每个像素群组形成群组值(S102)。确定包括第一预定量化步长的可用量化步长的集合(S105)。针对相邻像素的第一群组，该方法包括：针对每个可用量化步长计算像素的第一群组的群组值除以相应的可用量化步长之后的余数(S106)。选择集合中的产生最小余数的量化步长作为选定量化步长(S107)。使用选定量化步长编码像素的第一群组(S108)。还公开了一种对在图像帧之间差异编码的方法，以及编码系统。

技术领域

本发明涉及编码数字视频数据，并且更具体地涉及采用量化的编码。

背景技术

在诸如网络相机监视系统之类的数字视频系统中，使用各种视频编码方法在传输之前压缩视频序列。在多个数字视频编码系统中，使用两个主要模式以用于压缩视频帧序列的视频帧：帧内模式和帧间模式。以帧内模式，通过经由预测、变换、和熵编码在单个帧的给定信道中利用像素的空间冗余来编码亮度和色度信道。编码后的帧称作内帧，也可以称作I帧。在内帧中，以帧内模式编码像素的区块(也称作宏块、编码单元或编码树单元)，意味着它们是参考相同图像帧内的类似区块来编码，或者是根本不采用参考的原始编码。作为替代，帧间模式利用分立的帧之间的时间冗余，并且依靠运动补偿预测技术，该运动补偿预测技术通过针对像素中所选定的区块从一个帧至另一个帧对像素中的运动进行编码来根据一个或多个之前的帧预测帧的一部分。编码后的帧称作帧间帧，并且可以称作P帧(正向预测帧)，其可以指解码顺序中的之前帧，或者称作B帧(双向预测帧)，其可以指两个或多个之前已解码的帧，并且可以具有用于预测的帧的任意任意显示顺序关系。在帧间帧中，像素区块(还称作宏块)可以以帧间模式编码，意味着它们参考之前已解码图像中的类似区块而编码，或者以帧内模式编码，意味着它们参考相同图像帧内的类似区块来编码，或者根本不参考而是原始编码。

在这两个编码模式中，通常执行量化。通常，宏块的像素值经历离散余弦变换(DCT)，由此将宏块的像素值变换至频域。随后量化DCT系数。量化暗示将可以采取宽广数值范围的输入值映射至数目可数的离散数值或等级(所谓的量化等级)。在量化中从一个等级至下一个的步长大小可以称作量化步长。通过执行量化，可以使用比用于表示非量化输入值所需的位元较少的位元来表示已量化的数据。在遵循H.264标准的编解码器中，例如，由称作量化参数(或简称QP)的压缩数值来控制量化。

如果输入值被映射至仅几个量化等级，即，量化步长较大，将比使用更多量化等级的情况需要更少的位元以用于表示已量化的数据。因此，当尝试降低视频编码器的输出比特率时，可以通过选择合适的压缩值来降低量化等级的数目。换言之，可以增大量化步长的大小。然而，因为量化是不可逆的，压缩有损耗，并且使用的量化等级越少则丢失的信息越多。因此，如果使用指示较少量化等级的高压缩值，编码后的视频的质量通常会较低。

通常由比特率控制器来控制编码，其可以采用恒定比特率(CBR)、最大比特率(MBR)、或可变比特率(VBR)。CBR意味着编码器将努力总是输出相同的比特率，不论在所捕捉的场景中发生什么。如果带宽是有限的，则当在场景中存在运动时这可以产生低质量图像，而在图像是静态的时，则产生高质量图像。在监查或监视情况下，这通常不是有用的，因为具有运动的场景通常比静态场景更令人感兴趣。采用MBR，允许比特率改变，只要其不超过比特率限值设置。与该方案相关的问题类似于与CBR相关的问题。如果MBR限值设置太低，则具有运动的场景的图像可能是低质量的。然而，如果限值设置较高，则为了容纳运动，在编码静态场景的图像时输出比特率可以不必要的高。VBR还可以称作恒定质量比特率，意味着编码后的图像的质量应该保持恒定，但是允许取决于场景中所发生的而改变输出比特率。当场景中存在运动时该方案可以产生高输出比特率。如果带宽是有限的，则这是特别有问题的，诸如在通过移动网络发送编码后的图像时。类似的，如果存储是有限的，则这是有问题的，诸如在通过车载相机(例如在SD卡)上存储图像时。如果数个相机同时发送具有运动的场景的图像，则高输出比特率在大相机系统中也可能是有问题的。