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文檔簡(jiǎn)介
1、本文主要研究視頻編碼幀間預(yù)測(cè)技術(shù)中的算法優(yōu)化問(wèn)題。幀間預(yù)測(cè)技術(shù)是視頻編碼的重要組成部分,包括整數(shù)和分?jǐn)?shù)運(yùn)動(dòng)估計(jì)與補(bǔ)償、多模式?jīng)Q策、多參考幀運(yùn)動(dòng)估計(jì)等。幀間技術(shù)能夠大幅度提高編碼性能,但同時(shí)也大大增加了編碼計(jì)算復(fù)雜度。例如,1/4分?jǐn)?shù)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償是最新視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)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(jià)是在編碼過(guò)程中會(huì)占用高達(dá)60%~80%的計(jì)算資源。多參考幀和多模式的引入,也有類似的優(yōu)
2、點(diǎn)和缺點(diǎn)。因此,新編碼標(biāo)準(zhǔn)中幀間預(yù)測(cè)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(wèn)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(gè)問(wèn)題,如何設(shè)計(jì)視頻編碼算法,使其在任意一個(gè)給定的計(jì)算平臺(tái)上都有最好的率失真性能。幀間技術(shù)高計(jì)算復(fù)雜度的性質(zhì),使得它們?cè)谟?jì)算能力受約束的硬件平臺(tái)下實(shí)用程度大大降低,即使是快速算法在具有不同計(jì)算能力的平臺(tái)上往往也不都能完全執(zhí)行。這就導(dǎo)致了當(dāng)算法由于計(jì)算資源不足而被迫
3、停止時(shí),通常得不到在相同計(jì)算能力下最優(yōu)的率失真性能。
本文的研究?jī)?nèi)容主要有兩個(gè)部分,一是針對(duì)計(jì)算資源占用較多的1/4分?jǐn)?shù)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償算法,提出一種性價(jià)比優(yōu)先的搜索和插值順序,并得到基于性價(jià)比優(yōu)先原則的分?jǐn)?shù)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)估計(jì)和分?jǐn)?shù)點(diǎn)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(shí)這類算法很容易加以改造成為自適應(yīng)算法,自動(dòng)適合具有不同計(jì)算能力的系統(tǒng)。二是作為嘗試,研究了視頻編碼在給定計(jì)算能力的條件下如何自動(dòng)調(diào)整獲得更好的率
4、失真性能的一些問(wèn)題。這部分研究主要針對(duì)幀間預(yù)測(cè)已經(jīng)存在的算法,通過(guò)統(tǒng)計(jì)和校正的方法建立率失真收益和計(jì)算復(fù)雜度之間的關(guān)系模型,將宏塊按一定的準(zhǔn)則排序,從而構(gòu)造滿足率失真最優(yōu)的、可伸縮的復(fù)雜度控制算法。
本文創(chuàng)新之處有兩點(diǎn):一是提出了性價(jià)比優(yōu)先的運(yùn)動(dòng)估計(jì)和插值順序,使得我們可以以不同于傳統(tǒng)的、只單獨(dú)優(yōu)化分?jǐn)?shù)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)估計(jì)或分?jǐn)?shù)點(diǎn)插值算法的方式,以性價(jià)比優(yōu)先順序作為準(zhǔn)則,使得分?jǐn)?shù)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)估計(jì)和分?jǐn)?shù)點(diǎn)插值按照相同的順序進(jìn)行優(yōu)化,大大降低
5、了計(jì)算復(fù)雜度和內(nèi)存需求,同時(shí)保持質(zhì)量和碼率幾乎不變。二是首次提出了在宏塊級(jí)別上幀間預(yù)測(cè)技術(shù)的計(jì)算復(fù)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(gè)研究框架。
根據(jù)本文的大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到,本文提出的基于性價(jià)比優(yōu)先的分?jǐn)?shù)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)估計(jì)和分?jǐn)?shù)點(diǎn)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?jī)?nèi)存。我們使用一個(gè)綜合指標(biāo)同時(shí)度量分?jǐn)?shù)搜索點(diǎn)和插值點(diǎn)數(shù)量,并考慮插值方法本身的復(fù)雜度,可以得到本算法在幾乎完全沒(méi)有編碼質(zhì)
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