專利名稱：基于場編碼的h.264多碼率視頻流實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于視頻處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于場編碼的H. 264多碼率視頻流 實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
目前視頻被越來越多地由各種各樣的應(yīng)用所采用，相應(yīng)地，有各種各樣的播放設(shè) 備，這些設(shè)備包括計算機，平板電腦、智能手機、電視。針對這些設(shè)備的視頻流的帶寬和分辨 率必需是不同的。為了更好地兼容特定的觀看設(shè)備以及信道帶寬，傳統(tǒng)方法須采用不同的設(shè)置對原 始視頻流進行多次編碼。每一個設(shè)置的組合向用戶產(chǎn)生一個滿足視頻流傳輸所需帶寬以及 分辨率的視頻流。這種做法是十分昂貴的。它將消耗大量的編碼計算資源，以及網(wǎng)絡(luò)傳輸 特別是骨干網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬資源。H. 264 SVC (H. 264可分級編碼)是另一種實現(xiàn)多碼率視頻流的方法，作為H. 264標 準的一個擴展最初由JVT在2004年開始制定，并于2007年7月獲得ITU批準。H. 264 SVC 在編碼產(chǎn)生的編碼視頻時間上(幀率)、空間上(分辨率)可擴展，可產(chǎn)生不同幀速率、分辨 率或質(zhì)量等級的解碼視頻。在理想的情形下，視頻經(jīng)過SVC編碼器編碼一次。編碼后的視 頻流如被全部解碼，將得到全分辨率、全幀率的視頻。如果被部分解碼，則可以依據(jù)解碼數(shù) 據(jù)的多少而得到部分分辨率或是部分幀率的視頻。但SVC編碼的問題在于SVC編碼器消耗 的計算資源遠高于一路普通的H. 264編碼器，同時SVC解碼需要專門的SVC解碼器，這就意 味著需要更新用戶端大量的解碼播放系統(tǒng)，而這意味著巨大的投入。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中亟待出現(xiàn)一種能夠在不顯著增加編碼所消耗的運算資源的 情況下生成多碼率視頻流的實現(xiàn)方法，并且希望所生成的多碼率視頻流能夠與目前廣泛普 及的H. 264解碼器實現(xiàn)兼容，從而避免對解碼器的升級投入。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提供了一種基于場編碼(PAFF)的H. 264多碼 率視頻流實現(xiàn)方法。利用本方法所實現(xiàn)的多碼率視頻流方案，僅需一路編碼視頻，無須多次 復(fù)雜的編碼運算，且無須更新現(xiàn)有的視頻解碼和播放系統(tǒng)，可大幅降低用戶的投資成本，提 高了方案的可行性，有利于多碼率視頻流的推廣應(yīng)用。為了達到上述設(shè)計目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種基于場編碼的H. 264多碼率視頻流實現(xiàn)方法，其特征在于對于一路基于場編碼或?qū)斎朐匆詧鰹閱挝痪幋a的H. 264視頻流，以對碼流舍 棄全部奇場或全部偶場的方式，或者以舍棄部分P場和B場的方式，或者以上述兩種舍棄方 式的組合，舍棄碼流的部分場；根據(jù)不同舍棄方式對舍棄部分場的碼流分別進行重新封裝，形成多種碼率和/或 分辨率的H. 264標準視頻流。
