HEVC幀間快速編碼算法的研究.pdf

1、隨著高清視頻應(yīng)用的快速發(fā)展，視頻傳輸和儲存方面產(chǎn)生了巨大的挑戰(zhàn)。在這一新環(huán)境下，Joint Collaborative Team on Video Coding(JCT-VC)工作小組制定了新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)High Efficiency Video Coding(HEVC/H.265)來應(yīng)對挑戰(zhàn)。HEVC為了達(dá)到高效編碼的目的，在原有視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)Advanced Video Coding（AVC/H.264)的基礎(chǔ)上增加了許多更加先進(jìn)的

2、視頻編碼技術(shù)，如靈活塊劃分方式、非對稱運(yùn)動模式劃分、多預(yù)測塊模式。與H.264相比，HEVC在獲得相同視頻質(zhì)量的前提下可以降低50％左右的傳輸比特流，但在編碼復(fù)雜度計(jì)算量上也大大地增加。在計(jì)算能力一般的無線移動終端設(shè)備上，由于設(shè)備不能支持所有編碼技術(shù)的使用，這勢必會大大降低編碼效率，從而無法突顯 HEVC編碼效率上的優(yōu)勢。在視頻編碼技術(shù)中預(yù)測編碼是計(jì)算比重最大的一部分，而其中的幀間預(yù)測編碼又是重要的環(huán)節(jié)之一。因此，HEVC幀間快速編碼算

3、法研究是當(dāng)今視頻編碼領(lǐng)域中非常重要的研究內(nèi)容之一。
　　本文首先簡單地介紹了視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程和視頻編碼的整體框架，然后對當(dāng)今國內(nèi)外在HEVC的快速編碼的研究做了系統(tǒng)的總結(jié)。接著，對HEVC的編解碼框架和相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)作了簡要介紹。最后，針對HEVC幀間CU（Coding Unit）塊劃分和PU（Prediction Unit）預(yù)測模式做了詳細(xì)說明和深入研究。
　　在針對HEVC的CU塊的劃分過程中，本文先參考空域上的鄰近

4、LCU（Largest Coding Unit）的最大劃分深度（Depth）為當(dāng)前LCU劃定一個(gè)范圍，從而跳過部分深度下的PU預(yù)測模式判決過程，有效的降低編碼復(fù)雜度。為了進(jìn)一步降低CU劃分的計(jì)算復(fù)雜度，在每個(gè)深度進(jìn)行完P(guān)U模式預(yù)測判決之后，根據(jù)最佳模式下的殘差信息以及變換量化系數(shù)矩陣提出了提前結(jié)束CU劃分的算法。
　　在針對HEVC幀間PU預(yù)測模式判決過程中，本文提出了針對編碼過程中占比最大的兩種PU模式—Skip模式和2Nx2N

5、模式的快速算法。為了提前預(yù)測Skip模式，本文將Skip模式放在PU預(yù)測流程的最前面進(jìn)行。其中，快速Skip算法是通過挖掘殘差信息、變換量化系數(shù)以及量化參數(shù)與Skip模式之間的關(guān)系提出的。快速2Nx2N算法是通過分析編碼過程中產(chǎn)生的運(yùn)動矢量殘差、變換量化系數(shù)中非零數(shù)目以及變換單元（Tranform Unit，TU）劃分的深度等編碼信息與2Nx2N模式之間的關(guān)系提出的。實(shí)驗(yàn)表明，兩個(gè)快速模式判決算法都取得了很好的編碼效果。同時(shí)，由于兩個(gè)算

6、法針對的是兩種不同的PU模式，因此可以將兩個(gè)算法合并使用。在兩個(gè)算法合并使用情況下，編碼時(shí)間在視頻質(zhì)量基本保持不變的基礎(chǔ)上在低延時(shí)場景下可以減少44%和在隨機(jī)插入場景下可以減少51%。
　　本文提出的算法通過很好的利用編碼過程的已有的編碼信息和圖像視頻自身殘差相結(jié)合的方法，對幀間CU塊劃分和PU預(yù)測模式的判決提前做出了比較準(zhǔn)確的判斷，相當(dāng)程度上加快了HEVC編碼器的速度。因此，該算法對HEVC在今后實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的應(yīng)用具有一定的參考價(jià)