比特流处理方法及装置

比特流处理方法及装置

相关应用的交叉引用

此申请要求优先权基于 35.U.S.C. 2007 年 10 月 31 日提交的美国临时专利申请第 60/863,645 号的第 119(e) 号，其教导并入本文。

技术

本发明涉及一种用于处理比特流，尤其是视频比特流的比特率的技术。

背景技术

速率转换算法（有时称为速率整形算法）构建实时算法以将压缩数字视频流的比特率处理成所需的结果。速率转换（速率整形）算法用于广播电视行业。例如，当使用统计视频多路复用器组合多个独立视频比特流并在固定带宽通道上输出所有这些视频比特流时，独立流的比特率被转换，使得独立流的比特率之和是并且确实不超过预期的恒定带宽速率。在互联网电视 (IPTV) 的情况下，运营商通常需要向每个消费者发送不同的恒定比特率 (CBR) 流，并且通常通过对传入的比特流应用速率转换算法来做到这一点。

在使用著名的Moving Picture Experts Group 2（MPEG2)标准对视频进行编码的情况下，共有三种译码算法，以下简称T1、T2和T3第一种（T1）译码算法用于部分解码输入流比特流，仅通过增加其量化来修改编码的残差系数。第二种（T2)译码算法用于首先对输入流进行译码，然后从输入流中获取所有主要决策并使用原始决策重新编码流。第三个（T3)算法用于解码输入流，并将结果完全重新编码到输出流。

这些算法在计算复杂性与视频质量之间进行权衡，以改变级别。 tl计算

4 方法提供最低的计算复杂度，而 T3 算法提供最好的结果。播放优质视频时

流式传输时，T2 算法提供的视频质量几乎与 T3 算法一样好。尽管 T1 算法为 MPEG-2 编码的视频比特流提供了不错的视频质量，但该算法为使用 H.264 编码标准编码的输入流生成了质量不可接受的视频。

需要提供一种用于转换的系统和方法，该系统和方法将产生使用 T2 算法提供的相对高质量的视频，同时实现相对较低的计算复杂度，通常不高于 T1 算法的计算复杂度。

发明内容

简而言之，根据本原理的优选实施例，提供了一种对比特流中的连续宏块进行速率转换（即，处理比特流）的方法。该方法最初分析连续宏块和先前转换的相邻宏块以建立宏块类型。然后根据宏块类型对连续的宏块进行转换。例如，帧内编码（Intra-coded）宏块通常会使用 T2 算法进行转码，而帧间编码的块将使用 T1 算法进行转码。以这种方式分别对帧间编码宏块和帧内编码宏块进行转换可降低计算复杂度，同时与使用单一转换算法相比仍能保持良好的视频质量。

图纸说明

图。附图说明图1示出了根据本发明优选实施例的用于对连续宏块进行译码的装置的框图。

具体实现方法

根据本原理，提供了一种用于对比特流中的连续宏块进行转换的技术，特别是根据 H.264 标准编码的视频比特流。在讨论本原理的译码技术之前，先简要介绍一下 H.264 编码标准。

H.264 编码标准包括一个高级视频压缩标准，该标准使用一组渐进式工具以较低的比特率实现最佳视频质量。由于与 H.264 视频压缩标准相关的复杂性（主要是由于宏块内压缩之间的空间依赖性），T1 码率转换算法通常会提供较差的质量结果。

5H.264 压缩标准包含应用 T1 算法后对输出视频质量的不利影响

影响的具体特征。除了由于更高的量化而降低宏块本身的质量之外，H.264 压缩标准中的特征也会产生质量漂移。按标准

不同特征产生的质量漂移

度数不等。

与 H.264 压缩相关的质量漂移可能会导致某些困难。例如比特流谁发明的，如在 MPEG2 标准中，H.264 视频压缩标准允许帧间预测编码，由此相对于特定压缩参考对特定宏块残差进行编码。更改参考会导致质量漂移在 I 帧上达到零。假设一个高质量的输入比特流和适度的转换率，这种漂移对视频流的输出质量的影响最小。

H.264 压缩标准指定使用去块滤波器来修改参考宏块的块边缘，以减少去块效应。该滤波器在不同的宏块上使用量化尺度参数。假设输入比特流质量良好，由这种去块引起的漂移是最小的。