在上述方法中，對基于場編碼或?qū)斎朐匆詧鰹閱挝痪幋a的H. 264視頻流以 NAL為單位進行拆分。在上述方法中，優(yōu)選地，所述舍棄碼流的部分場的方式為舍棄碼流中若干P場和 B場數(shù)據(jù)，并且被舍棄的場不能作為保留下來的場的參考場，并且屬于同一幀的一對奇、偶 場同時被舍棄或保留?；蛘?，優(yōu)選地，所述舍棄碼流的部分場的方式為舍棄碼流中的全部偶場數(shù)據(jù)，只 保留奇場數(shù)據(jù)?；蛘?，優(yōu)選地，所述舍棄碼流的部分場的方式為舍棄碼流中的全部偶場數(shù)據(jù)，只 保留奇場數(shù)據(jù)；然后舍棄奇場中的若干P場和B場數(shù)據(jù)，其中被舍棄的場不能作為保留下來 的場的參考場?；蛘?，優(yōu)選地，所述舍棄碼流的部分場的方式為舍棄碼流中的全部奇場數(shù)據(jù)，只 保留偶場數(shù)據(jù)；或者，優(yōu)選地，所述舍棄碼流的部分場的方式為舍棄碼流中的全部奇場數(shù)據(jù)，只 保留偶場數(shù)據(jù)；然后舍棄偶場中的若干P場和B場數(shù)據(jù)，其中被舍棄的場不能作為保留下來 的場的參考場。進一步優(yōu)選地，對于所述舍棄部分場的碼流，以舍棄全部奇場或全部偶場的方式， 或者以舍棄部分P場和B場的方式，或者以上述兩種舍棄方式的組合，進一步繼續(xù)舍棄碼流 的部分場。即對舍棄部分場之后的碼流可以繼續(xù)用各種舍棄方式進一步舍棄其中的部分場進一步優(yōu)選地，可以首先將所述基于場編碼或?qū)斎朐匆詧鰹閱挝痪幋a的 H. 264視頻流分為若干段，然后對各段碼流以舍棄全部奇場或全部偶場的方式，或者以舍棄 部分P場和B場的方式，或者以上述兩種舍棄方式的組合，分別舍棄各段碼流的部分場。即 可以對視頻流劃分不同段并以不同的舍棄方法來舍棄各段中的部分場。在上述方法中，優(yōu)選地，所述重新封裝包括保持H. 264視頻流中實際視頻編碼 的片數(shù)據(jù)(Slice data)不變，重新設(shè)置H. 264視頻流的序列參數(shù)集(SPQ和片頭(Slice Header)的信息，形成H. 264標準視頻流。進一步優(yōu)選地，在所述重新封裝中，被重新設(shè)置的信息包括分辨率信息、場/幀標 記信息和場/幀序號信息。更進一步優(yōu)選地，在所述重新封裝中，所述場/幀序號信息按照所述舍棄部分場 的碼流重新排序，并修改H. 264視頻流的相關(guān)數(shù)據(jù)域。更進一步優(yōu)選地，在所述重新封裝中，對舍棄了全部奇場或偶場的視頻流，重新設(shè) 置序列參數(shù)集(SPS)中的分辨率信息，并且將序列參數(shù)集(SPS)和片頭(Slice Header)中 的場模式標記修改為幀標記模式。本發(fā)明所述的H. 264多碼率視頻流實現(xiàn)方法，其優(yōu)勢之一在于對于基于場編碼 或?qū)斎朐匆詧鰹閱挝痪幋a的H. 264視頻流，只是通過以多種特定舍棄方法來舍棄其中 的部分場，即可拆分出多種具有不同碼率和/或分辨率的H. 264標準視頻流，從而無須對該 視頻流進行實際的解碼和重新編碼運算即可實現(xiàn)多種碼率及分辨率，相比傳統(tǒng)方式大幅節(jié) 約了編碼運算資源，提高了多碼流視頻流的生成效率。本發(fā)明所述的H. 264多碼率視頻流實現(xiàn)方法，另一優(yōu)勢在于通過特定舍棄方法 以及與舍棄方法對應(yīng)的特定重新封裝方式，所生成的視頻流仍為H. 264標準視頻流，即仍
4然符合H. 264標準的視頻流格式，因而可以由已經(jīng)廣泛普及的H. 264標準解碼器直接解碼 和播放，無需升級現(xiàn)有的解碼和播放系統(tǒng)，這降低了用戶的投資成本，有利于多碼率和多分 辨率視頻流的推廣應(yīng)用。值得注意的是，對于一路H. 264視頻流，并非可通過任意舍棄方式舍棄其中部分 數(shù)據(jù)，并修改封裝數(shù)據(jù)，就能夠構(gòu)成一個H. 264標準視頻流。對于某些舍棄方式，將導(dǎo)致舍 棄后的視頻流參考數(shù)據(jù)缺失，并導(dǎo)致無法正常解碼。而與特定的舍棄方式相對應(yīng)，必須采用 特定的封裝修改方式，否則也將導(dǎo)致視頻封裝數(shù)據(jù)與視頻實際的不一致。因而，本發(fā)明提供 了特定舍棄方式，并且提供了與特定舍棄方式相適應(yīng)的重新封裝方式，從而保證了能夠獲 得具有不同碼率和/或分辨率的H. 264標準視頻流。綜上所述，本發(fā)明的有益效果是針對一路基于場編碼或?qū)斎朐匆詧鰹閱挝?編碼的H. 264視頻流，無須對視頻的重新實際解碼和編碼，即可生成出多個不同分辨率和 帶寬的新的H. 264標準視頻流，節(jié)約運算資源，提高多碼率視頻流的生成效率，無需升級解 碼端，可大幅降低用戶的投資成本。
