GY_T 398.1-2024 视频浅压缩编码 第1部分：超高清视频分层编码.pdf

GY 中华人民共和国广播电视和网络视听行业标准 GY/T 398.12024 视频浅压缩编码 第 1 部分：超高清视频分层编码 Video mezzanine codingPart 1：Scalable ultra high definition video coding 2024-01-02 发布 2024-01-02 实施 国家广播电视总局 发 布 GY/T 398.12024 I 目 次 前言.III 引言.V 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 缩略语.3 5 约定.4 5.1 通则.4 5.2 算术运算符.4 5.3 逻辑运算符.4 5.4 关系运算符.4 5.5 位运算符.5 5.6 赋值运算符.5 5.7 位流语法、解析过程和解码过程的描述方法.5 6 编码框架.5 6.1 通则.5 6.2 4K 超高清视频浅压缩分层编码框架.6 6.3 8K 超高清视频浅压缩分层编码框架.6 7 增强层图像和编码位流结构.7 7.1 增强层图像.7 7.2 增强层编码位流结构.7 8 位流的语法和语义.7 8.1 语法描述.7 8.2 语义描述.11 9 解码过程.14 9.1 增强层位流解码过程.14 9.2 位流解析.15 9.3 系数解码.18 9.4 反量化.24 9.5 反哈达玛变换.25 9.6 反重排和反映射.26 10 图像重建过程.29 10.1 4K 超高清图像重建过程.29 10.2 8K 超高清图像重建过程.29 11 文件封装和 HD-SDI 传输.30 附录 A（规范性）DWT 变换.31 GY/T 398.12024 II A.1 概述.31 A.2 位宽规定和位宽缩放.31 A.3 对称扩展.32 A.4 DWT 算法.32 A.5 IDWT 算法.35 附录 B（资料性）参考编码过程.38 B.1 概述.38 B.2 4K 超高清视频浅压缩分层编码过程.38 B.3 8K 超高清视频浅压缩分层编码过程.39 附录 C（资料性）文件封装方法.40 C.1 概述.40 C.2 文件封装.40 附录 D（规范性）基于 HD-SDI 的 4K 视频传输方法.42 D.1 概述.42 D.2 HD-SDI 传输格式.42 D.3 增强层数据在消隐区的传输.44 D.4 增强层位流在 HD-SDI 传输时的参数限定和排列顺序.46 附录 E（资料性）支持超高清视频浅压缩分层编码的文件封装辅助信息结构.48 E.1 概述.48 E.2 字段类型定义.48 E.3 结构定义.48 参考文献.51 GY/T 398.12024 III 前 言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件是GY/T 398视频浅压缩编码的第1部分。GY/T 398已经发布了以下部分：第 1 部分：超高清视频分层编码。本文件由全国广播电影电视标准化技术委员会（SAC/TC 239）归口。本文件起草单位：国家广播电视总局广播电视科学研究院、国家广播电视总局广播电视规划院、中广电广播电影电视设计研究院有限公司、成都索贝数码科技股份有限公司、四川新视创伟超高清科技有限公司、电子科技大学、北京广播电视台、江苏省广播电视总台、广东广播电视台、吉林广播电视台、陕西广电融媒体集团有限公司、深圳广播电影电视集团、青岛市广播电视台、重庆广播电视集团（总台）、宁夏广播电视台、联通在线信息科技有限公司、北京格非科技股份有限公司、北京中科大洋科技发展股份有限公司、北京新奥特集团有限公司、深圳市康维讯视频科技有限公司、视溪科技（上海）有限公司、成都东方盛行电子有限责任公司、浪潮智能终端有限公司、卓曜（北京）科技有限公司、广州博冠光电科技股份有限公司、成都卓元科技有限公司。本文件主要起草人：郭晓强、宁金辉、王嘉、王炜、姚平、谢超平、周芸、张金沙、胡潇、龚坤、黎政、朱策、毕江、施冬、曾志群、李志明、任辉、赵为纲、张建栋、王晓、李海平、李韩、鲍放、褚震宇、戴霖、郑珺、林建泉、侯定光、孙业志、张承、王旭耀、张乾、牛睿、刘汉源、姚琼、罗天、张天宇、宋小民、王威、查晓辉、姚仕元、魏娜、付光涛、李小雨、吴成志、罗雷、郭红伟、杨桂明、张宁、邢卫东、刘涛、成六祥、姜殿宇、宋博、郗望、韩轲、白帆、张培仕、封连伟、郝延华、邹西山、林金怡、邓宇翔、李硕、陈域、韩涛、段晓峰、安静。GY/T 398.12024 V 引 言 GY/T 398视频浅压缩编码规定了视频浅压缩编解码方法，适用于节目制播域的视频编解码。考虑到规范内容、应用范围的不同，GY/T 398视频浅压缩编码拟由以下两个部分组成。第 1 部分：超高清视频分层编码。规定了超高清视频浅压缩分层编码的编码框架、增强层编码位流语法语义及解码过程、图像重建过程、HD-SDI 接口传输方法和文件封装方法，适用于超高清视频节目制播域的视频编码，支持高清制播系统传输 4K 超高清视频、4K 超高清制播系统传输 8K 超高清视频。第 2 部分是常规的视频浅压缩编码，不作分层处理，可用于第 1 部分的基本层编码，也可以单独使用，适用于高清或超高清节目制播域的视频编解码。本文件的发布机构提请注意，声明符合本文件时，可能适用涉及本文件第6章第10章、附录A和附录D有关内容的相关专利的使用如下：序号 标准章条编号 专利名称 专利权利人 1 6、10 一种支持高效编辑的超高清视频分层编解码方法 成都索贝数码科技股份有限公司 2 79 一种针对视频图像小波变换高频系数的低复杂度编码方法 成都索贝数码科技股份有限公司 3 附录A 视频转换方法及装置 成都索贝数码科技股份有限公司 4 附录D 一种实现HD和4K HDR视频信号同传输的方法以及SDI设备 成都索贝数码科技股份有限公司 本专利的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。该专利持有人已向本文件的发布机构保证。他愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下，就专利授权许可进行谈判。