低復(fù)雜度低功耗AVS高清編碼器研究.pdf

1、多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展提升了人們對于視頻資源的需求，給視頻存儲和傳輸技術(shù)帶來了很大的挑戰(zhàn)。經(jīng)過多年發(fā)展，國際上通用的視頻編解碼標準也經(jīng)歷了數(shù)代的演進，在編碼效率方面不斷提升，極大促進了視頻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。然而國際視頻編碼標準的昂貴專利費用給我國視頻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展造成了巨大阻礙。為了解決國際音視頻編解碼標準壟斷問題，我國建立了自己的標準制定團隊數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標準工作組工作組（AVS Workgroup of China），并且于2003年提出

2、了第一代視頻編碼標準AVS，實現(xiàn)了與H.264/AVC相當?shù)木幋a效率。經(jīng)過多年的發(fā)展，AVS已經(jīng)成為一項國際音視頻編解碼標準。隨著對高清、超高清、3D視頻需求的增加，第二代視頻編碼標準AVS2被提出并且剛剛完成，集合了大量最新視頻編碼技術(shù)，極大提升了編碼效率。AVS系列標準在我國有著廣闊的發(fā)展前景與產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，然而在實際應(yīng)用中其復(fù)雜度仍然是產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用過程中的一個嚴峻問題，尤其是低功耗多媒體平臺上的應(yīng)用更是有待發(fā)掘。本文從實際需求出發(fā)，對這

3、一問題進行了研究探索，深入挖掘AVS系列標準從算法到平臺多層次的優(yōu)化潛能，并針對性地改進了在低功耗平臺上的高清視頻編碼效率。
　　本文首先簡要回顧了國內(nèi)外視頻編碼標準的發(fā)展歷史，并結(jié)合視頻產(chǎn)業(yè)實際發(fā)展需求挖掘了我國AVS系列標準產(chǎn)業(yè)化過程中面臨的關(guān)鍵問題。在多媒體設(shè)備不斷發(fā)展的背景下，從發(fā)展迅速并且產(chǎn)業(yè)化潛力巨大的低功耗平臺入手對 AVS系列標準進行相關(guān)優(yōu)化，研究我國AVS視頻標準在高清視頻與低功耗應(yīng)用場景等需求下的復(fù)雜度難題。在

4、對AVS與AVS2視頻編碼標準的對比與分析基礎(chǔ)上，本文詳細介紹了兩種標準的主要模塊與關(guān)鍵技術(shù)并結(jié)合當前研究現(xiàn)狀與應(yīng)用需求對AVS系列標準從不同層次角度進行了優(yōu)化分析，并進行了相應(yīng)的研究。
　　對視頻編碼器的優(yōu)化主要分為算法優(yōu)化和平臺優(yōu)化兩個方面，本文基于低功耗平臺應(yīng)用的要求，從實際應(yīng)用出發(fā)，對AVS視頻編碼過程進行了復(fù)雜度控制，深入研究了AVS編碼器復(fù)雜度相關(guān)參數(shù)與編碼視頻序列特性之間的關(guān)系，建立了基于視頻紋理特性的復(fù)雜度優(yōu)化編碼

5、參數(shù)模式，實現(xiàn)了低功耗平臺上在不同編碼場景下的高質(zhì)量快速編碼。結(jié)合平臺特性，本文更從不同角度對AVS編碼器進行了指令并行與線程并行兩種優(yōu)化，充分利用單指令多數(shù)據(jù)指令集與編碼器線程并行接口對AVS編碼器實現(xiàn)了并行優(yōu)化，在低功耗平臺上實現(xiàn)了數(shù)十倍的速度提升，編碼功率小于30W，滿足了快速編碼與低功耗運行的需求。
　　本文更進一步地針對我國最新視頻編碼研究成果 AVS2標準從算法角度進行了研究與優(yōu)化，針對其高復(fù)雜度的幀內(nèi)編碼模塊提出了基

6、于紋理信息的幀內(nèi)快速模式選擇與編碼單元劃分算法，選用梯度信息對視頻序列進行紋理分析，從而對幀內(nèi)預(yù)測模式選擇進行預(yù)判與篩選，大幅度減少了模式選擇過程中的計算復(fù)雜度，并針對 AVS2編碼器的編碼單元遞歸劃分過程采用了由下而上的劃分模式，引入紋理變量對編碼單元進行分類，大大縮短了單元劃分過程的非必要計算。通過實驗證明本文算法能夠在 PSNR降低小于0.05dB的情況下節(jié)省近50%的編碼時間，大幅提升了AVS2編碼器的編碼效率。
　　綜上