GY-T 398.1-2024 視頻淺壓縮編碼 第1部分：超高清視頻分層編碼

GYGY/T

—2024視頻淺壓縮編碼第

1

部分：超高清視頻分層編碼Video

—

1：

ultra

high

國(guó)家廣播電視總局 發(fā)布GY/T

398.1— 前言

...............................................................................

III引言

.................................................................................

V1

..............................................................................

12

規(guī)范性引用文件

....................................................................

13

術(shù)語和定義

........................................................................

14

縮略語

............................................................................

35

..............................................................................

45.1

通則

..........................................................................

45.2

算術(shù)運(yùn)算符

....................................................................

45.3

邏輯運(yùn)算符

....................................................................

45.4

關(guān)系運(yùn)算符

....................................................................

45.5

位運(yùn)算符

......................................................................

55.6

賦值運(yùn)算符

....................................................................

55.7

位流語法、解析過程和解碼過程的描述方法

........................................

56

..........................................................................

56.1 通則

..........................................................................

56.2

超高清視頻淺壓縮分層編碼框架................................................

66.3

超高清視頻淺壓縮分層編碼框架................................................

67

增強(qiáng)層圖像和編碼位流結(jié)構(gòu)

..........................................................

77.1 增強(qiáng)層圖像

....................................................................

77.2 增強(qiáng)層編碼位流結(jié)構(gòu)

............................................................

78

位流的語法和語義

..................................................................

78.1 語法描述

......................................................................

78.2 語義描述

.....................................................................

119

解碼過程

.........................................................................

149.1

增強(qiáng)層位流解碼過程

...........................................................

149.2

位流解析

.....................................................................

159.3

系數(shù)解碼

.....................................................................

189.4

反量化

.......................................................................

249.5

反哈達(dá)瑪變換

.................................................................

259.6

反重排和反映射

...............................................................

2610

圖像重建過程

....................................................................

2910.1 4K

超高清圖像重建過程........................................................

2910.2 8K

超高清圖像重建過程........................................................

2911

HD-SDI

...........................................................

30附錄

A（規(guī)范性） DWT

...........................................................

31GY/T

398.1—A.1 概述

.........................................................................

31A.2 位寬規(guī)定和位寬縮放

...........................................................

31A.3 對(duì)稱擴(kuò)展

.....................................................................

32A.4

算法......................................................................

32A.5 IDWT

算法.....................................................................

35附錄

B（資料性） 參考編碼過程.......................................................

38B.1 概述

.........................................................................

38B.2

超高清視頻淺壓縮分層編碼過程...............................................

38B.3

超高清視頻淺壓縮分層編碼過程...............................................

39附錄

C（資料性） 文件封裝方法.......................................................

40C.1 概述

.........................................................................

40C.2 文件封裝

.....................................................................

40附錄

D（規(guī)范性） 基于

HD-SDI

的

視頻傳輸方法.......................................

42D.1 概述

.........................................................................

42D.2

傳輸格式...............................................................

42D.3 增強(qiáng)層數(shù)據(jù)在消隱區(qū)的傳輸

.....................................................

44D.4 增強(qiáng)層位流在

傳輸時(shí)的參數(shù)限定和排列順序

................................

46附錄

E（資料性） 支持超高清視頻淺壓縮分層編碼的文件封裝輔助信息結(jié)構(gòu).................

48E.1 概述

.........................................................................

48E.2 字段類型定義

.................................................................

48E.3 結(jié)構(gòu)定義

.....................................................................

48參考文獻(xiàn)

............................................................................

51IIGY/T

398.1— 本文件按照GB/T

1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則

第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件是GY/T

《視頻淺壓縮編碼》的第1部分。GY/T

已經(jīng)發(fā)布了以下部分：——第

1

部分：超高清視頻分層編碼。本文件由全國(guó)廣播電影電視標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（

