[发明专利]用于质量感知视频优化的方法和视频优化器

说明书

相关专利的交叉引用

本申请要求保护于2009年3月31日提交的名称为“A Framework for Quality-Aware Video Optimization”的美国临时申请No. 61/165,224的优先权和权益，该美国临时申请的全部内容并入此处以供参考。

背景技术

量化与感觉质量（perceptual Quality）的关系

在视频处理中，量化是通过将值的范围压缩至单个量子值而实现的有损压缩技术。当在任何系统中量化视频帧时，信息丢失。例如，典型的视频编码器（如MPEG-2）可以通过丢弃在解码期间对表示原始图像的图像的重构没有贡献的信息来压缩视频帧。在编码期间丢弃的信息的量取决于如何量化每个视频帧。每个视频压缩格式定义了离散的量化设置集合，并且，每个量化设置具有抽象的标识符，被表示为量化参数（QP）。QP可以被任意定义为例如对量化设置的阵列编索引的整数，使得较小QP值X所引入的量化噪声小于较大QP值X+1所引入的量化噪声。对于每个视频编解码器，由给定的QP值编索引的量化设置可以不同。

如果在量化期间丢弃过多信息，则当在重放期间解压缩视频帧时，该视频帧可以显出失真。这捕获了量化与感觉质量之间的关系。因此，QP可以用作感觉质量的指示符，这是由于QP指示了在对视频帧进行编码时丢弃多少信息。

为了说明QP仅是用于估计视频帧的感觉质量的启发式算法，应当考虑利用精细的量化设置而量化的“低质量”视频帧。如果利用精细的量化设置对视频帧进行编码（这意味着丢弃非常少的信息），则由解码器重构的视频帧将与原始视频帧非常接近地匹配。重构的视频帧中的量化噪声非常低，但是重构的视频帧仍显得具有低质量，这是由于原始视频帧具有低质量。这仅是其中QP不精确指示视频的感觉质量的一个示例。

量化与比特率的关系

在视频处理中，比特率指的是每重放时间单位使用的比特数，以用于表示编码（数据压缩）后的连续视频。当然，不同图像或视频帧可能需要即使在它们共享相同像素尺寸且利用相同QP而编码时表示的不同比特数。然而，对于给定的视频帧，QP与压缩字节大小之间的关系更加可预测。如果较高的QP值表示较粗糙的量化（更多信息损失），则利用较高QP值X+1而量化的帧将决不会比利用较小QP值X而量化的相同帧需要更多比特（这忽略了通常应用于量化系数数据的熵编码方案中的边角情况）。实际上，这意味着：当增大用于对帧进行量化的QP时，帧的平均比特率需求降低。图3示出了视频序列的比特率如何随着QP的增大而降低。图3中的比特率数和QP值仅是示例。在现实生活中，这些数和值可以不同，并且，对于不同视频序列，QP值与比特率之间的相关性可以有变化。

附图说明

图1图示了示例性系统的框图。

图2是图示了图1的示例性系统中的示例性质量感知视频优化器的实施例的框图。

图3图示了针对各种视频帧序列的、比特率与QP之间的示例性相关性。

图4图示了从QP_Input至ΔQP的示例性映射。

图5是图示了图2的实施例中的示例性处理流程的功能图。

图6是表示了质量感知视频优化的示例性方法的流程图。

图7是图示了图1的示例性系统中的示例性质量感知视频优化器的另一实施例的框图。

图8是图示了图7的实施例中的示例性处理流程的功能图。

图9是表示了质量感知视频优化的另一示例性方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参照示例性实施例，这些示例性实施例的示例在附图中图示。在任何可能的地方，在全部附图中将使用相同的参考标记来指代相同或相似的部分。

这里公开的示例性实施例涉及用于质量感知视频优化的方法和系统。质量感知视频优化是一种技术，用于修改视频帧序列，使得尽可能多地减小视频流的字节大小，而且同时将感觉质量下降限制于可控制的水平。质量感知视频优化技术可以对先前编码的视频帧序列仅需要单遍（single pass），以便优化视频帧序列。现有单遍速率控制技术的问题在于：视频帧的压缩字节大小与其量化参数之间的关系仅在对帧进行编码之后已知。为了在单遍中实现字节减少和可控制的质量下降，质量感知视频优化器可以参考与如何在视频帧的初始编码期间量化视频帧有关的信息，并使用该信息来优化视频帧序列。