AVS視頻編碼器中熵編碼及運(yùn)動(dòng)估計(jì)的研究與優(yōu)化.pdf

1、數(shù)字音視頻編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(AudioandVideocodingStandard，AVS)是我國自主制定的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第二代音視頻信源編碼標(biāo)準(zhǔn)。與國際上流行的其他音視頻編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相比，AVS具有性能高、計(jì)算復(fù)雜度低、專利授權(quán)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，它的實(shí)施對(duì)于我國發(fā)展自主的多媒體文化產(chǎn)業(yè)具有非常重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)意義。
　　 該標(biāo)準(zhǔn)一共包括9個(gè)部分，其中第二部分(AVS-P2)和第七部分(AVS-P7)為視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。目前AVS

2、標(biāo)準(zhǔn)組已經(jīng)發(fā)布了視頻編解碼的企業(yè)版參考軟件。為了實(shí)現(xiàn)高效壓縮，AVS-P2采用了大量類似于H.264/AVC中的新技術(shù)。這些技術(shù)包括：幀內(nèi)預(yù)測(cè)；可變塊大小的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償；多參考幀預(yù)測(cè)；1/4像素精度的運(yùn)動(dòng)矢量；整數(shù)余弦變換；基于上下文的二維變長編碼和指數(shù)哥倫布編碼；環(huán)路濾波等。采用了這些先進(jìn)的視頻編碼技術(shù)后，AVS的壓縮效率和解碼質(zhì)量都有了很大的提高。
　　 但是這些先進(jìn)編碼技術(shù)既增加了基本模塊的復(fù)雜度，也成倍提高了算法的復(fù)雜度，使

3、得視頻編碼器的時(shí)間效率、編碼速度比較低，不利于AVS的實(shí)際應(yīng)用，尤其是在實(shí)時(shí)視頻通信以及其他一些對(duì)實(shí)時(shí)性要求比較高的領(lǐng)域的使用。本課題的研究目的就是對(duì)AVS-P2視頻編碼器進(jìn)行優(yōu)化，研究編碼器核心模塊的快速算法，提高編碼器的編碼速度，為其在DSP等硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高效編碼打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。基于上述思路，論文的主要工作包括：
　　 首先，簡要介紹了國內(nèi)外流行的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，將AVS視頻標(biāo)準(zhǔn)與H.264/AVC進(jìn)行了簡單比較，并詳細(xì)

4、介紹了AVS視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的編碼結(jié)構(gòu)框架和編碼流程，以及幀內(nèi)預(yù)測(cè)、幀間預(yù)測(cè)、變換與量化、熵編碼、環(huán)路濾波等關(guān)鍵技術(shù)。
　　 然后對(duì)AVS所采用的關(guān)鍵熵編碼技術(shù)：基于上下文的二維變長編碼(2D-VLC)和k階指數(shù)哥倫布編碼進(jìn)行了研究、優(yōu)化。修改了2D-VLC編碼中使用的19個(gè)碼表(VLCtable)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，改變了碼表之間的切換方法，節(jié)省了約86％的VLCtable存儲(chǔ)空間；對(duì)由查表得到的symbol的分布規(guī)律進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，

5、并根據(jù)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果采用了新的k階指數(shù)哥倫布編碼方法，縮短了編碼時(shí)間。
　　 最后，重點(diǎn)對(duì)AVS視頻編碼器中的核心部分運(yùn)動(dòng)估計(jì)進(jìn)行了算法及程序上的研究，特別是亞像素運(yùn)動(dòng)搜索快速算法的研究與改進(jìn)。針對(duì)不同運(yùn)動(dòng)程度的視頻序列，對(duì)宏塊亞像素運(yùn)動(dòng)搜索后得到的最優(yōu)匹配位置的分布規(guī)律進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)分析，并提出了一種基于宏塊/塊運(yùn)動(dòng)劇烈程度的亞像素搜索策略；而且針對(duì)運(yùn)動(dòng)劇烈宏塊的亞像素運(yùn)動(dòng)搜索后最優(yōu)匹配位置的分布特點(diǎn)，提出了一種適用于大