专利名称：视频数据编码方法、解码方法、编码系统和解码系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，具体而言，涉及视频数据编码方法、解码方法、编码系统和解码系统。
背景技术：
随着数字视频采集和显示技术的日新月异，以及网络带宽的持续增加，在许多应用领域，例如医疗图像处理、数字影院、影视后处理和家庭影院等，对高质量、高色彩解析度 (每个色彩通道大于8个比特)视频的需求越来越多。联合视频组(Joint Video Team，简称JVT)提出的高保真视频编码标准(FRExt)作为最新的国际视频编码标准(AVC/H. 264) 的组成部分，已被国际标准组织ITU采纳，支持RGB4:4:4格式的视频编码。相较于现有流行的视频格式YCbCr4:2:0，RGB4:4:4视频格式的数据量将增加一倍。这对存储设备、传输带宽和各种各样的多媒体应用设备将是一个巨大的挑战。国际视频高保真编码标准(FRExt) 并没有引入专门的针对RGB4:4:4格式的高色彩解析度的视频编码算法来提高高保真视频的编码效率。也就是说，现有的针对高色彩解析度的RGB4:4:4视频的国际视频编码标准的编码效率不高，无法满足将要到来的巨大潜在应用，需要进一步提升其编码效率。RGB4:4:4的视频格式的任意两个颜色通道之间存在很高的相关性，例如红色通道和绿色通道之间、绿色通道和蓝色通道之间以及红色通道和蓝色通道之间存在相关性。这种相关性是会影响编码效率。因此，如果能够利用某种变换作用到RGB4:4:4数据的三个通道上，在视频编码之前就移除不同颜色通道之间的相关性，RGB4:4:4数据的编码性能是能够得到提升的。
发明内容
考虑到上述背景技术，本发明的一个目的是提供一种可以移除不同颜色通道之间的相关性的视频数据编解码技术，以有效提升编码效率。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种视频数据编码方法，可以包括以下步骤对多个颜色通道组成的输入编码帧进行颜色通道能量再分配的正变换处理以得到输出数据；将所述输出数据的动态范围映射成与所述输入编码帧的数据动态范围相同；将经过动态范围调整后的所述输出数据输入到编码器进行编码，得到编码码流。颜色通道能量再分配的正变换能够在保持视频颜色信息的同时进行有利于视频压缩的视频信号能量再分配，去除不同颜色通道之间的相关性，提高编码效率。在上述技术方案中，优选地，还可以包括第一标志位被插入到整个视频数据的编码码流中，以确定所述颜色通道能量再分配的正变换是否作用于整个被编码的视频数据。在上述技术方案中，优选地，所述正变换为线性正变换，具有以下形式
权利要求
1.一种视频数据编码方法，其特征在于，包括以下步骤对多个颜色通道组成的输入编码帧进行颜色通道能量再分配的正变换处理以得到输出数据；将所述输出数据的动态范围映射成与所述输入编码帧的数据动态范围相同； 将经过动态范围调整后的所述输出数据输入到编码器进行编码，得到编码码流。
2.根据权利要求1所述的视频数据编码方法，其特征在于，还包括第一标志位被插入到整个视频数据的编码码流中，以确定所述颜色通道能量再分配的正变换是否作用于整个被编码的视频数据。
3.根据权利要求1所述的视频数据编码方法，其特征在于，所述正变换为线性正变换， 具有以下形式
