基于三步快速選擇的HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)優(yōu)化算法.pdf

1、HEVC(High Efficiency Video Coding)是繼H.264/AVC之后的新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，由協(xié)作視頻編碼組JCT-VC聯(lián)合制定。HEVC保留了基于塊運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膫鹘y(tǒng)混合視頻編碼框架，同時(shí)在幀內(nèi)預(yù)測(cè)、幀間預(yù)測(cè)、正交變換與量化、熵編碼等關(guān)鍵模塊部分都采用了相應(yīng)的新技術(shù)，使得HEVC在基本保證H.264/AVC所有的功能與應(yīng)用的情況下，其編碼效率有了顯著提升，相較于H.264/AVC提高了一倍。
　　HEVC優(yōu)異

2、的編碼性能是以較大的編碼復(fù)雜度為代價(jià)實(shí)現(xiàn)的，比如四叉樹遞歸塊劃分結(jié)構(gòu)、率失真優(yōu)化決策、35種幀內(nèi)預(yù)測(cè)方向等關(guān)鍵技術(shù)的復(fù)雜度都非常高。本文對(duì)HEVC幀內(nèi)編碼進(jìn)行了深入研究，降低幀內(nèi)編碼復(fù)雜度，提高整體編碼效率。針對(duì)幀內(nèi)預(yù)測(cè)過程中的模式選擇及影響模式選擇性能的相關(guān)部分，從幀內(nèi)分塊的四叉樹遍歷結(jié)構(gòu)和幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的選擇過程兩方面進(jìn)行了深入分析，并對(duì)幀內(nèi)預(yù)測(cè)各部分的計(jì)算量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。對(duì)于LCU其幀內(nèi)編碼存在的可能劃分方式有1024種，幀內(nèi)預(yù)測(cè)多達(dá)

3、35個(gè)，對(duì)35種模式都要進(jìn)行率失真優(yōu)化決策，由此導(dǎo)致幀內(nèi)預(yù)測(cè)運(yùn)算量非常龐大。本文針對(duì)HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)瓶頸問題，提出了一種基于三步快速選擇的 HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)優(yōu)化算法。幀內(nèi)預(yù)測(cè)最佳模式選擇需兩個(gè)基本步驟：粗略模式選擇(RMD過程)和模式細(xì)選(RDO過程)。針對(duì)兩個(gè)過程分別進(jìn)行詳細(xì)分析，提出了相應(yīng)的優(yōu)化算法主要策略如下：
　　(1)基于三步選擇的粗選優(yōu)化算法。本算法在模式粗略選擇(RMD,Rough Mode Decision)過程中

4、優(yōu)先搜索預(yù)設(shè)大方向、再在選定大方向范圍內(nèi)精確搜索兩步，使得原需遍歷多達(dá)35種幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式，減少到最多遍歷15種模式即能得出最佳預(yù)測(cè)模式，以此減少了一半的需計(jì)算SATD代價(jià)的模式個(gè)數(shù)；
　　(2)基于視頻特性的細(xì)選優(yōu)化算法。本算法利用最有可能模式(MPM，Most Probable Mode)和第一個(gè)候選模式的相關(guān)性，提出了最佳預(yù)測(cè)模式選擇的最后一步，根據(jù)PU尺寸的大小自適應(yīng)地減少了參與率失真代價(jià)計(jì)算的模式個(gè)數(shù)，有效減少細(xì)選計(jì)算量。

5、
　　為驗(yàn)證上述三步快速選擇算法的效率，本文選擇 HEVC標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試序列對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)的測(cè)試。本文提出的優(yōu)化算法與標(biāo)準(zhǔn)算法相比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：在不同序列、不同QP參數(shù)的配置情況下，本算法保證視頻質(zhì)量基本不變，碼率稍有增加，平均在0.2％左右；亮度峰值信噪比PSNR的降低量均在0.05dB左右，保證在0.1dB之內(nèi)；而編碼時(shí)間平均減少了約40%，很大程度上加快了編碼速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以充分表明，本文實(shí)現(xiàn)的算法能夠有效的提高編碼效率、縮