HEVC編碼視頻格式

一、編碼圖像的格式

 

1、 亮度分量和色度分量

 

SPS 中說明了編碼的 圖像格式  其中chroma_format_idc表明了支持的色度格式:

爲0 表示只有Y分量 沒有UV 分量。 

1:4個Y共用一組UV,也就是4個Y有一個u和一個v。對於每個色度分量而言 寬高都爲亮度的一半。

2:2個Y共用一組uv,也就是2個Y有一個u和一個v。對於每個色度分量,寬爲亮度的一半。

3:1個Y 對於一組uv,也就是一個Y 有一個u和一個v。 對於每個色度分量,寬高等於亮度的。··    

 

uploading.4e448015.gif轉存失敗重新上傳取消

2、pic_width_in_luma_samples、pic_height_in_luma_samples

 

圖像亮度矩陣的寬像素值和高像素值

 

uploading.4e448015.gif轉存失敗重新上傳取消

 

 

3、luma 分量 和chroma分量的位寬 -8

真正的位寬需要將對應的值 加8。色度分量和亮度分量的位寬是可以不一樣的,

比如色度位10bit,亮度位8bit。

 

 

uploading.4e448015.gif轉存失敗重新上傳取消

 

4、是否裁剪輸出,裁剪相關的語法元素

 

uploading.4e448015.gif轉存失敗重新上傳取消

 

另外,如果SPS語法元素conformance_ window_ flag 值爲1,解碼後圖

像應按裁剪窗口進行裁減後輸出。具體的裁減窗口由語法元素

conf_ win left offset、 conf_win_ right_ offset、 conf_ win__top_offset 和conf_ win_bottom_offset 確定,解碼圖像矩陣的裁減窗口爲矩形,4個頂點座標爲:

SubWidthC * conf_ win_ left _offset、 pic_ width_ in_ luma_ samples - ( SubWidthC*conf win right offset + 1 ) 、SubHeightC *conf win top offset 和pic_ height in_ luma_ samples -( SubHeightC * conf_ win_ bottom_ offset+ 1 )。

裁剪過程只作用於解碼輸出圖像時,這組參數不影響編解碼過程。

 

二、 解碼圖像格式

 

解碼圖像格式除編碼圖像攜帶的格式信息,還包括掃描類型、圖像類型、色彩空間等格式信息。

其中,掃描類型和圖像類型爲每幅圖像必需的格式信息,用於確定圖像是逐行模式的一-幀、隔行模式的頂場、隔行模式的底場、隔行模式的多場等。

與解碼圖像格式相關的主要3段語法如下。

①屬於SPS的語法元素集profile_tier_ level( )包含了解碼圖像的格式信息,是視頻流中必須存在的語法元素,其作用於一個CVS中的所有圖像

。需要注意的是,雖然這三個語法元素肯定存在,但解碼器解碼過程

會忽略這三個語法元素,語法元素的值不影響解碼器輸出結果。(肯定存在)

②VUI ( Video Usability Information)參數主要包含解碼圖像的格式

信息,如採樣橫縱比、光電轉換特性、顏色空間等。表2.10給出了

vui_ parameters( )語法元素集中的主要相關語法元素,VUI參數屬於SPS,也作用於一個CVS中的所有圖像。但VUI參數屬於可選參數,

vui parameters( )語法元素集在視頻壓縮碼流中不一定存在,VUI 參數同樣也不影響視頻的解碼過程。(可選參數)

③SEI ( Supplemental Enhancement Information) 語法元素集

pic__timing()也可能包含解碼圖像的格式信息,如掃描類型、圖像類型等。

表2.11給出了pic_ timing( )語法元素集中的主要相關語法元素,這些語法

元素只作用於一幅圖像。SEI 語法元素屬於可選語法元素,pic_ timing( )

語法元素集在視頻壓縮碼流中不一定存在,同樣也不影響視頻的解碼過

程。這些語法元素的取值應與SPS中的語法元素取值保持一致性。(可選參數)

 

 

 

三、 樹形編碼塊

 

