一种基于hevc的音频信息嵌入方法及提取和重构方法_3

文档序号:9330962阅读:来源:国知局
,因此Sub_opt_M。,Sut^opi^Mi,Sub_opt_M2,Sub_opt_M3与当前最优预测模 式BesLMj构成的集合也存在35个,根据集合的运算规则,将这35个集合中的任意4个集 合之间进行相与得到共同元素,如果任意4个集合之间进行相与后得到的集合中的预测模 式达到4个时,就将此4个具有相近预测效果的预测模式Na(a= 0, 1,2, 3)划分为一个预测 模式组Classb= {N。,tN2,N3},最后根据预测模式相关性将35种帧内预测模式分为11个 预测模式组,其中预测模式组用Classb= {N。,&,N2,N3}表示,b= 1,2, 3……11 ;N。,&,N2,N3 为预测模式组中4个预测效果相近的预测模式编号;
[0051] 步骤1-6、将步骤1-4中得到的最优预测模式BesUlj,对照步骤1-5中得到的预 测模式组,确定该最优预测模式BesH,所在的预测模式分组Classb= {N。,&,N2,N3},即式 Best_MjGClassb={N〇,N1;N2,N3};
[0052] 下表给出了最优预测模式确定前提下,部分次优预测模式的分布
[0053]
[0054] 而+表具体给了 35种帧^预测模式A11个预测ti式分组情况'
[0055]

[0056] 步骤1-7、依次读取二进制音频数据流Ail;,其中1彡i彡L,L表示二进制音频数 据流长度,读取的规则为:首先读取3比特音频数据,然后根据读取音频信息的长度标志位 flag值的变换读取2比特或3比特音频数据,当flag= 0时读取2比特音频数据用 示,当flag= 1时读取3比特音频数据用%表示,当最后剩下二进制音频数据长度等于1 时,即音频只剩下单比特数据,将读取位置向前移动1位后停止读取,然后输出一个音频读 取结束标志fin= 0并将其传给解码端;当剩下音频数据长度Len= 0时,停止读取二进制 音频数据,此时所有二进制音频数据读取完毕;本步骤中提及的读取音频信息的长度标志 位flag值取值为0或1 ;当所有二进制音频数据读取完毕后,将读取音频信息的长度标志 位flag值顺序发送给接收端;在后续对二进制音频数据进行嵌入时,按照前述读取顺序, 一组一组依次嵌入;
[0057] 步骤1-8、建立待嵌音频信息与预测模式之间的映射规则,进而根据映射规则判断 当前待嵌音频信息与最优预测模式BesH,是否匹配,如果匹配则不对预测模式进行修改, 然后利用最优预测模式BesH,将当前待嵌音频信息嵌入进当前预测单元;否则,用预测模 式组Classb= {N。,&,N2,N3}中满足映射规则的次优预测模式替换当前最优预测模式Best_ M,,然后利用替代后的次优预测模式将当前待嵌音频信息嵌入进当前预测单元;
[0058] 步骤1-9、按照步骤1-4到步骤1-8的方式,将待嵌音频信息依次嵌入进分割后包 含当前4X4预测单元的一个8X8编码单元中其余三个连续的4X4预测单元中;
[0059] 步骤1-10、判断已经嵌入过音频信息的4个连续的4X4预测单元的率失真代价值 总和J(CU4)与包含该4个连续4X4块的一个8X8编码单元的率失真代价值J(CU3)进行 比较,如果J(CU4)〈J(CU3),则保留嵌入的四组音频信息,否则不保留,在下一个分割成四个 连续的4X4预测单元的编码单元内重新嵌入前述四组音频信息;
[0060] 步骤1-11、读取下一个4X4预测单元,并将读取的第m+1预测单元作为当前预测 单元,然后返回步骤1-4继续执行,直至当前编码帧中的所有预测单元处理完毕;
[0061] 步骤1-12、将原始HEVC视频的下一帧待编码的帧作为当前编码帧,然后返回步骤 1- 2继续执行,当读取到音频数据结尾时,如果余下单比特数据,则根据预测模式的奇偶对 应关系进行映射,当结尾数据为0时,预测模式为偶模式,则将结尾数据0直接嵌入;预测模 式为奇模式,则选取预测模式组Classb中为偶的次优预测模式替换,然后利用替代后的次 优预测模式将结尾数据〇嵌入进当前编码帧;当结尾数据为1时,预测模式为奇模式,则将 结尾数据1直接嵌入,预测模式为偶模式,则选取预测模式组Classb中为奇的次优预测模 式替换,然后利用替代后的次优预测模式将结尾数据1嵌入进当前编码帧,此时所有音频 信息全部嵌入完毕。
[0062] 而在前述步骤1-7中在读取二进制音频数据流过程中,读取音频信息的长度标志 位flag值由以下方式获得:
[0063] 步骤l-7-a、首先读取长度3比特的音频信息,然后将这3比特的音频信息转换成 十进制数值,判断这个十进制数值是否大于十进制数值(011) 1(],如果大于,下一个读取音频 信息的长度标志位flag值赋值为0,并进入步骤l-7-b;否则,下一个读取音频信息的长度 标志位flag值赋值为1,并进入步骤l-7-c;
[0064] 步骤l-7-b、读入2bit比特的音频信息,然后将下一个读取音频信息的长度标志 位flag值赋值为1,然后进入步骤l-7-c;
[0065] 步骤l-7-c、读入3bit比特的音频信息,然后将这3比特的音频信息转换成十进制 数值,判断这个十进制数值是否大于十进制数值(011) 1(],如果大于,下一个读取音频信息的 长度标志位flag值赋值为0,否则,下一个读取音频信息的长度标志位flag值赋值为1。
[0066] 在前述步骤1-8中,建立待嵌音频信息与预测模式之间的映射规则方式为:
[0067] 当读取的音频信息长度为2时,2比特长度的音频信息可建立的信息分组为:F1 = {00,01,10, 11},然后进RFi-&映射,即建立 00 -NQ、01 - &、10 -N2、ll-队的音频信 息和预测模式映射关系;
[0068] 当读取音频信息长度为3时,3比特长度的音频信息可建立的信息分组为戽= {000,001,010,011};进行 %-L映射,SP建立 000 -N〇、001 - &、010 -N2、011 -N3的 音频信息和预测模式映射关系。
[0069] 基于HEVC的音频信息信息提取和重构方法,其特征在于:发送端采用如权利要求 1所述音频信息嵌入方法将音频信息嵌入进ffiVC视频码流中,而在解码端,则利用HEVC标 准解码器对其接收的含有音频信息的HEVC视频码流进行解码,具体方法为:
[0070] 步骤2-1、对当前解码帧进行帧内预测解码时,将含有音频信息的HEVC视频码流 中解码得到的第k个预测单元定义为当前预测单元,其中1 <k<N,k的初始值为1,N表 示含音频信息的ffiVC视频码流中包含的预测单元的总个数;
[0071] 步骤2-2、判断当前预测单元的尺寸是否为4X4,如果是,解码当前块,执行步骤 2- 3 ;否则,不对当前预测单元进行音频信息提取,然后执行步骤2-4 ;
[0072] 步骤2-3、读取当前4X4块的预测模式和读取音频信息的长度标志位flag值,对 照预测模式和音频信息之间的映射规则提取音频信息,当读取音频信息的长度标志位flag =〇时,根据映射关系N。一 00、N广01、N2- 10、N3- 11,判断当前预测模式N#对应的 音频信息,并提取该音频信息组;当读取音频信息的长度标志位flag= 1时,根据映射关系 N。一 000、N广001、N2- 010、N3- 011,判断当前预测模式N#对应的音频信息,并提取 该音频信息组;然后令k=k+1,再执行步骤2-4 ;
[0073] 步骤2-4、读取下一个预测单元,然后返回执行步骤2-2,当音频信息只剩下单比 特数据时,根据结尾数据奇偶对应关系进行提取,如果当前预测模式队为偶模式,则提取音 频信息为〇,否则,提取音频信息为1,此时所有音频信息全部提取出来;
[0074] 步骤2-5、将提取的音频信息按照先后顺序进行组合得二进制音频数据流,然后将 该二进制音频数据流转化成压缩编码音频文件,最后再将压缩编码音频文件通过音频解码 器重构成音频信号。
[0075] 采用本发明提供的音频信息嵌入方法和音频信息信息提取和重构方法,即可实现 音视频同步。
【主权项】
1. 一种基于HEVC的音频信息嵌入方法,其特征在于:包括以下步骤: 步骤1-1、将待嵌音频信息进行G. 729压缩编码,将压缩编码后的待嵌音频信息转化为 二进制音频数据流,用Aui表示,其中I < i < Len,i的初始值为1,Len表示二进制音频数 据流的长度; 步骤1-2、在编码端,将待嵌音频信息的原始HEVC视频当前待编码帧定义为当前编码 帧,当前编码帧进行帧内预测时,将当前编码帧中正在处理的第m个预测单元定义为当前 预测单元,其中I < m < I,m的初始值为1,I表示当前编码帧帧内预测时包含的预测单元 的总个数; 步骤1-3、判断当前预测单元的尺寸是否为4X4,如果是,则执行步骤1-4 ;否则,对当 前预测单元不处理,然后令m = m+1,再执行步骤1-11,其中m = m+1中的"="为赋值符 号; 步骤1-4、利用拉格朗日率失真优化函数计算出当前4X4预测单元的最优预测模式, 用Best_Mj表示,j = (0, 1,2*"34)表示预测模式编号; 步骤1-5、在帧内预测模式相关性分析的基础上,统计在最优预测模式Best_Mj确定的 情况下
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