具體實施例方式為進一步詳細說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合具 體實施例詳予說明。在具體實施例中，對一路基于場編碼(PAFF)的原始H. 264視頻流，按本發(fā)明所述 的實現(xiàn)方法拆分并重新封裝，生成多個具有不同分辨率和碼率的H. 264標準視頻流。其中 基于場編碼的原始H. 264視頻流記為MreamO，設(shè)定其分辨率為720x576，幀速率為每秒25 幀即50場，平均帶寬2Mbps，最大參考幀為2，最大GOP為50幀。SlOO 對視頻流MreamO以舍棄全部奇場或全部偶場的方式，或者以舍棄部分P場 和B場的方式，或者以上述兩種舍棄方式的組合，舍棄碼流的部分場。具體來說，SlOO可以NAL為單位對H. 264原始視頻流進行拆分，并按如下不同方 式分別進行舍棄SlOl 舍棄視頻流MreamO中的若干P、B類型的場數(shù)據(jù)，舍棄時要求被去掉的場， 不能作為保留下來的場的參考幀；且舍棄時屬于同一幀的一對奇、偶場將統(tǒng)一去掉或保留； 可選地，舍棄的奇、偶場數(shù)據(jù)不超過5對。記經(jīng)過該舍棄方式處理后的視頻流為Mreaml。S102 舍棄視頻流MeamO中的全部奇場數(shù)據(jù)，只保留偶場數(shù)據(jù)，記經(jīng)過該舍棄方 式處理后的視頻流為Mream2。S103 舍棄視頻流^eamO中的全部奇場數(shù)據(jù)，只保留偶場的視頻數(shù)據(jù)；然后再 舍棄偶場數(shù)據(jù)中的若干P、B類型的場，舍棄時要求被去掉的場，不能作為保留下來的場 的參考幀；可選地，被舍棄的偶場數(shù)據(jù)不超過5個，記經(jīng)過該舍棄方式處理后的視頻流為 Stream30S104 舍棄視頻流Mreaml中的全部奇場數(shù)據(jù)，只保留偶場的視頻數(shù)據(jù)，記經(jīng)過該 方法處理后的視頻流為Mream4。可見，S104對于所述舍棄部分場的碼流Mreaml，以舍棄 全部奇場的方式進一步繼續(xù)舍棄碼流的部分場。對舍棄部分場的碼流，S200通過對進行舍棄操作后的視頻流進行重新封裝，對應(yīng) 不同舍棄方法可形成具有不同碼率和/或分辨率的H. 264標準視頻流。S200的具體實現(xiàn)方法如下以NAL為單位進行重新封裝處理。其中，對于H.264視頻流中的片數(shù)據(jù)(Slice data)保持不變，本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，在H. 264視頻流中片數(shù)據(jù)(Slice data)表示針 對視頻內(nèi)容的實際視頻編碼數(shù)據(jù)。根據(jù)舍棄操作后的視頻流在分辨率、場/幀編碼模式、場 /幀序號等方面特征的變化，將H. 264視頻流中的序列參數(shù)集(SPQ和片頭(Slice Header) 信息中的分辨率信息、場/幀標記信息和場/幀序號信息重新設(shè)置，包括分辨率重新設(shè)置重新設(shè)置序SPS中的mb_width、mb_height信息；場/ 幀標記重新設(shè)置重新設(shè)置 b_mb_adaptive_frame_filed 標記、b_field_pic 標記、b_bottom_field 標記；場/幀序號重新設(shè)置按舍棄部份場后的視頻序列重新排序，重新設(shè)置piC_order 值，并依據(jù) pic—order 值修改 reference picture list reordering syntax 中的與場 / 中貞 序號相關(guān)的數(shù)據(jù)域信息，包括！reordering—of—pic—nums_idc、abs_diss—pic—num—minus 1 禾口 long—term—pic—num。