面向硬件結構設計的HEVC幀內編碼快速算法研究.pdf

1、HEVC(High Efficiency Video Coding)是繼H.264/AVC之后的新一代視頻壓縮標準，旨在全面提高視頻壓縮效率，以更好的適應高清、超高清視頻的編碼及傳輸。HEVC在經典的混合編碼框架基礎上，引入了許多新的編碼技術，極大的提高了視頻編碼效率。相比當前主流視頻壓縮標準H.264/AVC，HEVC的壓縮性能約提升了一倍。幀內編碼作為HEVC的核心模塊，消除了視頻的空間冗余，在幀間預測編碼中發(fā)揮著極為重要的作用。然

2、而，HEVC中幀內編碼算法計算極為復雜，占據了整個編碼器大量的計算時間。計算量主要來自兩個方面：其一是幀內編碼中采用了更為靈活的四叉樹劃分結構，其編碼單元塊（CU，Coding Unit）支持64x64至8x8劃分；其二是幀內預測中采用了35種預測模式，而H.264僅支持9種預測模式。
　　為了減少幀內編碼的計算量，國內外專家從編碼單元的快速劃分和預測模式的快速選擇這兩個方向上進行了大量研究，并提出了許多優(yōu)異的優(yōu)化算法，較大程度的

3、減少了編碼過程中的計算量。然而，這些算法多數是針對軟件實現進行的優(yōu)化，并不利于硬件實現。因為這些快速算法或多或少存在下述兩個問題：一是編碼單元間存在著極強的數據依賴性，不利于硬件流水實現。因為這些優(yōu)化算法多數利用前一階段或前一步的計算結果來決定后續(xù)的計算；二是編碼時間不定，不利于硬件設計以及實時編碼。因為這些優(yōu)化算法往往利用當前圖像不同的內容特性，執(zhí)行不同的算法流程，使得編碼時間長短不一。
　　本文從硬件實現的角度，對HEVC幀內

4、編碼算法進行了復雜度分析，提出了一種面向硬件結構設計的HEVC幀內編碼快速算法。該優(yōu)化算法主要從以下兩個方面展開：一、在預測模式粗略選擇階段使用計算較為簡單的SATD（Sum of Absolute Transformed Difference）代價對當前編碼樹單元塊（Coding tree units，CTU）進行提前分割，得到5種分割方案，并選取前3個分割方案進行高復雜度的預測模式細選等過程。二、在CTU提前分割的基礎上，根據三個分