）歸口。本文件起草單位：國(guó)家廣播電視總局廣播電視科學(xué)研究院、國(guó)家廣播電視總局廣播電視規(guī)劃院、中廣電廣播電影電視設(shè)計(jì)研究院有限公司、成都索貝數(shù)碼科技股份有限公司、四川新視創(chuàng)偉超高清科技有限公司、電子科技大學(xué)、北京廣播電視臺(tái)、江蘇省廣播電視總臺(tái)、廣東廣播電視臺(tái)、吉林廣播電視臺(tái)、陜西廣電融媒體集團(tuán)有限公司、深圳廣播電影電視集團(tuán)、青島市廣播電視臺(tái)、重慶廣播電視集團(tuán)（總臺(tái)）、寧夏廣播電視臺(tái)、聯(lián)通在線信息科技有限公司、北京格非科技股份有限公司、北京中科大洋科技發(fā)展股份有限公司、北京新奧特集團(tuán)有限公司、深圳市康維訊視頻科技有限公司、視溪科技（上海）有限公司、成都東方盛行電子有限責(zé)任公司、浪潮智能終端有限公司、卓曜（北京）科技有限公司、廣州博冠光電科技股份有限公司、成都卓元科技有限公司。本文件主要起草人：郭曉強(qiáng)、寧金輝、王嘉、王煒、姚平、謝超平、周蕓、張金沙、胡瀟、龔坤、黎政、朱策、畢江、施冬、曾志群、李志明、任輝、趙為綱、張建棟、王曉、李海平、李韓、鮑放、褚震宇、戴霖、鄭珺、林建泉、侯定光、孫業(yè)志、張承、王旭耀、張乾、牛睿、劉漢源、姚瓊、羅天、張?zhí)煊?、宋小民、王威、查曉輝、姚仕元、魏娜、付光濤、李小雨、吳成志、羅雷、郭紅偉、楊桂明、張寧、邢衛(wèi)東、劉濤、成六祥、姜殿宇、宋博、郗望、韓軻、白帆、張培仕、封連偉、郝延華、鄒西山、林金怡、鄧宇翔、李碩、陳域、韓濤、段曉峰、安靜。III10一種針對(duì)視頻圖像小波變換頻系數(shù)的低復(fù)雜度一種實(shí)現(xiàn)

視頻信號(hào)同傳輸?shù)姆椒ㄒ约癝DI成都索貝數(shù)碼科技四川省成都市高新區(qū)610041028-85121111gongkun@GY/T

398.1—GY/T

398《視頻淺壓縮編碼》規(guī)定了視頻淺壓縮編解碼方法，適用于節(jié)目制播域的視頻編解碼?？紤]到規(guī)范內(nèi)容、應(yīng)用范圍的不同，GY/T

398《視頻淺壓縮編碼》擬由以下兩個(gè)部分組成?！?/p>

1

部分：超高清視頻分層編碼。規(guī)定了超高清視頻淺壓縮分層編碼的編碼框架、增強(qiáng)層編碼位流語法語義及解碼過程、圖像重建過程、

接口傳輸方法和文件封裝方法，適用于超高清視頻節(jié)目制播域的視頻編碼，支持高清制播系統(tǒng)傳輸

超高清視頻、4K

超高清制播系統(tǒng)傳輸

超高清視頻?！?/p>

2

部分是常規(guī)的視頻淺壓縮編碼，不作分層處理，可用于第

1

部分的基本層編碼，也可以單獨(dú)使用，適用于高清或超高清節(jié)目制播域的視頻編解碼。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)提請(qǐng)注意，聲明符合本文件時(shí)，可能適用涉及本文件第6章～第10章、附錄A和附錄D有關(guān)內(nèi)容的相關(guān)專利的使用如下：本專利的發(fā)布機(jī)構(gòu)對(duì)于該專利的真實(shí)性、有效性和范圍無任何立場(chǎng)。該專利持有人已向本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)保證。他愿意同任何申請(qǐng)人在合理且無歧視的條款和條件下，就專利授權(quán)許可進(jìn)行談判。該專利持有人的聲明已在本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)備案，相關(guān)信息可以通過以下聯(lián)系方式獲得：請(qǐng)注意除上述專利外，本文件的某些內(nèi)容仍可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別這些專利的責(zé)任。GY/T