本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，此處涉及的NAL，片數(shù)據(jù)Slice data，序列參數(shù)集SPS， 片頭 Slice Header 等概念以及 mb—width、mb—height、b—mb_adaptive_frame_filed、b_ field—pic、b—bottom—field、pic—order、referencepicture list reordering syntax、 reordering—of—pic—nums_idc、abs_diss—pic—num—minusl 禾口 long—term—pic—num 等參數(shù) 標記在ITU組織所發(fā)布的H. 264協(xié)議中均具有相應(yīng)記載和定義，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠明確 其含義和實現(xiàn)方式，在此不再贅述。對于在S100的舍棄操作中形成的不同的視頻流，S200的具體設(shè)置如下S201 對Mreaml視頻流，SPS、SliceHeader信息無須改變，其分辨率仍為原視頻 流的分辨率。場/幀序號按舍棄后的視頻序列重新排序并設(shè)置相關(guān)數(shù)據(jù)域。S202 對Stream2視頻流，SPS中分辨率信息改變，其分辨率為原視頻流的分辨率 的一半，即新視頻流的圖像分辨率寬度與原視頻流相等，分辨率高度為原視頻流的一半。 SPS.SliceHeader信息中將原有的場模式標記修改幀標記模式。場/幀序號按舍棄后的視 頻序列重新排序并設(shè)置相關(guān)數(shù)據(jù)域。S203 對Mream3視頻流，SPS中分辨率信息改變，其分辨率為原視頻流的分 辨率的一半，即新視頻流的圖像寬度與原視頻流相等，高度為原視頻流的一半。SPS、 SliceHeader信息中將原有的場模式標記修改幀標記模式。場/幀序號按舍棄后的視頻序 列重新排序并設(shè)置相關(guān)數(shù)據(jù)域。S204 對Mream4視頻流，SPS中分辨率信息改變，其分辨率為原視頻流的分 辨率的一半，即新視頻流的圖像寬度與原視頻流相等，高度為原視頻流的一半。SPS、 SliceHeader信息中將原有的場模式標記修改幀標記模式。場/幀序號按舍棄后的視頻序 列重新排序并設(shè)置相關(guān)數(shù)據(jù)域。通過以上重新封裝的方法，生成具有不同分辨率和/或碼率的H. 264標準視頻流， 艮口 Streaml_Stream4以下為本具體實施例所產(chǎn)生各視頻流的關(guān)鍵信息
權(quán)利要求
1.一種基于場編碼的H. 264多碼率視頻流實現(xiàn)方法，其特征在于，對于一路基于場編碼或?qū)斎朐匆詧鰹閱挝痪幋a的H. 264視頻流，以對碼流舍棄全 部奇場或全部偶場的方式，或者以舍棄部分P場和B場的方式，或者以上述兩種舍棄方式的 組合，舍棄碼流的部分場；根據(jù)不同舍棄方式對舍棄部分場的碼流分別進行重新封裝，形成多種碼率和/或分辨 率的H. 264標準視頻流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于場編碼的H.264多碼率視頻流實現(xiàn)方法，其特征在于，所 述舍棄碼流的部分場的方式為舍棄碼流中若干P場和B場數(shù)據(jù)，并且被舍棄的場不能作為 保留下來的場的參考場，并且屬于同一幀的一對奇、偶場同時被舍棄或保留。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于場編碼的H.264多碼率視頻流實現(xiàn)方法，其特征在于，所 述舍棄碼流的部分場的方式為舍棄碼流中的全部偶場數(shù)據(jù)，只保留奇場數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于場編碼的H.264多碼率視頻流實現(xiàn)方法，其特征在于，所 述舍棄碼流的部分場的方式為舍棄碼流中的全部偶場數(shù)據(jù)，只保留奇場數(shù)據(jù)；然后舍棄奇 場中的若干P場和B場數(shù)據(jù)，其中被舍棄的場不能作為保留下來的場的參考場。