多过程最优化编转码系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种多过程最优化编码系统，包括若干个并行编码器、前瞻缓冲器和二次编码器，前瞻缓冲器的输入端与并行编码器的输出端连接，前瞻缓冲器的输出端与二次编码器的输入端连接，并公开了其方法，包括第一编码阶段、最优化选择阶段和第二编码阶段3个步骤，第一编码阶段由若干个并行编码器同时进行编码，前瞻缓冲器对第一编码阶段所得到的结果进行最优化选择以获得最优编码路径，二次编码器根据最优化选择阶段所获得的最优编码路径第二次编码，获得最终而最优的编码结果。本发明性能、质量、带宽效率更高，编码/转码结果更好，非常易于配置并且非常灵活，既可用于高视频质量的4K和超高清应用，也可用于超高效带宽的移动视频应用。
【专利说明】多过程最优化编转码系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及视频编解码领域，尤其是指一种多过程最优化编转码系统及方法。
【背景技术】
[0002] 在高质量视频转码和编码产业领域，系统和芯片开发商会想尽办法来提高自己的 视频质量和压缩效率以获得市场竞争力，如如何优化多过程编码和转码，通过多过程系统 提供的高质量视频和低带宽来吸引客户，并以此获取更大的利润空间；系统使用者和服务 供应商也在不断的寻求找到更高视频质量、进一步减少码率带宽、具有多过程编码/转码 特征的产品，更愿意购买性能、质量、带宽效率更高的产品。
[0003] 传统的多过程编码方案是使用多个过程的第一个过程，向前获取编码信息、比特 数据和即将接收的图像特征，随后通过下一个过程提高质量，即多个过程编码连续进行。
[0004] 传统的多过程编码方案有以下几个缺点：1.它会造成长编码延时，这一延时随编 码过程（阶段）数量的改变而改变，并且当操作员改变编码过程数量时，所提供的服务和 网络也会发生变化；2.因为视频具有时域的相关性，并且缓存器的空间也是有限的，所以 过长的前向预测是不必要的；3.后续的编码过程收效甚微；4.传统结构会产生冗余并且不 灵活，具有脆弱性，在编码过程的任何阶段都可能产生错误动作并且这些错误会造成累加； 5.传统多过程编码系统的硬件或软件实现不易于改变和提高。
【发明内容】
[0005] 为了解决常规的多过程编转码方法效率低的问题，本发明提出了一种多过程最优 化编转码系统及方法，性能、质量、带宽效率更高，编码/转码结果更好，非常易于配置并且 非常灵活，既可用于商视频质量的4K和超商清应用，也可用于超商效带宽的移动视频应 用。
[0006] 本发明所采用的技术方案是：一种多过程最优化编转码系统，包括若干个并行编 码器、一个前瞻缓冲器和一个二次编码器，所述前瞻缓冲器的输入端与并行编码器的输出 端连接，前瞻缓冲器的输出端与二次编码器的输入端连接。
[0007] 其中，若干个并行编码器用于对原始图像同时进行编码，前瞻缓冲器用于对第一 编码阶段得到的若干个初次编码结果进行最优化选择，二次编码器根据最优化选择阶段所 获得的最优编码路径继续编码，获得最终编码结果。
[0008] 在上述基础上，本发明的另一技术方案是：一种多过程最优化编转码方法，包括如 下步骤：
[0009] (1)第一编码阶段：由若干个并行编码器对原始图像同时进行编码，即多过程编 码，得到初次编码结果；
[0010] (2)最优化选择阶段：前瞻缓冲器对第一编码阶段得到的若干个初次编码结果进 行最优化选择，获得最优编码路径；
[0011] (3)第二编码阶段：由二次编码器根据最优化选择阶段所获得的最优编码路径继 续编码，获得最终编码结果。
[0012] 本发明具有灵活、编码延时可预测、功能多样、易于应用等诸多特性，针对不同内 容的最优化过程以及灵活的比特率和编码控制，性能、质量、带宽效率更高，编码/转码结 果更好。
[0013] 作为优选，所述步骤（1)中的并行编码器和步骤（3)中的二次编码器的编码方式 均为H. 265、H. 264、MPEG-2或AVS的任意一种。目前国际视频压缩标准HEVC(H. 265)、H. 264、 MPEG-2和国内AVS各版本都可应用于本发明的步骤（1)中的并行编码器和步骤（3)中的二 次编码器。
