HEVC高效視頻編碼快速幀內(nèi)預(yù)測算法研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對于多媒體的應(yīng)用也越來越廣泛，使得人們在視覺和聽覺質(zhì)量上的要求也不斷提高。高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)（High Efficiency Video Coding，HEVC）是當(dāng)前最新的視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，其發(fā)展的目的在于，在保持與上一代視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC視頻質(zhì)量基本不變的前提下，將視頻的壓縮率提高一倍，即將生成的視頻比特率減少為H.264/AVC的50％，使之能支持高清、超高清視頻的壓縮。HEV

2、C在維持H.264/AVC編碼框架不變的基礎(chǔ)上，引入了更多更高效的新技術(shù)。在幀內(nèi)預(yù)測過程中，HEVC采用更加靈活的四叉樹塊編碼劃分結(jié)構(gòu)，同時引入了更加精細(xì)的方向模型，同時將H.264中的9種預(yù)測模式擴(kuò)展到35種，因此使得HEVC大大提高了視頻的壓縮率，但同時也使得編碼復(fù)雜度大幅提高，限制了其在實(shí)際生活中的應(yīng)用。為了解決這一問題，本文研究在保持視頻質(zhì)量和比特率基本不變的前提下，如何快速提高HEVC幀內(nèi)預(yù)測過程的編碼速度。
　　本文對

3、課題的研究背景和意義、及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀做了分析，并且對視頻壓縮編碼發(fā)展的歷程做了簡要介紹。綜述了HEVC的編碼框架、編碼結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)，并對HEVC幀內(nèi)預(yù)測的編碼塊劃分過程和模式選擇過程進(jìn)行了詳細(xì)介紹。
　　考慮到HEVC的最優(yōu)編碼塊劃分結(jié)果與編碼塊的紋理復(fù)雜度相關(guān)，本文先提出了基于自適應(yīng)離散化全變差(Diseretization Total Variation，DTV)閾值的快速編碼塊劃分算法。每個編碼單元決定分割策略的閾值以圖

4、像組(Group of Picture，GOP)的第一幀作為關(guān)鍵幀獲取。再采用提出的算法對GOP中的其它非關(guān)鍵幀中的編碼單元(Coding Unit,CU)編碼，編碼時先計(jì)算其DTV，并與對應(yīng)CU大小的閾值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果來決定CU的分割策略，分割的策略包括直接跳過該深度層CU的編碼、提前終止編碼塊分割、或執(zhí)行原HEVC測試模型(HEVC reference model，HM)中原有的步驟即不做任何處理。為了維持閾值的自適應(yīng)性，閾

5、值根據(jù)每一個GOP中的關(guān)鍵幀不斷更新，使之適應(yīng)視頻內(nèi)容的時間變化。
　　接著在分析了HEVC幀內(nèi)預(yù)測模式選擇過程的計(jì)算復(fù)雜度后，提出了一種基于方向梯度的快速模式?jīng)Q策算法。該算法利用方向模式的方向梯度來同時減少了幀內(nèi)預(yù)測中粗模式選擇(rough mode decision，RMD)和率失真優(yōu)化(rate distortion optimization，RDO)過程中的候選模式數(shù)量，來達(dá)到減少編碼器復(fù)雜度的目的。
　　最后，分別