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于場編碼的H.264多碼率視頻流實現(xiàn)方法，其特征在于，所 述舍棄碼流的部分場的方式為舍棄碼流中的全部奇場數(shù)據(jù)，只保留偶場數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于場編碼的H.264多碼率視頻流實現(xiàn)方法，其特征在于，所 述舍棄碼流的部分場的方式為舍棄碼流中的全部奇場數(shù)據(jù)，只保留偶場數(shù)據(jù)；然后舍棄偶 場中的若干P場和B場數(shù)據(jù)，其中被舍棄的場不能作為保留下來的場的參考場。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的基于場編碼的H.264多碼率視頻流實現(xiàn)方法，其 特征在于，對于所述舍棄部分場的碼流，以舍棄全部奇場或全部偶場的方式，或者以舍棄部 分P場和B場的方式，或者以上述兩種舍棄方式的組合，進一步繼續(xù)舍棄碼流的部分場。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的基于場編碼的H.264多碼率視頻流實現(xiàn)方法，其 特征在于，首先將所述基于場編碼或?qū)斎朐匆詧鰹閱挝痪幋a的H. 264視頻流分為若干 段，然后對各段碼流以舍棄全部奇場或全部偶場的方式，或者以舍棄部分P場和B場的方 式，或者以上述兩種舍棄方式的組合，分別舍棄各段碼流的部分場。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于場編碼的H.264多碼率視頻流實現(xiàn)方法，其特征在于，所 述重新封裝包括保持H. 264視頻流中實際視頻編碼的片數(shù)據(jù)(Slice data)不變，重新設(shè) 置H. 264視頻流的序列參數(shù)集(SPQ和片頭(Slice Header)的信息，形成H. 264標準視頻 流。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于場編碼的H.264多碼率視頻流實現(xiàn)方法，其特征在于， 被重新設(shè)置的信息包括分辨率信息、場/幀標記信息和場/幀序號信息。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的基于場編碼的H.264多碼率視頻流實現(xiàn)方法，其特征在于， 所述場/幀序號信息按照所述舍棄部分場的碼流重新排序，并修改H. 264視頻流的相關(guān)數(shù) 據(jù)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的基于場編碼的H.264多碼率視頻流實現(xiàn)方法，其特征在于， 對舍棄了全部奇場或偶場的視頻流，重新設(shè)置序列參數(shù)集(SPS)中的分辨率信息，并且將 序列參數(shù)集(SPQ和片頭(Slice Header)中的場模式標記修改為幀標記模式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于場編碼(PAFF)的H.264多碼率視頻流實現(xiàn)方法，包括對于一路基于場編碼或?qū)斎朐匆詧鰹閱挝痪幋a的H.264視頻流，以對碼流舍棄全部奇場或全部偶場的方式，或者以舍棄部分P場和B場的方式，或者以上述兩種舍棄方式的組合，舍棄碼流的部分場；根據(jù)不同舍棄方式對舍棄部分場的碼流分別進行重新封裝，形成多種碼率和/或分辨率的H.264標準視頻流。利用本發(fā)明所實現(xiàn)的多碼率視頻流方案，通過多種特定舍棄與封裝方法生成具有不同碼率和/或分辨率的H.264標準視頻流，節(jié)約了編碼運算資源，無須更新現(xiàn)有視頻解碼和播放系統(tǒng)，大幅降低了用戶成本，提高了方案可行性。
文檔編號H04N7/26GK102118618SQ201110077730
公開日2011年7月6日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者李毅, 羅翰·要文濤 申請人:北京世紀鼎點軟件有限公司