398.1—

1 本文件規(guī)定了超高清視頻淺壓縮分層編碼的編碼框架、增強(qiáng)層編碼位流語法語義及解碼過程、圖2

—

—

—

—

—

—

C（

—

—C）3

1135

246

1135GY/T

398.1—

246

塊

0ZZ

PP

S S

GY/T

398.1—

0

4

）

））

）

）

）

）

）

）

）

）

）

）

）

）

）

a

GY/T

398.1—

）

）

）

）

）5 C語言類似，應(yīng)符合

01。表

1 2。表

2 3。表

3

GY/T

398.1—4。表

4

5。表

5

C

C

n

n

n

為

00

6。表

6 6 GY/T

398.1—

、、

—

（

或

—

7

A

B。

1。

HDR

HDRHD

HD

HDRHD

HD

圖1

7

A

B。

2。8K增強(qiáng)層編碼

8K增強(qiáng)層碼流8K圖像

DWT變換4K基本層編碼圖2

4K基本層碼流GY/T

398.1—7 每幀增強(qiáng)層圖像是一幀小波域圖像。小波域圖像和原始圖像具有相同的高度和寬度。對(duì)于做了一次水平小波變換和一次垂直小波變換后的小波域圖像，具有垂直低頻水平低頻

、垂直低頻水平高頻

Y、U、V

、、、

四

3。

圖3對(duì)

增強(qiáng)層編碼位流序列由若干幀獨(dú)立的增強(qiáng)層圖像編碼位流所構(gòu)成。每幀增強(qiáng)層圖像的編碼位流由

4

圖4 圖像頭記錄一幀增強(qiáng)層圖像的基本信息，以及對(duì)這一幀增強(qiáng)層編碼位流進(jìn)行解碼所需的必要信息。

Y、U、V

一個(gè)條帶由若干個(gè)塊組組成。塊組是增強(qiáng)層語法結(jié)構(gòu)的基本單元，其基本信息記錄在塊組頭中。8

GY/T

398.1—7。表

7

8。表

8

9。

GY/T

398.1—表

9

。表

。表

Z

Z。表

Z

GY/T

398.1—表

P

P。表

P

10

GY/T

398.1—表

S

S。表

S

8

8

1。

。8

。8

。11GY/T

398.1—表

8

、

8

4

。 8

、8、4。8

1

。 8

1。8

1。8

。表

3。1 第

1

8

。表

12GY/T

398.1—8。 個(gè)8化參數(shù)、、、、、、、、、、、0。2第2 4 8 Z

塊

組

中

第

個(gè)

塊

的

編

碼

模

式

碼

。

根

據(jù)

塊

編

碼

模

式

碼

可

解

碼

出

塊

編

碼

模

式5。 1位無符號(hào)整數(shù)。表示塊組中第個(gè)塊的第i個(gè)系數(shù)組的非零標(biāo)志。如果該標(biāo)志值為0，表011位無符號(hào)整數(shù)。表示塊組中第個(gè)塊的第i個(gè)系數(shù)組的非零標(biāo)志。如果該標(biāo)志值為0，表0141i個(gè)40該401441i個(gè)40，表示該4系數(shù)組屬于樣式，由樣式碼定長(zhǎng)編碼表示；如果該標(biāo)志為1，表示該4系數(shù)組使用變長(zhǎng)PS13GY/T

398.1—43位無符號(hào)整數(shù)。表示塊組中第個(gè)塊的第i個(gè)4系數(shù)組的樣式碼。根據(jù)樣式碼可解48。 P

塊組中第塊的第i個(gè)系數(shù)的變長(zhǎng)編碼前綴碼。根據(jù)變長(zhǎng)編碼前綴碼可解碼出變長(zhǎng)編碼前綴。 S

塊組中第塊的第i個(gè)系數(shù)的變長(zhǎng)編碼后綴。變長(zhǎng)編碼后綴位數(shù)。 如果位流當(dāng)前的比特位數(shù)不是8的整數(shù)倍，則存在數(shù)量為1至7個(gè)的填充比特，使位流的比特位數(shù)補(bǔ)889 5

Z

；

P

；

S

；

；

；

14GY/T

398.1—

圖5

slice_height

............................slice_height

............................

（1）0圖像的第0個(gè)條帶緊接著圖像頭之后出現(xiàn)。解析條帶頭，可以獲得條帶的各個(gè)參數(shù)。從條帶字節(jié)數(shù)每個(gè)條帶的第0個(gè)塊組頭緊接著條帶頭之后出現(xiàn)。解析塊組頭，可以獲得塊組的各個(gè)參數(shù)。從塊組 1SliceCount

=

height?2+slice_height?1215

4

...........................

