一种HDR和SDR自适应码率控制的方法技术

本发明专利技术涉及一种HDR和SDR自适应码率控制的方法，包括：判断HDR视频编码器的HDR视频编码数据中Meta Data码是否发生变化；如果是，则发生HDR视频编码转换为SDR视频编码或SDR视频编码转换为HDR视频编码；如果否，说明当前HDR视频编码器中视频为HDR视频，HDR视频编码器进行HDR视频编码。本发明专利技术通过先检测视频的亮度范围和色度格式的变化情况，判断视频中的场景变换、HDR和SDR互相切换，调整分配目标码率，使HDR中高光区域和黑暗区域的细节更加完整地保存，同时减少SDR中不必要的码率开销，提升编码的主观质量；另外，在HDR编码中亮度变化较大的区域调整目标码率，对于局部区域有较大的质量提升。

【技术实现步骤摘要】
一种HDR和SDR自适应码率控制的方法
本专利技术涉及视频编码
，尤其涉及一种HDR和SDR自适应码率控制的方法。
技术介绍
随着网络技术的不断成熟和视频图像技术的快速发展，人们对视频业务的需求也越来越高，视频业务已经广泛地应用于移动终端、网络直播、家庭影院和远程监控领域，视频分辨率逐步从标清(SD)向高清(HD)、超高清(UHD)转变，分辨率的提高意味着对网络带宽的要求也越来越高，提升视频编码压缩效率，减少网络带宽压力是视频技术发展的一个关键。同时，人们对视频观看的需求也越来越高，HDR(HighDynamicRange，高动态范围)逐步成为电视机市场的一个热点。传统的SDR(StandardDynamicRange)视频编码会出现高光溢出，将高光部分细节丢失，以保证暗部曝光正常，或暗部裁切，将暗部细节丢失，以保证高亮度场景曝光正常，而HDR视频编码能够表示更高的亮度动态范围，高光的时候不会过曝，暗调的时候不会欠曝，让亮处的效果更清晰，暗处依然能分辨物体的轮廓和深度。在视频编码过程中，HDR视频比SDR视频需要表示更多的细节，HDR视频编码比SDR视频编码在很多细节区域需要消耗更多的码率，因此，在视频直播的拍摄阶段，将摄像机的HDR模式切换为SDR模式来减少数据量，或者将SDR模式切换为HDR模式来提升观看质量成为一种必要的方式，现有的视频编码则没有针对HDR模式和SDR模式相互切换进行码率控制的方法。因此，现有技术需要改进。
技术实现思路
本专利技术公开了一种HDR和SDR自适应码率控制的方法，用以解决现有技术存在的问题。所述一种HDR和SDR自适应码率控制的方法，包括：判断HDR(HighDynamicRange，高动态范围)视频编码器中的HDR视频编码数据中MetaData码是否发生变化，所述MetaData码为HDR视频编码数据中用于表示视频的亮度范围和色度格式的编码，所述HDR视频编码器的码率控制算法包括三层：GOP(GroupofPicture，图像组)层码率控制、帧层码率控制和CU(CodingUnit，编码单元)层码率控制，HDR视频编码器将一个视频分为多个GOP，每个GOP包含多帧，所述GOP层码率控制根据视频特性和网络带宽计算各个GOP的目标码率；所述帧层码率控制将一个GOP的目标码率划分到GOP中的各个帧，根据各帧的复杂度计算各帧的目标码率；所述CU层码率控制将一帧分成多个CU，根据前一帧中对应CU的复杂度来预测当前CU的复杂度并确定当前CU的目标码率；如果发生变化，则说明发生HDR视频编码转换为SDR(StandardDynamicRange，标准动态范围)视频编码或SDR视频编码转换为HDR视频编码；如果未发生变化，说明当前HDR视频编码器中视频为HDR视频，HDR视频编码器进行HDR视频编码。在基于上述一种HDR和SDR自适应码率控制的方法的另一个实施例中，所述HDR视频编码转换为SDR视频编码包括：判断当前帧与前一帧的帧亮度差是否大于设定的亮度变化阈值TH1；若是，则判定为场景切换，直接将当前帧切换为I帧；否则，在对任何一个CU编码时，判断当前CU与前一帧中对应位置CU的MAD值是否大于设定阈值TH2，且检测当前CU的平均亮度值是否在设定亮度范围U1内，所述U1表示偏亮和偏暗的区域，所述MAD表示偏亮和偏暗区域的亮度平均绝对差值；若满足，则当前CU为由亮到暗的渐模糊区，降低当前CU目标码率，将当前CU的目标码率降低到已有目标码率的b倍，所述b<1；若不满足，则提高当前CU的目标码率，当前CU的目标码率提升到已有目标码率的a倍，所述a>1。在基于上述一种HDR和SDR自适应码率控制的方法的另一个实施例中，所述SDR视频编码转换为HDR视频编码包括：判断当前帧与前一帧的帧亮度差是否大于设定的亮度变化阈值TH1；若是，则判定为场景切换，直接将当前帧切换为I帧；否则，在对任何一个CU编码时，判断当前CU与前一帧中对应位置CU的MAD值是否大于设定阈值TH2，且检测当前CU的平均亮度值是否在设定亮度范围U1内，所述U1表示偏亮和偏暗的区域，所述MAD表示偏亮和偏暗区域的亮度平均绝对差值；若满足，则称当前CU为由暗到亮渐清晰区，提高当前CU的目标码率，，当前CU的目标码率提升到已有目标码率的a倍，所述a>1；若不满足，则降低当前CU的目标码率，将当前CU的目标码率降低到已有目标码率的b倍，所述b<1。在基于上述一种HDR和SDR自适应码率控制的方法的另一个实施例中，所述HDR视频编码器进行HDR视频编码包括：判断当前帧与前一帧的帧亮度差是否大于设定的亮度变化阈值TH1；若是，则判定为场景切换，直接将当前帧切换为I帧；否则，在对任何一个CU编码时，判断当前CU与前一帧中对应位置CU的MAD值是否大于设定阈值TH3，且检测当前CU的平均亮度值是否在设定亮度范围U1内，所述U1表示偏亮和偏暗的区域，所述MAD表示偏亮和偏暗区域的亮度平均绝对差值；若是，则称当前CU为HDR编码剧变区，将当前CU的目标码率提升到a倍，其中a>1；否则，将当前CU的目标码率降低为b倍，其中b<1。在基于上述一种HDR和SDR自适应码率控制的方法的另一个实施例中，所述HDR视频编码器包括：H265编码器、MPEG2编码器、H264编码器、AVS编码器、AVS+编码器、AVS2编码器。与现有技术相比较，本专利技术具有以下优点：本专利技术通过先检测视频的亮度范围和色度格式的编码变化情况，判断视频中的场景变换、HDR和SDR互相切换，并调整分配目标码率，使HDR中高光区域和黑暗区域的细节更加完整地保存，同时减少SDR中不必要的码率开销，提升编码的主观质量，在HDR和SDR互相切换的场景中，能够减少块效应的出现，对于人眼主观感知质量有较明显的提升，对于HDR编码中亮度变化较大的局部区域也有较大的质量提升。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所使用的附图做一简单地介绍。图1是本专利技术的一种HDR和SDR自适应码率控制的方法的一个实施例的流程图。图2是本专利技术的一种HDR和SDR自适应码率控制的方法的另一个实施例的流程图。图3是本专利技术的一种HDR和SDR自适应码率控制的方法的又一个实施例的流程图。图4是本专利技术的一种HDR和SDR自适应码率控制的方法的又一个实施例的流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在视频直播领域，视频直播通常分为四个步骤：第一步，拍摄采集成具有若干帧图像的视频数据源；第二步，对视频数据源进行编码压缩，减少数据的带宽；第三步，对编码压缩成的码流，进行网络传输并发送给用户；第四步，用户在PC、手机等平台利用播放器(解码器)将码流解码成若干帧图像进行观看。传统视频传输的视频编码采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种HDR和SDR自适应码率控制的方法，其特征在于，包括：判断HDR(High Dynamic Range，高动态范围)视频编码器的HDR视频编码数据中Meta Data码是否发生变化，所述Meta Data码为HDR视频编码数据中用于表示视频的亮度范围和色度格式的编码，所述HDR视频编码器的码率控制算法包括三层：GOP(Group of Picture，图像组)层码率控制、帧层码率控制和CU(Coding Unit，编码单元)层码率控制，HDR视频编码器将一个视频分为多个GOP，每个GOP包含多帧，所述GOP层码率控制根据视频特性和网络带宽计算各个GOP的目标码率；所述帧层码率控制将一个GOP的目标码率划分到GOP中的各个帧，根据各帧的复杂度计算各帧的目标码率；所述CU层码率控制将一帧分成多个CU，根据前一帧中对应CU的复杂度来预测当前CU的复杂度并确定当前CU的目标码率；如果发生变化，则说明发生HDR视频编码转换为SDR(Standard Dynamic Range，标准动态范围)视频编码或SDR视频编码转换为HDR视频编码；如果未发生变化，说明当前HDR视频编码器中视频为HDR视频，HDR视频编码器进行HDR视频编码。...