4.根据权利要求1所述的视频数据编码方法，其特征在于，所述正变换为非线性正变换，具有以下形式Qi f ^ (Ci，C]，· · · Cn) i 1，· · ·，N其中，Cn为第N个颜色通道，N个所述颜色通道组成所述输入编码帧，Qi为经过所述非线性变换后的第i个颜色通道，N个经过所述非线性变换后的颜色通道作为所述输出数据， fi为非线性正变换函数；将与所述非线性正变换函数对应的非线性反变换函数系数量化取整后作为反变换信息。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的视频数据编码方法，其特征在于，在所述输入编码帧采用帧内编码模式时，还包括在所述编码码流中写入与所述正变换对应的反变换信息，具体包括当所述输入编码帧为在视频数据的编码顺序中的第一帧时，在所述输入编码帧的编码码流中写入包含完整的反变换系数的反变换信息；当所述输入编码帧为在视频数据的编码顺序中的第一帧之后的任意一帧时，将第二标志位写入所述输入编码帧的编码码流中，以确定所述输入编码帧的反变换信息是否需要更新，其中，在确定所述反变换信息需要更新的情况下，所述输入编码帧的反变换信息与前一输入编码帧的反变换信息的差值，被写入所述输入编码帧的编码码流中，所述前一输入编码帧为按照所述编码顺序在所述输入编码帧之前的输入编码帧，在确定所述反变换信息不需要更新的情况下，无需在所述输入编码帧的编码码流中写入所述反变换信息。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的视频数据编码方法，其特征在于，在所述输入编码帧采用帧间编码模式时，将按照编码顺序位于所述输入编码帧之前的采用帧内编码模式的输入编码帧的正变换信息，作为用于所述输入编码帧的正变换信息。
7.一种视频数据解码方法，其特征在于，包括以下步骤 对接收到的解码帧进行解码，得到解码数据；获取用于所述解码数据的颜色通道能量再分配的反变换信息，根据所述反变换信息对所述解码数据进行反变换处理；将反变换处理输出的数据进行数据的动态范围调整，以与所述解码帧对应的输入编码帧的数据动态范围一致，得到重构的所述输入编码帧。
8.根据权利要求7所述的视频数据解码方法，其特征在于，还包括在对接收到的第一个所述解码帧进行解码后还得到第一标志位，根据所述第一标志位判断所述颜色通道能量再分配的反变换是否作用于整个视频数据的解码数据。
9.根据权利要求7所述的视频数据解码方法，其特征在于，所述反变换为线性反变换， 具有以下形式
10.根据权利要求7所述的视频数据解码方法，其特征在于，所述反变换为非线性反变换，具有以下形式 其中，为经过所述非线性反变换后的第i个颜色通道，为第N个颜色通道的解码数据，&为非线性反变换函数，将所述非线性反变换函数的系数经反量化后作为所述反变换信息。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的视频数据解码方法，其特征在于，在所述解码帧采用帧内编码模式时，还包括为每帧所述解码帧解码出不同的所述反变换信息，具体包括当所述解码帧为解码顺序中的第一帧时，从所述解码帧对应的码流中解出包含完整的反变换系数的反变换信息；当所述解码帧为按照解码顺序位于第一帧之后的任意一帧解码帧时，从所述解码帧对应的码流中解出第二标志位，以确定所述解码帧的反变换信息是否需要更新，其中，在确定需要更新所述反变换信息的情况下，从所述码流中解出包含残差值的反变换信息，将所述残差值与按照所述解码顺序在所述解码帧之前的解码帧对应的反变换信息相加，得到所述解码帧的完整反变换信息，在确定不需要更新所述反变换信息的情况下，所述解码帧采用前一解码帧的反变换信息，所述前一解码帧为按照所述解码顺序在所述解码帧之前的解码帧。
12.根据权利要求7至10中任一项所述的视频数据解码方法，其特征在于，在所述解码帧采用帧间编码模式时，将按照解码顺序位于所述解码帧之前的采用帧内编码模式的解码帧的反变换信息，作为用于所述解码帧的反变换信息。
13.—种视频数据编码系统，其特征在于，包括正变换单元，对多个颜色通道组成的输入编码帧进行颜色通道能量再分配的正变换处理以得到输出数据，将所述输出数据传送至第一调整单元；所述第一调整单元，将所述输出数据的动态范围映射成与所述输入编码帧的数据动态范围相同，将调整结果传送至编码器；所述编码器，将所述输出数据的调节结果进行编码，得到编码码流。
