[发明专利]一种适用于AVS2编码器的CU级QP分配算法

说明书

本发明公开了一种适用于AVS2编码器的CU级QP分配算法。它具体包括如下步骤：在AVS2编码器的预编码阶段，会计算每个CU的intra_cost、inter_cost并保存帧间预测的运动矢量和所使用的参考帧；计算当前CU作为参考块贡献给未来帧的信息量，累加所有来自当前CU的信息量得到PropagateOut；得到当前CU的传播信息量PropagateOut，计算当前CU的QP偏移值；根据当前CU被参考的重要程度和CU所处的帧类型，计算当前CU的QP。本发明的有益效果是：可以在保持目标码率不变和整体计算复杂度基本不增加的情况下，提高视频的编码质量，尤其是背景区域和画面中长期出现的物体的画质，该发明对AVS2编码器的优化具有实际的参考价值。

技术领域

本发明涉及视频编码相关技术领域，尤其是指一种适用于AVS2编码器的CU级QP分配算法。

背景技术

HEVC是由运动图像专家组(MPEG)和视频编码专家组(VCEG)联合制定的视频编码标准，相比较其上一代编码标准H.264/AVC，HEVC的压缩效率提升了一倍，为超高清视频的传输和普及提供了极大便利。

AVS2标准是中国自主知识产权的第二代视频编码标准，于2016年12月发布，是面向超高清晰度视频，支持超高分辨率(4K以上)、高动态范围视频的高效视频编码标准。AVS2的整体框架与HEVC类似，但相比较HEVC，它提供了更多的编码工具，其压缩效率比上一代标准AVS+和H.264/AVC提高了一倍，也超过国际同类型标准HEVC。2018年8月底，凭借自身优异的性能和自主知识产权，AVS2视频标准成为广电总局印发的《4K超高清电视技术应用实施指南(2018版)》采用的唯一视频编码标准。此外，中国AVS标准已经在斯里兰卡、老挝、泰国和吉尔吉斯坦等国落地。AVS标准凭借其简洁高效的一站式专利授权模式和高效的压缩效率，越来越得到国内外市场的认可。

AVS2采用了混合编码框架，整个编码过程包括帧内预测、帧间预测、变换量化、反量化反变换、环路滤波和熵编码等模块。针对超高清视频的特点，AVS2采用了基于四叉树的块划分结构，包括编码单元(CU)，预测单元(PU)和变换单元(TU),每个CU包含一个亮度编码块和两个对应的色度编码块。为灵活匹配图像本身的纹理复杂度，CU支持从64×64递归划分到最小8×8。

与AVS相比，AVS2将候选参考帧的最大数量增加到了4个，以适应多层次的编码结构。AVS2支持如附图1的三层B帧编码结构，Level＝2的B帧如b1不被其余帧参考，重要程度最低，Level＝1的B帧如B2只被非参考B帧参考，重要程度中等，Level＝0的B帧如B4被以上两层B帧参考，重要程度最高，本发明利用AVS2中B帧重要程度不同，分配不同权重的QP偏移值。

原始AVS2编码器的工作流程是先预分配每一帧的量化参数QP，再由码率控制算法调整每一帧的QP，之后会用码率控制算法得出的各个帧的QP来进行率失真模式选择，在此量化参数下完成变换和量化操作。

在编码过程中，那些被频繁用作参考块的CU应该被高质量重建，一个较高质量的重建参考帧或参考块，有利于以它为参考的帧或CU块的高效编码。当前的AVS2编码器在码率控制阶段只有帧级QP的调整，没有考虑到同一帧内不同CU应该根据其重要程度，给予大小不同的QP值。

目前业内普遍采用BDRate指标来衡量不同编码器压缩效率的差别。BDRate是指在相同的图像客观质量下，编码码率的增加或节省的幅度。图像客观质量一般利用解码后重建图像与原始图像之间的峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio,PSNR)来衡量。

AVS2是属于AVS系列的视频编码标准，压缩效率远超上一代标准。为了更好的推动AVS2的应用，需要对编码器进行充分优化，使得AVS2在国际同类编码器中处于优势地位。目前的AVS2编码器只利用码率控制算法对帧级别的量化参数进行调整，还没有针对CU级量化参数的分配方法的提出。

发明内容