可伸縮高性能視頻編碼的擴(kuò)展技術(shù)研究.pdf

1、近年來，隨著微博和微信等新型社交媒體迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)中視頻數(shù)據(jù)量急劇增加，網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲資源的缺口越來越大，視頻壓縮的重要性日益凸顯。2013年1月，視頻編碼國際標(biāo)準(zhǔn)組織JCT-VC發(fā)布了最新一代的視頻編碼國際標(biāo)準(zhǔn)—高性能視頻編碼(HEVC)。相對于上一代視頻編碼國際標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC，HEVC編碼效率提升了50％。為了滿足市場中對視頻各種各樣的需求，在標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布的同時(shí)，JCT-VC和JCT-3V積極推進(jìn)HEVC擴(kuò)展版本的研究。其中主要

2、的擴(kuò)展版本包括:支持可伸縮編碼的可伸縮高性能視頻編碼(SHVC)、支持多視角編碼的多視角高性能視頻編碼(MV-HEVC)，支持三維視頻中多視角聯(lián)合深度視頻(MVD)數(shù)據(jù)格式的三維高性能視頻編碼(3D-HEVC)。多個(gè)擴(kuò)展版本能夠很好地滿足市場需求，但在實(shí)際應(yīng)用中，可能造成用戶不知如何選擇和使用合適的版本。如果用統(tǒng)一的HEVC擴(kuò)展版本能夠很好地應(yīng)對以上幾種需求，會顯著提升標(biāo)準(zhǔn)的易用性。
　　在視頻傳輸中，和傳統(tǒng)的采用有狀態(tài)的協(xié)議如R

3、TSP協(xié)議相比，基于HTTP無狀態(tài)的協(xié)議能夠提供漸進(jìn)式服務(wù)，降低了服務(wù)器和客戶端的負(fù)擔(dān)，提升了通信的效率，已逐漸成為市場的主流。2012年，由MPEG組織制定的基于HTTP的自適應(yīng)流媒體傳輸技術(shù)(MPEG-DASH)，能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和用戶需求的變化動(dòng)態(tài)調(diào)整多媒體資源碼率，為用戶提供了一個(gè)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的方法傳輸視頻。為了支持在MPEG-DASH中的場景切換，通常需要在碼流段的邊界插入隨機(jī)接入點(diǎn)。在底層編碼隨機(jī)接入點(diǎn)時(shí)，由于采用開放圖片集使

4、得場景切換點(diǎn)處的一些圖片無法解碼而產(chǎn)生碼流中斷，所以一般采用閉合的圖片集的形式保證DASH場景順利切換。
　　本文利用SHVC編碼框架的靈活性，做了兩方面的研究。一方面僅僅通過高層語法的改動(dòng)，使得SHVC能夠較好地編碼MVD數(shù)據(jù)，從而將HEVC的主要擴(kuò)展版本統(tǒng)一用SHVC編碼。另一方面提出了在MEPG-DASH中利用SHVC提升其編碼性能的方法。具體來說，本文的主要工作以及創(chuàng)新之處在于:
　　1.提出了改進(jìn)的SHVC編碼MV

5、D數(shù)據(jù)框架，并在此基礎(chǔ)上提出了分量間預(yù)測，提升了深度視頻和合成視頻的編碼性能。由于MV-HEVC和SHVC采用的都是Reference-index-based編碼結(jié)構(gòu)，二者可以自然統(tǒng)一。采用本文提出的SHVC編碼MVD數(shù)據(jù)方法，可以將HEVC三個(gè)主要的擴(kuò)展版本統(tǒng)一用SHVC編碼，提高了標(biāo)準(zhǔn)的易用性。實(shí)驗(yàn)表明，本文所提出的分量間預(yù)測方法在深度序列編碼性能和合成性能分別提升了3.6％和1.0％，很好地去除了MVD數(shù)據(jù)中紋理-分量之間的冗余。

6、
　　2.提出了三種方法使得在MPEG-DASH中，利用開發(fā)圖片集編碼提升MPEG-DASH編碼性能的同時(shí)，避免場景切換而產(chǎn)生碼流中斷。第一種方法不需要修改標(biāo)準(zhǔn)解碼器，容易獲取市場認(rèn)同，但編碼效率提升有限。第二種方法能夠很好地提升編碼效率，但是需要對HEVC標(biāo)準(zhǔn)解碼器做簡單的修改。基于此，在本文充分利用了SHVC編碼靈活性基礎(chǔ)上，提出了第三種方法—冗余自適應(yīng)分辨率切換法，很好地解決了第一種方法編碼效率低的問題，同時(shí)不需要修改標(biāo)準(zhǔn)解