14.根据权利要求13所述的视频数据编码系统，其特征在于，所述正变换单元对所述输入编码帧进行的正变换为线性变换，具有以下形式
15.根据权利要求13或14所述的视频数据编码系统，其特征在于，所述编码器还包括添加模块，在所述输入编码帧的编码模式为帧内编码模式的情况下，当所述输入编码帧为在视频数据的编码顺序中的第一帧时，在所述输入编码帧的编码码流中写入包含完整的反变换系数的反变换信息；当所述输入编码帧为在视频数据的编码顺序中的第一帧之后的任意一帧时，将第二标志位写入所述输入编码帧的编码码流中，以确定所述输入编码帧的反变换信息是否需要更新，其中，在确定所述反变换信息需要更新的情况下，所述输入编码帧的反变换信息与前一输入编码帧的反变换信息的差值，被写入所述输入编码帧的编码码流中，所述前一输入编码帧为按照所述编码顺序在所述输入编码帧之前的输入编码帧，在确定所述反变换信息不需要更新的情况下，无需在所述输入编码帧的编码码流中写入所述反变换信息。
16.根据权利要求13或14述的视频数据编码系统，其特征在于，所述正变换单元在所述输入编码帧采用帧间编码模式时，将按照编码顺序位于所述输入编码帧之前的采用帧内编码模式的输入编码帧的正变换信息，作为用于所述输入编码帧的正变换信息。
17.—种视频数据解码系统，其特征在于，包括解码器，对接收到的解码帧进行解码，得到解码数据并传送至反变换单元； 所述反变换单元，获取用于所述解码数据的颜色通道能量再分配的反变换信息，根据所述反变换信息对所述解码数据进行反变换处理并将处理结果传送至第二调整单元；所述第二调整单元，将所述处理结果进行数据的动态范围调整，以与所述解码帧对应的输入编码帧的数据动态范围一致，得到重构的所述输入编码帧。
18.根据权利要求17所述的视频数据解码系统，其特征在于，所述反变换单元对所述解码数据进行的正变换为线性变换，具有以下形式
19.根据权利要求17或18所述的视频数据解码系统，其特征在于，所述解码器在所述解码帧采用帧内编码模式时，当所述解码帧为解码顺序的第一帧时，从所述解码帧对应的码流中解出包含完整的反变换系数的反变换信息；当所述解码帧为按照解码顺序位于所述第一帧之后的任意一帧解码帧时，从所述解码帧对应的码流中解出第二标志位，以确定所述解码帧的反变换信息是否需要更新，其中，在确定需要更新所述反变换信息的情况下，从所述码流中解出包含残差值的反变换信息，将所述残差值与按照所述解码顺序在所述解码帧之前的解码帧对应的反变换信息相加，得到所述解码帧的完整反变换信息，在确定不需要更新所述反变换信息的情况下，所述解码帧采用前一解码帧的反变换信息，所述前一解码帧为按照所述解码顺序在所述解码帧之前的解码帧。
20.根据权利要求17或18所述的视频数据解码系统，其特征在于，所述反变换单元在所述解码帧采用帧间编码模式时，将按照解码顺序位于所述解码帧之前的采用帧内编码模式的解码帧的反变换信息，作为用于所述解码帧的反变换信息。
全文摘要
本发明提供了一种视频数据编码方法，包括以下步骤对多个颜色通道组成的输入编码帧进行颜色通道能量再分配的正变换处理以得到输出数据；将输出数据的动态范围映射成与输入编码帧的数据动态范围相同；将经过动态范围调整后的输出数据输入到编码器进行编码，得到编码码流。根据本发明的技术方案，能够移除各颜色通道之间的相关性，有效提高视频数据的编码效率。本发明还提供了一种视频数据解码方法，在解码端，对解码后的数据进行颜色通道能量再分配的反变换以及动态范围的调整，经过以上步骤后得到与输入编码帧相对应的重构视频数据。本发明还提供了一种视频数据编码系统以及一种视频数据解码系统。
文档编号H04N7/26GK102333223SQ201110328339
公开日2012年1月25日 申请日期2011年10月25日 优先权日2011年10月25日
发明者井铁军, 武宇文, 胥晔, 葛永文, 谭丽, 高永英 申请人:北京华兴宏视技术发展有限公司