视频编码量化笔记1

简介

在视频编码中,我们需要对残差信息进行DCT变换(or 小波变换)得到DCT系数,在此之后仍然对DCT系数进行量化将DCT系数以便于进行熵编码。并且量化需要平衡R,D之间的关系,达到最佳的率失真优化目的。

均匀死区量化器

量化:
在这里插入图片描述

其中
▲表示量化的步长
T=▲/2时,为标准的死区量化方式,当T值改变时,会产生偏移量,改变量化的区域,但是区间范围大小不改变。
sgn(z)函数为: z>0: 取值为1 , z<0 :取值为 -1 , z=0,取值为0。

反量化:
在这里插入图片描述

普通标量量化

均匀量化器
均匀量化器将 rounding bounds内的值(z)量化至(ri)处,其中均匀量化器的意思是其量化步长----相邻rounding bounds的宽度,是恒定且均匀的,以整数位为量化边界,死区量化即增加在0附近的量化区间,由 [ -▲/2,▲/2]扩展到[ -▲,▲], 该区域内的系数均量化为0.
30*30
对应T值超过▲/2的时候,死区会向内缩,但是量化的宽度是不变的,所以保持量化区间不变的情况下,量化边界值也会从黑色线移动到红色线,但是在反量化阶段,都是一致的,故而其量化区间位置有所偏移,但是其量化区间内的值未发生改变。如上述图中,[ti - ti+1]量化为r ,则经过偏移后,依旧量化为r

率失真

其中由于量化带来的操作是的视频编码的码率减少,同时量化操作将数值映射至某一固定值DCT系数的损失会导致失真问题,如何平衡码率和失真问题是论文研究的重点。
其中量化带来的码率和失真度的计算公式由下图给出:
码率和失真公式
目标:求得相应的R,D最小化 (D+lambda*R),其中lambda权衡D,R之间的比重,经过拉格朗日乘子法推导可得:
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由此推导T的值,确定量化区间的偏移量。

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