（3）16

4

...........................

（3）16

..........................

（4）64

..........................

（5）BlockGroupCoeffCount

........................

（7）BlockCoeffCount

=

block_width×block_height

......................

（2）塊4 443BlockZ4GroupCount

=

BlockCoeffCount塊 4BlockZ16GroupCount

=

BlockCoeffCount塊5BlockZ64GroupCount

=

BlockCoeffCount 6BlockGroupCoeffCount

=

BlockCoeffCount×block_group_size................

（6） 7SliceBlockGroupCount

=

width×4×slice_height表示在一個(gè)條帶

中塊組

的序號(hào)。一個(gè)條

帶包含

個(gè)塊組，塊組序

號(hào)0，1，2。 表示一個(gè)塊組所對(duì)應(yīng)的小波子帶序號(hào)。對(duì)于、、10，1，2。表

16

a

a

a

ba

b

GY/T

398.1—。表

4

4344。表

4

4

對(duì)變長(zhǎng)編碼前綴碼的解析，從位流的當(dāng)前位置開始尋找第一個(gè)非零位，找到的零位個(gè)數(shù)即為變長(zhǎng)。

17GY/T

398.1—

0；

0；

0；

1。 系數(shù)解碼以塊組為基本單元，每個(gè)塊組都可以獨(dú)立解碼。一個(gè)塊組的編碼位流，由塊組頭、Z編碼PS6。 圖62020～Z

Z4。一個(gè)塊組包含數(shù)量的塊，Z編碼組依次包含這些塊的Z編碼位流，Z編碼組結(jié)構(gòu)見圖7。18GY/T

398.1—Z編碼組第0個(gè)塊的第0個(gè)塊的Z編 第1個(gè)塊的 第1個(gè)塊的Z編第2個(gè)塊的第2個(gè)塊的Z編編碼模式 碼數(shù)據(jù) 編碼模式 碼數(shù)據(jù) 編碼模式 碼數(shù)據(jù) ...包含block_group_size個(gè)塊的Z編碼數(shù)據(jù)圖7 Z

5。00Z對(duì)于塊編碼模式3，該塊不存在Z編碼數(shù)據(jù)，所有系數(shù)使用第1套變長(zhǎng)編碼，變長(zhǎng)編碼的前綴碼字和PS對(duì)于塊編碼模式4，該塊不存在Z編碼數(shù)據(jù)，所有系數(shù)使用第2套變長(zhǎng)編碼，變長(zhǎng)編碼的前綴碼字和PS對(duì)于塊編碼模式1，如果塊系數(shù)數(shù)量為，則該塊的Z編碼數(shù)據(jù)由系數(shù)組的非零標(biāo)志、系數(shù)組的非零標(biāo)志、4系數(shù)組的非零標(biāo)志、非零4系數(shù)組的編碼模式、樣式的4系數(shù)組編碼數(shù)據(jù)依次組成。1的Z8。64

16

0001

圖8

1

的

Z

系數(shù)組的非零標(biāo)志表示連續(xù)個(gè)系數(shù)是否全為0，每個(gè)非零標(biāo)志用1個(gè)表示。如果該為0，0為10。系數(shù)組的非零標(biāo)志表示連續(xù)個(gè)系數(shù)是否全為0，每個(gè)非零標(biāo)志用1個(gè)表示。如果該為0，0為10004系數(shù)組的非零標(biāo)志表示連續(xù)4個(gè)系數(shù)是否全為0，每個(gè)非零標(biāo)志用1個(gè)表示。如果該為0，表40為140040Z444非零4系數(shù)組的編碼模式表示該組的4個(gè)系數(shù)的具體編碼模式，每個(gè)模式用1個(gè)表示。如果該為0，表示該組的4個(gè)系數(shù)屬于樣式（3個(gè)系數(shù)為0，1個(gè)系數(shù)為±1），具體樣式記錄在樣式4系為141PS19

GY/T

398.1—2Z4442的Z9。4系數(shù)組的非零標(biāo)志...