【技术特征摘要】
1.一种HDR和SDR自适应码率控制的方法，其特征在于，包括：判断HDR(HighDynamicRange，高动态范围)视频编码器的HDR视频编码数据中MetaData码是否发生变化，所述MetaData码为HDR视频编码数据中用于表示视频的亮度范围和色度格式的编码，所述HDR视频编码器的码率控制算法包括三层：GOP(GroupofPicture，图像组)层码率控制、帧层码率控制和CU(CodingUnit，编码单元)层码率控制，HDR视频编码器将一个视频分为多个GOP，每个GOP包含多帧，所述GOP层码率控制根据视频特性和网络带宽计算各个GOP的目标码率；所述帧层码率控制将一个GOP的目标码率划分到GOP中的各个帧，根据各帧的复杂度计算各帧的目标码率；所述CU层码率控制将一帧分成多个CU，根据前一帧中对应CU的复杂度来预测当前CU的复杂度并确定当前CU的目标码率；如果发生变化，则说明发生HDR视频编码转换为SDR(StandardDynamicRange，标准动态范围)视频编码或SDR视频编码转换为HDR视频编码；如果未发生变化，说明当前HDR视频编码器中视频为HDR视频，HDR视频编码器进行HDR视频编码。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述HDR视频编码转换为SDR视频编码包括：判断当前帧与前一帧的帧亮度差是否大于设定的亮度变化阈值TH1；若是，则判定为场景切换，直接将当前帧切换为I帧；否则，在对任何一个CU编码时，判断当前CU与前一帧中对应位置CU的MAD值是否大于设定阈值TH2，且检测当前CU的平均亮度值是否在设定亮度范围U1内，所述U1表示偏亮和偏暗的区域，所述MAD表示偏亮和偏暗区域的亮度平均绝对差值；若满足，则当前CU为由亮到暗的渐模糊区，降低当前CU目标码率，将当前CU的目标码率...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖义，王建伟，黄进，
申请(专利权)人：杭州当虹科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33