基于HEVC的幀內(nèi)編碼單元快速選擇算法設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、近年來(lái)多媒體技術(shù)迅猛發(fā)展，語(yǔ)音、圖像和視頻比先前有了更多和更高的需求。對(duì)于視頻數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)中視頻的數(shù)據(jù)量在猛增?，F(xiàn)在人們對(duì)于視頻的需求朝向高清視頻的方向發(fā)展，并且現(xiàn)在市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了4K電視等。隨著高清及超高清的視頻內(nèi)容的出現(xiàn)，聯(lián)合視頻專家組（JCT-VC）在2013年提出了新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC（High Efficiency Video Coding）。其靈活的編碼結(jié)構(gòu)及許多新技術(shù)使其與H.264/AVC編碼標(biāo)準(zhǔn)相比，實(shí)現(xiàn)了高

2、性能編碼，即在相同的條件下，它可以節(jié)省一半的編碼比特?cái)?shù)。
　　HEVC采用四叉樹(shù)編碼塊劃分結(jié)構(gòu)，幀內(nèi)預(yù)測(cè)方向由H.264/AVC最多的9種增加到35種，并采用了四層深度。在每一層編碼單元深度，35種方向均需要經(jīng)過(guò)粗選擇（RMD）過(guò)程，來(lái)預(yù)先選取更可能的預(yù)測(cè)方向。此過(guò)程之后進(jìn)行率失真優(yōu)化過(guò)程，即很耗時(shí)的流程，來(lái)選擇最佳的預(yù)測(cè)方向。因此，HEVC編碼算法具有較高的復(fù)雜度，對(duì)實(shí)時(shí)編碼提出了更高的要求。
　　近年來(lái)，針對(duì)上述問(wèn)題，出

3、現(xiàn)了很多的 HEVC算法優(yōu)化方案，以減少計(jì)算復(fù)雜度。起初大部分的優(yōu)化方案借鑒 H.264/AVC中的模式選擇優(yōu)化等方面的方案來(lái)進(jìn)行 HEVC多種模式選擇的相關(guān)優(yōu)化，在一定程度上優(yōu)化效果比較明顯。后來(lái)有人開(kāi)始提出粗選擇或者增加最有可能模式進(jìn)一步對(duì)幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼流程優(yōu)化與改進(jìn)。隨后又提出關(guān)于變換單元尺寸選擇、殘差編碼樹(shù)變換等優(yōu)化。近兩年較多的學(xué)者開(kāi)始研究編碼單元快速劃分的優(yōu)化方案，然而這些方案仍有不足，如空間相關(guān)性研究不夠充分，只是簡(jiǎn)單利用編

4、碼單元之間具有的空間相關(guān)性對(duì)進(jìn)行了優(yōu)化，因此仍然有改進(jìn)的空間。
　　本論文在不影響編碼性能的基礎(chǔ)上提出了基于 HEVC幀內(nèi)編碼新的編碼單元尺寸選擇算法。由于相鄰編碼單元之間具有相似的性質(zhì)，并且當(dāng)前單元的信息需要周圍的信息進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)測(cè)，因此當(dāng)前編碼單元尺寸的分布情況與相鄰編碼單元尺寸分布情況存在一定的關(guān)系。通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)視頻序列的分析，本文定義了編碼單元之間的相關(guān)距離，通過(guò)計(jì)算相鄰編碼單元的相關(guān)距離來(lái)表示編碼單元空間相關(guān)的程度。通過(guò)使

5、用該方法，可以跳過(guò)或截?cái)嘁恍┚幋a單元的深度來(lái)實(shí)現(xiàn)編碼時(shí)間減少更好的效果。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，論文提出的基于空間相關(guān)性的 HEVC幀內(nèi)編碼快速算法與HEVC軟件參考模型（HM）12.0相比，平均編碼時(shí)間可節(jié)省33％，而且峰值信噪比（PSNR）僅降低0.02dB并且比特率（Bitrate）幾乎沒(méi)有改變；與文獻(xiàn)[11]提出的縮小深度方案相比，平均編碼時(shí)間節(jié)省了12%，峰值信噪比僅降低0.01dB，同時(shí)比特率幾乎沒(méi)有發(fā)生改變。因此本算法可