[0014] 作为优选，所述步骤（1)中，并行编码器的数量为3个。
[0015]作为优选，所述步骤（2)的最优化选择包括如下步骤：
[0016] a.收集视频特征：根据第一编码阶段各并行编码器的每一帧的编码结果，定义N 为原始图像和第一编码阶段后图像的总像素数，Pi、/丨分别为原始图像和第一编码阶段后 图像中像素i的像素值，i为像素的序号，原始图像包含MB个模块，原始图像信道频域的频 带总数为NF，t是画面帧的时间，分别计算距离绝对值和SAD、像素均值1、像素方差值Vp、信 道频域绝对值〇 F(f，t)、信道频域方差〇 F(f，t)及运动向量值MV(x，y)，其中：距离绝对值 和
【权利要求】
1. 一种多过程最优化编转码系统，其特征在于：包括若干个并行编码器、一个前瞻缓 冲器和一个二次编码器，所述前瞻缓冲器的输入端与并行编码器的输出端连接，前瞻缓冲 器的输出端与二次编码器的输入端连接。
2. -种基于权利要求1所述多过程最优化编转码系统的多过程最优化编转码方法，其 特征在于：包括如下步骤： (1) 第一编码阶段：由若干个并行编码器对原始图像同时进行编码，即多过程编码，得 到初次编码结果； (2) 最优化选择阶段：前瞻缓冲器对第一编码阶段得到的若干个初次编码结果进行最 优化选择，获得最优编码路径； (3) 第二编码阶段：由二次编码器根据最优化选择阶段所获得的最优编码路径继续编 码，获得最终编码结果。
3. 根据权利要求2所述的多过程最优化编转码方法，其特征在于：所述步骤（1)中的 并行编码器和步骤（3)中的二次编码器的编码方式均为H. 265、H. 264、MPEG-2或AVS的任 意一种。
4. 根据权利要求2或3所述的一种多过程最优化编转码方法，其特征在于：所述步骤 (1)中，并行编码器的数量为3个。
5. 根据权利要求2所述的多过程最优化编转码方法，其特征在于：所述步骤（2)的最 优化选择包括如下步骤： a.收集视频特征：根据第一编码阶段各并行编码器的每一帧的编码结果，定义N为原 始图像和第一编码阶段后图像的总像素数，Pi、g分别为原始图像和第一编码阶段后图像 中像素i的像素值，i为像素的序号，原始图像包含Mb个模块，原始图像信道频域的频带总 数为NF，t是画面帧的时间，分别计算距离绝对值和SAD、像素均值Mp、像素方差值Vp、信道频 域绝对值0以1〇、信道频域方差。以1〇及运动向量值驟〇^， 7)，其中： 距离绝对值和
信道频域方差
Sj(f，t)为频域离散傅里叶变换函数， sjU ^n = -YjPfe N (6) 式（4)、式（5)和式（6)中，{f= 0, 1，. . .，NF-1}，f为频带序数，j为模块序数， 运动向量值为驟(1，7)，定义运动向量2 = /.^+_}；2，得到叠加运动向量驟(2)，其中1 和y是运动向量的水平和垂直坐标； b. 根据步骤a获得的各视频特征依次计算得到各个并行编码器所得第一帧的编码结 果的失真度d(t): d(t) =w1*SAD+w2*fφ (Φρ,Mp) +w3*f〇 ( 〇 F,Vp) +w4*MV(ζ) (7) 式（7)中，SAD为距离绝对值和，Wl、w2、W3和W4均为取值范围在{0, 1}的经验加权数 且力+%+%+% = 1，?φ(ΦΡ，Μρ)为空间域中基于变量ΦΡ、Mp的均值经验方程或线性方程， f。（σF，Vp)为频域中基于变量〇F、Vp的均值经验方程或线性方程，MV(ζ)是叠加运动向量； c. 将若干个并行解码器所用的比特率分别记为rm，步骤b获得的若干个叠加失真度分 别记为dm，m为1到K的自然数，K为并行编码器的数量，得到比特率/失真度比值， =(.II- ⑶ Δ/；" 将得到的若干个比特率/失真度比值进行比较，比特率/失真度比值最小的即为第一 帧的最优编码途径； d. 重复步骤a至c，获得第二帧到最后一帧的最优编码途径，从而获得整个原始图像的 最优编码途径。
【文档编号】H04N19/567GK104320667SQ201410610390
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月3日 优先权日:2014年11月3日
【发明者】王志诚 申请人:浙江泰立媒科技有限公司