面向新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的低復(fù)雜度編碼技術(shù)研究.pdf

1、視頻信息逐漸成為人們?nèi)粘Ｖ薪邮招畔?、溝通交流的主要方法。視頻信息的數(shù)據(jù)量十分龐大，為了降低傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)間消耗、實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)傳輸，能夠有效壓縮視頻信號(hào)的視頻編碼技術(shù)蓬勃發(fā)展起來。但在21世紀(jì)前十年內(nèi)被廣泛使用的H.264/AVC視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)已逐漸無法滿足對(duì)新一代高清、超高清視頻的壓縮要求，為此新一代視頻編碼國際標(biāo)準(zhǔn)H.265/HEVC應(yīng)運(yùn)而生，相較于H.264標(biāo)準(zhǔn)，HEVC標(biāo)準(zhǔn)對(duì)視頻的壓縮效率提高了近一倍。但因?yàn)镠EVC標(biāo)準(zhǔn)中引進(jìn)了諸多

2、先進(jìn)技術(shù)，導(dǎo)致其存在計(jì)算復(fù)雜度過高，編碼耗時(shí)過長這一缺陷。本文中針對(duì)HEVC標(biāo)準(zhǔn)幀內(nèi)預(yù)測編碼提出兩種優(yōu)化算法，針對(duì)幀間預(yù)測編碼提出一種優(yōu)化算法，從而降低HEVC標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算復(fù)雜度，提高編碼速度，為其能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)編碼、解碼打下基礎(chǔ)。本文的主要內(nèi)容如下：
　　首先，提出了一種HEVC幀內(nèi)預(yù)測編碼單元（Coding Unit，CU）快速劃分算法。本文利用交流系數(shù)能量衡量最大編碼單元的紋理復(fù)雜度，排除可能性較低的CU劃分方式，此外還利用編碼深

3、度在空間上的相關(guān)性，進(jìn)一步縮減編碼深度的范圍，實(shí)現(xiàn)了可能性較小的CU劃分方式的跳過與編碼深度的提前終止。該算法相較于HEVC參考代碼HM-13.0，平均能夠節(jié)省23.40％的編碼時(shí)間，同時(shí)對(duì)編碼效率幾乎不產(chǎn)生影響（BDBR平均增加0.42%，BDPSNR平均降低0.02dB）。
　　然后，提出了一種HEVC幀內(nèi)預(yù)測模式快速?zèng)Q策算法。本文利用相鄰編碼樹形層中預(yù)測單元（Prediction Unit，PU）預(yù)測模式相關(guān)性以及PU預(yù)測模

4、式時(shí)域相關(guān)性，為當(dāng)前PU提供一個(gè)預(yù)測模式范圍，構(gòu)造一個(gè)初始候選模式列表，減少需進(jìn)行粗略模式?jīng)Q策的模式個(gè)數(shù)，此外還通過對(duì)預(yù)測模式的Hadamard變換代價(jià)值進(jìn)行比較分析，進(jìn)一步去除部分預(yù)測模式，減少需要進(jìn)入殘差四叉樹過程的模式個(gè)數(shù)。該算法相較于HM-13.0，平均能夠節(jié)省38.98%的編碼時(shí)間，同時(shí)對(duì)編碼效率幾乎不產(chǎn)生影響（BDBR平均增加1.51%，BDPSNR平均降低0.09dB）。此外，將HEVC幀內(nèi)預(yù)測編碼單元快速劃分算法與HEV

5、C幀內(nèi)預(yù)測模式快速?zèng)Q策算法進(jìn)行結(jié)合，構(gòu)成HEVC幀內(nèi)預(yù)測快速算法，平均節(jié)省57.79%的編碼時(shí)間，同時(shí)對(duì)編碼效率幾乎不產(chǎn)生影響（BDBR平均增加1.81%，BDPSNR平均降低0.10dB）。
　　最后，提出了一種HEVC幀間預(yù)測PU快速劃分算法。本文利用PU劃分模式在時(shí)域上的相關(guān)性，減少當(dāng)前CU中需要進(jìn)行率失真代價(jià)值計(jì)算的PU劃分模式個(gè)數(shù)，尤其當(dāng)前一幀對(duì)應(yīng)CU的劃分模式為2N×2N時(shí)，對(duì)當(dāng)前CU的PU劃分模式進(jìn)行更為細(xì)致的預(yù)測，

6、綜合考慮編碼視頻圖像的分辨率、當(dāng)前CU的運(yùn)動(dòng)矢量以及編碼深度，采取不同的處理方式，以此實(shí)現(xiàn)避免對(duì)大量可能性較小的PU劃分模式進(jìn)行率失真代價(jià)值計(jì)算。該算法相較于HM-13.0，采用Lowdelay配置文件時(shí)，平均能夠節(jié)省45.55%的編碼時(shí)間，同時(shí)對(duì)編碼效率幾乎不產(chǎn)生影響（BDBR平均增加1.89%，BDPSNR平均降低0.06dB）；采用Randomaccess配置文件時(shí)，平均能夠節(jié)省43.80%的編碼時(shí)間，同時(shí)對(duì)編碼效率幾乎不產(chǎn)生影響