该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案，相关信息可以通过以下联系方式获得：专利权利人 联系地址 联系人 邮政编码 电话 电子邮件 成都索贝数码科技股份有限公司 四川省成都市高新区新园南二路2号 龚坤 610041 028-85121111 请注意除上述专利外，本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。GY/T 398.12024 1 视频浅压缩编码 第 1 部分：超高清视频分层编码 1 范围 本文件规定了超高清视频浅压缩分层编码的编码框架、增强层编码位流语法语义及解码过程、图像重建过程及HD-SDI接口传输方法和文件封装方法。本文件适用于超高清视频节目制播域的视频编码。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 418082022 高动态范围电视节目制作和交换图像参数值 GB/T 418092022 超高清晰度电视系统节目制作和交换参数值 GY/T 1552000 高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值 GY/T 1572000 演播室高清晰度电视数字视频信号接口 GY/T 1602000 数字分量演播室接口中的附属数据信号格式 GY/T 1612000 数字电视附属数据空间内数字音频和辅助数据的传输规范 ISO/IEC 9899 信息技术 编程语言C（Information technologyProgramming languagesC）3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 小波子带 wavelet subband 经离散小波变换得到的处于特定频段的子信号，由一组图像小波域系数组成。3.2 奇数帧 odd-numbered frame 在视频序列中，以1开始计数的第1帧、第3帧、第5帧等奇数编号的帧。3.3 偶数帧 even-numbered frame 在视频序列中，第2帧、第4帧、第6帧等偶数编号的帧。3.4 奇数场 top field 在隔行扫描中，以1开始计数的第1行、第3行、第5行等奇数行构成的场。注：奇数场又称为顶场。GY/T 398.12024 2 3.5 偶数场 bottom field 在隔行扫描中，第2行、第4行、第6行等偶数行构成的场。注：偶数场又称为底场。3.6 基本层图像 base layer image 由使用离散小波变换算法从原始图像中提取的低频分量组成的图像。3.7 增强层图像 enhancement layer image 原始图像与基本层图像通过某种数学方式计算出的残差图像。3.8 增强层编码位流 enhancement layer coding bitstream 增强层编码数据形成的二进制位流。注：经解码后可与基本层解码数据一起重建出增强层图像。3.9 条带 slice 由若干行增强层编码位流组成的结构。3.10 块 block 由若干增强层图像系数组成的方块状结构。3.11 块组 block group 由同一个条带中的若干个块组成的结构。3.12 系数解码 coefficient decoding 从无损压缩的比特位串中恢复出压缩前数据的过程。3.13 零区块 zero-block 由一定尺寸的全0系数组成的区域。3.14 Z编码组 Z coding group 对块组的块模式以及零区块进行描述的编码位流。3.15 P编码组 P coding group 块组中非零区块区域系数的变长前缀编码位流。3.16 S编码组 S coding group 块组中非零区块区域系数的变长后缀编码位流。3.17 反量化 inverse quantization 将量化系数缩放后映射为重构系数的过程。GY/T 398.12024 3 3.18 量化参数 quantization parameter 对量化系数进行反量化的参数。3.19 量化步长 quantization step 将信号的连续取值近似为若干个离散取值区间的步长。3.20 量化权重 quantization weight 根据不同小波子带系数的重要性不同而设计的参数，其影响量化参数。3.21 死区反量化器 dead-zone inverse quantizer 一种反量化器，0所在区间的量化步长不同于其他区间的量化步长。3.22 反哈达玛变换 inverse Hadamard transform 使用特定正交矩阵对系数进行反变换的过程。3.23 块内系数反重排 inverse rearrangement of in-block coefficients 对块内系数的顺序进行重新排列的过程。3.24 条带反映射 inverse reflection of slice 将条带内的解码后系数反映射到YUV平面进行排列的过程。注：Y代表图像像素的亮度分量，U代表图像像素的蓝色色度分量，V代表图像像素的红色色度分量，U和V共同描述像素的颜色。4 缩略语 下列缩略语适用于本文件。ADF 附属数据标志（Ancillary Data Flag）CRCC 循环冗余校验码（Cyclic Redundancy Check Code）CS 检验和（CheckSum）DBN 数据块序号数（Data Block Number）DC 数据计数（Data Count）DID 数据标志（Data IDentifier）DWT 离散小波变换（Discrete Wavelet Transform）EAV 有效视频结束（End of Active Video）HD 高清（High Definition）HDR 高动态范围（High Dynamic Range）HD-SDI 高清串行数字接口（High Definition Serial Digital Interface）HLG 混合对数伽马（Hybrid Log Gamma）IDWT