[发明专利]一种HEVC快速CU深度划分编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频编码技术领域，特别是一种HEVC(High Efficiency Video Coding)快速CU深度划分编码方法。

背景技术

2012年10月，ITU-T/ISO/IEC视频编码联合协作小组(Joint Collaborative Team on Video Coding，JCT-VC)发布了“高效视频编码”(High Efficiency Video Coding，HEVC)标准草案9，此后先后举行了多次会议，不断的改进、增删和完善HEVC技术内容。2013年1月，HEVC作为新一代视频标准正式成为国际标准。它的核心目标是在H.264/AVC High Profile的基础上，在保证相同的视频图像质量的前提下，视频流的码率减少50％。HEVC遵循H.264/AVC的核心机制，并采用了多种编码技术，显著提高了编码性能，例如编码过程不再以宏块为单位，而是定义了三种不同的结构单元：编码单元(Coding Unit，CU)、预测单元(Prediction Unit，PU)和变换单元(Transform Unit，TU)，帧间PU模式遍历选择技术和CU的四叉树编码结构技术等。CU的深度按四叉树递归方式，根据大小不同的CU尺寸可以分为深度0、深度1、深度2和深度3，对应的CU尺寸分别是64×64，32×32，16×16，8×8。帧间PU模式包括9种不同的划分方式：SKIP，Inter_2N×2N，Inter_2N×N，Inter_N×2N，Inter_N×N，Inter_2N×nU，Inter_2N×nD，Inter_nL×2N，Inter_nL×2N，其中SKIP是一种特殊的帧间PU模式。在所有不同深度的CU遍历9种帧间PU模式和帧内模式后，根据计算得到的率失真代价值确定该CU的最佳深度划分。每个深度为0的最大编码单元LCU共需要进行1+4+4²+4³＝85次CU划分。因此，HEVC在提高一倍编码效率的同时也给编码端带来很大的计算复杂度。

在HEVC中，CU采用四叉树编码结构，CU块始终是正方形，深度从0到3，对应CU尺寸大小为64×64到8×8。CU块的划分从LCU开始递归，逐层遍历所有深度从0到3的CU块，并且根据率失真代价选择最佳编码深度，从而实现当前CU的最佳深度划分。在标准HEVC中，LCU的划分算法如下：

1)从深度为0的最大编码单元LCU开始，对其进行帧间预测和帧内预测编码，得到其率失真代价。

2)进一步划分为4个深度为1的子CU块，对第一个深度为1子CU块进行帧间预测和帧内编码，得到这个子CU块的率失真代价。

3)进一步划分为4个深度为2的子CU块，对第一个深度为2子CU块进行帧间预测和帧内编码，得到这个子CU块的率失真代价。

4)进一步划分为4个深度为3的子CU块，对其进行帧间预测和帧内编码，得到率失真代价。

5)分别对剩余3个深度为3的子CU块其进行帧间预测和帧内编码，得到各自的率失真代价，并计算4个深度为3的CU块的率失真代价和。

6)递归返回，根据率失真代价值选择最佳块。如果4个深度为3的CU的率失真代价和大于对应深度为2的CU块的率失真代价，则该深度为2的CU块不划分，否则该深度为2的CU块划分成4个深度为3的CU块。

7)按照步骤4、5、6分别对其他深度为2、深度为1直到深度为0的CU块进行递归划分，最终确定当前LCU的最佳深度划分。

8)编码下一个LCU。

基于这种递归结构，编码器需要对各个尺寸的CU进行9种帧间PU模式和帧内模式全遍历算法，计算量非常大，需要消耗大量运算时间。