非零4系數(shù)組的編碼模式...

0001樣式的4系數(shù)組的編碼數(shù)據(jù)...1bit

1bit

3bit圖9

2

的

Z

Z4。。表

4

Z20GY/T

398.1—

P

P4。P。P

S

SP，4。。21GY/T

398.1—

。4。

22GY/T

398.1—當(dāng)使用第一套變長(zhǎng)編碼時(shí)，P編碼組的解碼數(shù)據(jù)、S編碼組的碼字及系數(shù)解碼數(shù)值v的。表

當(dāng)使用第二套變長(zhǎng)編碼時(shí)，P編碼組的解碼數(shù)據(jù)、S編碼組的碼字及系數(shù)解碼數(shù)值v的。表

232424GY/T

398.1—表

輸入：塊組的解碼數(shù)據(jù)，塊組序號(hào)，條帶量化參數(shù)，量化權(quán)重表。。0～表

GY/T

398.1—對(duì)于系數(shù)解碼后的塊組，其塊組序號(hào)為，塊組所屬于的小波子帶序號(hào)由

入：哈達(dá)瑪變換后的塊組系數(shù)

，塊組序號(hào)

，條帶量化參數(shù)

；

。

。。如果圖像頭中記錄的為2，需要對(duì)反量化數(shù)據(jù)進(jìn)行2×2的反哈達(dá)瑪變換。1 111[1 -1 1-1[1 1-1-1

]1-1 -112501451617202132333637484952532367181922233435383950515455891324252941455761101526314363GY/T

398.1—

4×4圖

8×8圖8

×260145161720216465686980818485236718192223666770718283868789121324252829727376778889929310111415262730317475787990919495323336374849525396971001011121131161173435383950515455989910210311411511811940414445565760611041051081091201211241254243464758596263106107110111122123126127128129132133144145148149192193196197208209212213130131134135146147150151194195198199210211214215136137140141152153156157200201204205216217220221138139142143154155158159202203206207218219222223160161164165176177180181224225228229240241244245162163166167178179182183226227230231242243246247168169172173184185188189232233236237248249252253170171174175186187190191234235238239250251254255GY/T

398.1—圖×

對(duì)于、、均等于1的情形，條帶的小波子帶排列

圖第1個(gè)塊組 第2個(gè)塊組最后1個(gè)塊組1

1

1

0

1

0

0

block_width圖、、1

的27GY/T

398.1—width4slice

0slice

1slice

N-1

LL-Y

LL-U

LL-V

LH-Y

LH-U

LH-VLL-Y

LL-U

LL-V

LH-Y

LH-U

LH-VLL-Y

LL-U

LL-V

LH-Y

LH-U

LH-V

HL-YHL-YHL-Y

HL-U

HL-VHL-U

HL-VHL-U

HL-V

HH-Y

HH-U

HH-VHH-Y

HH-U

HH-VHH-Y

HH-U

HH-V

slice_heightslice

0slice

1slice

N-1

反映射widthLL-Y

LH-YLL-Y

LH-YLL-Y

LH-Yheightslice

0slice

1slice

N-1slice

0slice

1slice

N-1slice

0slice

1

HL-Y

HH-YHL-Y

HH-YHL-Y

HH-YLL-U

LH-ULL-U

LH-ULL-U

LH-UHL-U

HH-UHL-U

HH-Uslice

N-1

HL-U

HH-Uslice

0slice

1slice

N-1slice

0slice

1slice

N-1

LL-V

LH-VLL-V

LH-VLL-V

LH-VHL-V

HH-VHL-V

HH-VHL-V

HH-V圖

28GY/T

398.1—

對(duì)

到

—色

—

對(duì)重將

隔若

若

、、、 將、、、

。4K

HDR增強(qiáng)層碼流

4K

HDR增強(qiáng)層解碼

Zeros

LHHL

HH

LL

LHHL

HH

IDWT變換

4K

HDR重建圖像HD

HDR增強(qiáng)層碼流

HD

HDR增強(qiáng)層解碼

LL’

LH’HL’

HH’

