面向硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的HEVC幀內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)，旨在全面提高視頻壓縮效率，以更好的適應(yīng)高清、超高清視頻的編碼及傳輸。HEVC在經(jīng)典的混合編碼框架基礎(chǔ)上，引入了許多新的編碼技術(shù)，極大的提高了視頻編碼效率。相比當(dāng)前主流視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC，HEVC的壓縮性能約提升了一倍。幀內(nèi)編碼作為HEVC的核心模塊，消除了視頻的空間冗余，在幀間預(yù)測(cè)編碼中發(fā)揮著極為重要的作用。然

2、而，HEVC中幀內(nèi)編碼算法計(jì)算極為復(fù)雜，占據(jù)了整個(gè)編碼器大量的計(jì)算時(shí)間。計(jì)算量主要來自兩個(gè)方面：其一是幀內(nèi)編碼中采用了更為靈活的四叉樹劃分結(jié)構(gòu)，其編碼單元塊（CU，Coding Unit）支持64x64至8x8劃分；其二是幀內(nèi)預(yù)測(cè)中采用了35種預(yù)測(cè)模式，而H.264僅支持9種預(yù)測(cè)模式。
　　為了減少幀內(nèi)編碼的計(jì)算量，國內(nèi)外專家從編碼單元的快速劃分和預(yù)測(cè)模式的快速選擇這兩個(gè)方向上進(jìn)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(jì)算量。然而，這些算法多數(shù)是針對(duì)軟件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行的優(yōu)化，并不利于硬件實(shí)現(xiàn)。因?yàn)檫@些快速算法或多或少存在下述兩個(gè)問題：一是編碼單元間存在著極強(qiáng)的數(shù)據(jù)依賴性，不利于硬件流水實(shí)現(xiàn)。因?yàn)檫@些優(yōu)化算法多數(shù)利用前一階段或前一步的計(jì)算結(jié)果來決定后續(xù)的計(jì)算；二是編碼時(shí)間不定，不利于硬件設(shè)計(jì)以及實(shí)時(shí)編碼。因?yàn)檫@些優(yōu)化算法往往利用當(dāng)前圖像不同的內(nèi)容特性，執(zhí)行不同的算法流程，使得編碼時(shí)間長短不一。
　　本文從硬件實(shí)現(xiàn)的角度，對(duì)HEVC幀內(nèi)

4、編碼算法進(jìn)行了復(fù)雜度分析，提出了一種面向硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的HEVC幀內(nèi)編碼快速算法。該優(yōu)化算法主要從以下兩個(gè)方面展開：一、在預(yù)測(cè)模式粗略選擇階段使用計(jì)算較為簡(jiǎn)單的SATD（Sum of Absolute Transformed Difference）代價(jià)對(duì)當(dāng)前編碼樹單元塊（Coding tree units，CTU）進(jìn)行提前分割，得到5種分割方案，并選取前3個(gè)分割方案進(jìn)行高復(fù)雜度的預(yù)測(cè)模式細(xì)選等過程。二、在CTU提前分割的基礎(chǔ)上，根據(jù)三個(gè)分