[发明专利]帧率下采样转码方法和装置以及矢量重建方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及视频处理领域，更具体地涉及一种帧率下采样转码方法和装置以及一种矢量重建方法和装置。

背景技术

随着互联网和移动通信技术的高速发展，出现了各种具有不同性能的客户机，如手机、掌上电脑、手提电脑等等，这些客户机迫切要求能够无线接入互联网，共享互联网上的资源。由于互联网和无线网络具有不同的带宽，因而也就对应着不同的传输码率。如果将已压缩的视频流从互联网直接通过无线网络传送给客户机，将会出现视频流与传输信道失配的情况。此时，就需要在互联网和客户机之间设置代理转换器，对已压缩的视频流进行码率转换，将已压缩的高速视频流转换成低码率的视频流，以保证视频流在移动无线网络中的正确传输，为移动用户提供不同服务质量的视频服务。

为了降低视频流的码率，通常考虑直接丢弃视频流中的非参考帧以避免对随后帧的影响。这是最简单的情况，并且这种帧率下采样转码处理不会涉及改变视频帧之间的参考关系。然而，当必须要丢弃参考帧时，运动矢量(Motion Vector，MV)重建将成为一个主要问题。对于其中的每帧都将其最近的前一帧作为参考帧的视频流，由于作为当前帧的参考帧的前一帧被跳过了，所以当前帧中的编码块的MV不再有效。

通常情况下，为了不影响视频显示效果，一般采用帧频采样比为1∶2的帧率下采样转码解决方案来将已压缩的高速视频流转换成低码率的视频流。下面以图6所示的画面组中的视频帧之间的参考关系为例进行说明。如图6中所示，画面组(GOP)包括内部编码帧(即，I帧)和前向预测帧(即，P帧)，跳帧处理在两个I帧之间执行，并且两个I帧之间的编码帧组成了一个GOP。在一个GOP中，每个P帧都将其最近的前一个I帧或P帧作为它的参考帧。在H.264视频流中，I帧被独立编码，每个P帧都充当预测下一个P帧的参考帧，并且其自身可以利用与其最近的前一个I帧或P帧预测。在图6中，从I帧开始，以一帧为间隔对P帧进行丢弃。

为了得出当前帧(例如，当前帧N)中的某一编码块相对于前一个未被跳过的帧(例如，视频帧N-2)中的相关块的参考关系，通常需要对当前帧N中的编码块进行MV重建。传统的MV重建方法是找出当前帧N中的编码块在视频帧N-1中的预测块(预测块是与该编码块具有相同数目像素的区域)的MV，并将视频帧N-1中的该预测块的MV添加至当前帧N中的该编码块的原始MV，将得出的和矢量作为当前帧N中的该编码块的新MV。这个和矢量指示当前帧N中的该编码块和视频帧N-2中的相关块之间的参考关系。由于视频流所包含的各帧中的各编码块的原始MV信息可以从视频流中获取，所以该解决方案的主要问题在于找出如何找出视频帧N-1中的该预测块的MV。

实际上，视频帧N-1中的该预测块并不总是该帧中的编码单元。当该预测块不是视频帧N-1中的编码单元时，它的MV不能直接从视频流中获取。现有的获取该预测块的MV的方法主要是：从被该预测块覆盖的多个编码块的原始MV中取平均值，或者通过分析被该预测块覆盖的编码块的特性来选择某个被覆盖的编码块的MV作为该预测块的MV。然而在现有的最新视频标准背景下，被覆盖的编码块的尺寸大小是各不相同的，且既然被覆盖的编码块的尺寸大小各不相同，说明此区域内的像素活动性情况不完全一致，所以不能简单地用某一部分的运动矢量来替代被该预测块覆盖的整个区域内的所有像素的运动矢量。

图7示出了一种传统的帧率下采样转码装置的逻辑框图。如图7所示，前端解码器702对输入的帧率为R1的H.264视频流执行包括环路滤波在内的完整解码处理，以得到解码后的YUV文件；然后，重编码器704将解码后的YUV文件重新编码为帧率为R2的H.264视频流。在图7所示的装置中，前端解码器通过解码、反量化和反变换过程，才能得到原始YUV。重编码器704再通过变换、量化和编码，将YUV文件编成帧率符合接收端需求的码流。尽管此装置能够得到最好的转换效果，但涉及到两次视频编码过程中复杂度最高的变换和反变换。

图8示出了另一种传统的帧率下采样转码装置的逻辑框图。其中，部分解码器802进行解码和反量化，运动矢量重用和重建单元804进行运动矢量重建和残差数据提取，帧率下采样转码单元806重新进行量化和编码。虽然通过图8所示的装置可以有效地避开变换和反变换，但是如果该装置中使用了如上所述的获取预测块的MV的方法导致不能准确地得出当前帧中的某一编码块相对于前一个未被跳过的帧中的相关块的参考关系，会影响图8所示装置的整体性能。

发明内容

鉴于以上所述的一个或多个问题，本发明提供了一种帧率下采样转码方法和装置以及一种矢量重建方法和装置。