視頻編碼幀間預測技術(shù)算法優(yōu)化研究.pdf

1、本文主要研究視頻編碼幀間預測技術(shù)中的算法優(yōu)化問題。幀間預測技術(shù)是視頻編碼的重要組成部分，包括整數(shù)和分數(shù)運動估計與補償、多模式?jīng)Q策、多參考幀運動估計等。幀間技術(shù)能夠大幅度提高編碼性能，但同時也大大增加了編碼計算復雜度。例如，1/4分數(shù)點運動補償是最新視頻編碼標準H.264中的核心技術(shù)之一，能夠提供2～3dB的視頻質(zhì)量提高或者30％左右的碼率下降，但其代價是在編碼過程中會占用高達60％～80％的計算資源。多參考幀和多模式的引入，也有類似的優(yōu)

2、點和缺點。因此，新編碼標準中幀間預測技術(shù)的算法優(yōu)化一直是視頻編碼領(lǐng)域備受關(guān)注的問題之一。另一方面，我們總是希望在同樣的硬件成本下獲得最好的編碼效率和視頻圖像質(zhì)量，這就引出了第二個問題，如何設(shè)計視頻編碼算法，使其在任意一個給定的計算平臺上都有最好的率失真性能。幀間技術(shù)高計算復雜度的性質(zhì)，使得它們在計算能力受約束的硬件平臺下實用程度大大降低，即使是快速算法在具有不同計算能力的平臺上往往也不都能完全執(zhí)行。這就導致了當算法由于計算資源不足而被迫

3、停止時，通常得不到在相同計算能力下最優(yōu)的率失真性能。
　　 本文的研究內(nèi)容主要有兩個部分，一是針對計算資源占用較多的1/4分數(shù)點運動估計和補償算法，提出一種性價比優(yōu)先的搜索和插值順序，并得到基于性價比優(yōu)先原則的分數(shù)點運動估計和分數(shù)點插值算法，在幾乎不損失質(zhì)量的前提下大大提高算法速度。同時這類算法很容易加以改造成為自適應算法，自動適合具有不同計算能力的系統(tǒng)。二是作為嘗試，研究了視頻編碼在給定計算能力的條件下如何自動調(diào)整獲得更好的率

4、失真性能的一些問題。這部分研究主要針對幀間預測已經(jīng)存在的算法，通過統(tǒng)計和校正的方法建立率失真收益和計算復雜度之間的關(guān)系模型，將宏塊按一定的準則排序，從而構(gòu)造滿足率失真最優(yōu)的、可伸縮的復雜度控制算法。
　　 本文創(chuàng)新之處有兩點：一是提出了性價比優(yōu)先的運動估計和插值順序，使得我們可以以不同于傳統(tǒng)的、只單獨優(yōu)化分數(shù)點運動估計或分數(shù)點插值算法的方式，以性價比優(yōu)先順序作為準則，使得分數(shù)點運動估計和分數(shù)點插值按照相同的順序進行優(yōu)化，大大降低

5、了計算復雜度和內(nèi)存需求，同時保持質(zhì)量和碼率幾乎不變。二是首次提出了在宏塊級別上幀間預測技術(shù)的計算復雜度和率失真收益的近似建模方法，為此類研究的后續(xù)工作，提供了一個研究框架。
　　 根據(jù)本文的大量實驗結(jié)果可以看到，本文提出的基于性價比優(yōu)先的分數(shù)點運動估計和分數(shù)點插值算法在保持質(zhì)量的情況下速度大大提高，并可節(jié)省大量內(nèi)存。我們使用一個綜合指標同時度量分數(shù)搜索點和插值點數(shù)量，并考慮插值方法本身的復雜度，可以得到本算法在幾乎完全沒有編碼質(zhì)