        考慮到高清視頻/超高清視頻的自身特性,H.265/HEVC 標準中引入了樹形編碼單元CTU,其尺寸由編碼器指定,且可大於宏塊尺寸。同一位置處的一個亮度CTB和兩個色度CTB,再加上相應的語法元素形成一一個CTU。對於一個大小爲LxL的亮度CTB,L的取值可以是16、32或64。在高分辨率視頻的編碼中,使用較大的CTB可以獲得更好的壓縮性能。 也就是平坦的區域用大的ctu塊,而細節豐富的區域用小的ctu塊。

 

爲了靈活、高效地表示視頻場景中的不同紋理細節、運動變化的視頻內容或者視頻對象, H.265/HEVC爲圖像劃分定義了一-套全新的語法單元,包括編碼單元CU、預測單元(Prediction Unit, PU)和變換單元(Transform Unit, TU)。

1、編碼單元是進行預測、變換、量化和熵編碼等處理的基本單元,

2、預測單元是進行幀內/幀間預測的基本單元,

3、變換單元是進行變換和量化的基本單元。

這三個單元的分離,不僅使得變換、預測和編碼各個處理環節更加靈活,也使得各環節的劃分更加符合視頻圖像的紋理特徵,保證編碼性能的最優化。

 

分割方式:

編碼單元是否繼續被劃分取決於分割標誌位Splitflag。對於編碼單元CUa,假設它的大小爲2Nx2N,深度爲d。如果它對應的Split flag 值爲0,則CUa不再進行四叉樹劃分;反之,CUa將會被劃分爲4個獨立的編碼單元CUa1。編碼單元CUa1的深度和大小分別變爲d+1和NxN。

 

編碼單元CUa+1。編碼單元CUa+1的深度和大小分別變爲d+1和NxN。圖

採用4叉樹的循環分割方式,也就是說 每分割深一層,上一層的cu 都要分割成4個相等大小的cu。

 

skip模式: 是幀間預測的一-種,當需要編碼的運動信息只有運動參數集索引(採用運動合併技術),編碼殘差信息不需要編碼時,爲2Nx2N skip模式。

 

 

四、 預測編碼的理解

 

在H.265/HEVC中,35種預測模式是在PU的基礎上定義的,而具體幀內預測過程的實現則是以TU爲單位的。標準規定PU可以以四叉樹的形式劃分TU,且一個PU內的所有TU共享同一-種預測模式。

PCM模式

H.265/HEVC中有- -種特殊的編碼模式--PCM模式。在該模式下,編碼器直接傳輸一-個 CU的像素值,而不經過預測、變換等其他操作。同樣地,解碼端可以直接恢復當前CU的像素值,而不需要進行其他處理。對於一些特殊的情況,例如當圖像的內容極不規則或量化參數(Quantization Parameter,QP) 非常小時,該模與傳統的“幀內一-變換一量化一熵編碼”相比,編碼效率可能會更高。此外,PCM模式還適用於無損編碼情形。

 

五、變換

 

圖像變換編碼是指將以空間域中像素形式描述的圖像轉換至變換域,以變換系數的形式加以表示。絕大多數圖像都含有較多平坦區域和內容變化緩慢的區域,適當的變換可使圖像能量在空間域的分散分佈轉爲在變換域的相對集中分佈,以達到去除空間冗餘的目的,結合量化、“z”掃描和熵編碼等其他編碼技術,可以獲得對圖像信息的有效壓縮。

 

六、 量化

 

量化(Quantization)是指將信號的連續取值(或大量可能的離散取值)映射爲有限多個離散幅值的過程,實現信號取值多對一-的映射。在視頻編碼中,殘差信號經過離散餘弦變換(DCT) 後,變換系數往往具有較大的動態範圍。因此對變換系數進行量化可以有效地減小信號取值空間,進而獲得更好的壓縮效果。同時,由於多對一的映射機制,量化過程不可避免地會引入失真,它也是視頻編碼中產生失真的根本原因。由於量化同時影響着視頻的質量與比特率,因此量化是視頻編碼中非常

重要的一個環節。

 

 

七、 並行運算

 

解碼過程分爲熵解碼、反量化、反變換、幀內預測、幀間預測、去方塊濾波和樣點自適應補償等。我們根據這些模塊的相互聯繫和運作機制,可以對它們進行重新劃分組合,從而實現功能並行。

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章