IDWT變換

LL-L殘差LL-H

+

LL-LLL-H

IDWT變換

LL

HD

HDR重建圖像SDR到HDR及色域變換HD

SDR基本層碼流

HD基本層解碼

HD

SDR

HD

SDR重建圖像圖

解碼基本層碼流，得到’重建小波子帶，即超高清重建圖像，基本層碼流的解碼方法 、、將 對(duì)、、、。29

GY/T

398.1—

圖

C。

D

E。30

GY/T

398.1—附錄A

與 和

。

。

和

和

。Z。。表

表

。Z。。表

表

GY/T

398.1— 。Z。。表

X。XZ0到X。表

、6與。輸入：分量索引k，輸出小波濾波器類型β0和兩種輸入濾波器類型，低通βL和高通βH；臨時(shí)輸出T0，x，。[βL，x，和[βH，x，。320LH

LH0

b0

b0

0b0b0

b

L

H

0LH

0LH

b0

b0

0b0b0

b0

L

H

GY/T

398.1—表

。 輸入：分量索引k，輸出小波濾波器類型β0和兩種輸入濾波器類型，低通βL和高通βH；臨時(shí)輸出T0，x，。[βL，x，和[βH，x，。表

33

0LH

0LH

b0

b0

0b0b0

b0

L

H

GY/T

398.1—表

表

基于

小波的一維小波濾波計(jì)算偽代碼見表，偶數(shù)幀一維小波濾波計(jì)算偽代碼見表。XZ。0到表

表

表

0L

LH0

b0

b0

L

Hb0b0

b0

0

0L

LH0

b0

b0

L

HGY/T

398.1— 輸入：分量索引k，輸出小波濾波器類型β0和兩種輸入濾波器類型，低通βL和高通βH；臨時(shí)條帶L，x，和TH，x，β0，x，。表

輸入：分量索引k，輸出小波濾波器類型β0和兩種輸入濾波器類型，低通βL和高通βH；臨時(shí)條帶L，x，和TH，x，β0，x，。表

350L

LH0

b0

b0

L

Hb0b0

b0

0

b0b0

b0

0

GY/T

398.1—表

表

。XZ。0到表

36

GY/T

398.1—表

37GY/T

398.1—附錄B本附錄介紹了視頻格式為

、、

—規(guī)定的（或）、—

對(duì)每幀圖像采用變換算法進(jìn)行一次水平變換、一次垂直變換，得到、、、四個(gè)小A；對(duì)奇數(shù)幀圖像的小波子帶進(jìn)行一次垂直小波變換（見表），得到、兩個(gè)小波子 對(duì)偶數(shù)幀圖像的小波子帶進(jìn)行一次偶數(shù)幀垂直小波變換（見表），得到、兩個(gè) 對(duì)和到

—的

—

對(duì)

到

—

—

將和

將與

對(duì)或得到的殘差和采用變換算法進(jìn)行一次水平變換，得到’、’、’、 對(duì)

增7對(duì)0對(duì)子帶和得到的、、小波子帶進(jìn)行淺壓縮編碼，得到

增強(qiáng)層碼流，7。38LL-LLHHHLL-HHLGY/T

398.1—4K

HDR圖像

DWT變換

Zeros

LHHL

HH

4K

HDR增強(qiáng)層編碼

4K

HDR增強(qiáng)層碼流LL-LHDR到SDR

SDR到HDR

LL-L殘差LL-H

DWT變換

LL

LHHL

HH

HD

HDR增強(qiáng)層編碼

HD

HDR增強(qiáng)層碼流及色域變換

及色域變換HD

SDR基本層解碼HD

SDR基本層編碼

HD

SDR基本層碼流

對(duì)每幀圖像采用變換算法進(jìn)行一次水平變換、一次垂直變換，得到、、、四個(gè)小A；可對(duì)小波子帶進(jìn)行淺壓縮編碼得到基本層碼流，也可不編碼直接傳輸，基本層圖像的淺將與對(duì)基本層殘差、、、進(jìn)行淺壓縮編碼，得到增強(qiáng)層碼流，增強(qiáng)層碼流見第7章～第。 圖

39GY/T

398.1—附 錄 C

本文件定義的文件封裝方法通過軌存儲(chǔ)基本層編碼數(shù)據(jù)，自定義軌存儲(chǔ)增強(qiáng)層編碼數(shù)據(jù)。。ftyp

box

major