H.264 压缩标准提供宏块的帧内预测编码，从而将相邻像素用作预测当前像素编码的参考。当这样的像素被转换速率修改时，可能会发生质量漂移。不幸的是，这种漂移将与发生的帧内预测的数量成比例地增加。 H.264 视频压缩标准提供 4 种不同的 16 X 16 帧内预测模式和 9 种独立的 4 X 4 模式。 4x4 模式对每个 4x4 块进行帧内预测，​​增强质量漂移效果。

根据本原理，通过使用 T1 和 T2 转换算法的组合进行转换，可以避免与转换 H.264 编码比特流相关的现有困难。如图。具体实施方式图1示出了用于根据本原理执行转换的装置10的示意框图。装置10包括：宏块分析器1，其形式为可编程处理器等，专用集成电路(ASIC)或现场可变逻辑阵列，或能够区分帧内和内部的宏块。和帧间编码的宏块和硬件和软件元素的其他组合，用于根据宏块类型（以及影响范围内的宏块）应用 T1 和 T2 转换算法之一。当使用 T1 计算进行转换时，宏块分析器 12 将使用新的量化比例重新量化编码的残差系数。当使用T2算法进行速率转换时，宏块分析器12使用基于解码的参考信息并基于输入流做出所有决定以重新编码宏块。在宏块分析器12进行速率转换之前，编码的视频比特流将首先由解码器14解码。实际上，由解码器14接收的输入比特流使用基于上下文的自适应二进制算术编码(CaBC)或基于上下文的自适应可变长度编码(CaVLC)。在使用宏块分析器进行转换后，编码器 16 基于解码器 14 执行的解码，使用 CaBC 或 CaVLC 编码之一重新编码现在转换的宏块。

在操作中，只要图1的宏块分析器12。 1 处理每个块的空间参考，分析器通常将 T2 算法应用于帧内编码的宏块。对于帧间编码的宏块比特流谁发明的，宏块分析器12将应用T1速率转换算法。 T1帧间速率转换宏块不需要任何参考，因此宏块分析器12将不必构建和维护所有相关参考帧。在这种情况下，宏块分析器12可以利用T1算法并节省计算复杂度。该方法还可以通过并行系统（未示出）实现本原理的技术。将 T1 算法应用于帧间预测编码的宏块相关的质量损失不是很大。

只要预测信息仍然可用（这样的预测信息并不总是在片间可用），帧内编码的宏块就会使用 T2 算法进行转码。从输入宏块获得帧内编码宏块模式。使用这样的信息，宏块分析器12将完全解码输入宏块作为重新编码输出宏块的基础。对帧内编码的宏块使用 T2 码率转换算法在计算复杂度方面会变得更加昂贵，但在锚切片上会产生出色的效果，这会影响视频的整体质量。

将 T1 速率转换算法或 T2 速率转换算法应用于帧内宏块的决定取决于宏块的上下文。对于画面内切片（通常称为 I 切片）和切换画面内切片（通常称为 SI 切片），所有宏块都是帧内编码的宏块。因此，只要将 T2 转换算法应用于这些块，每个块的参考信息就保持可用。对于 P、SP 和 B 切片中的帧内编码宏块，这取决于在与宏块相关联的图片参数集 (PPS) 上编码的“constrained_intra_pred_flag”。如果此标志设置为一，则为片间片中的所有帧内宏块选择 T2 转换算子

7 定律。否则，应用 T1 码率转换算法，或者宏块保持不变。

在 T2 算法不能应用于使用 Compression 264 压缩编码的帧内宏块的情况下，T1 仅应用于帧间切片内的帧内宏块，而在 16X16 宏块的情况下，它们不用作后续预测器宏块。

以上对图中装置10的描述假设如下：

(i)输入设备10的H.264流完全符合H.264；

(ii) H.264 流具有广播质量；

(iii) H.264 流已使用合理的决策算法进行编码；

(iv)宏块分析器12能够平均T1和T2算法的性能；和

(v) Rate-shifting 会根据输入质量将比特率降低到一定限度，并且不会在多个帧中下降超过 400%。

以上描述了用于转换比特流的技术，提供相对较低的复杂性和相对较高的质量。

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