AVS和HEVC编码的优化技术研究
发布时间：2020-04-24 01:12
【摘要】：随着互联网视频产业的飞速发展,视频内容存储和传输的压力越来越大,高效率的视频压缩编码技术显得尤为重要。目前,国际最新一代的视频压缩标准是HEVC,而国内具有自主科技产权的AVS系列编码标准也已经发展到AVS2。但是,新的视频压缩编码标准由于采用了更精细的编码技术,其编码复杂度很高,这限制了它们在实际应用中的普及。对此,需要对视频编码器进行优化,在保持较高压缩性能的同时提高编码运算速度。编码器的优化通常包括两个方向:一是工程实现上的优化,二是算法层面的优化。两者相辅相成,互相补充。本文中,我们在多个视频编码标准上对编码器的优化方法进行了探究。首先,针对AVS+低码率实时编码的应用场景,提出了基于Skip判决流程和主观编码的综合优化方法,在保持x AVS编码器实时编码速度的前提下,大大提高了低码率编码的质量。其次,本文对AVS2编码器中的一些计算密集型模块,包括帧内预测、变换、亚像素插值和双向SATD,使用最新的SIMD指令集AVX2进行了工程加速,在不损失任何编码性能的同时大大提高了模块计算速度。最后,本文针对HEVC帧内预测CU划分模式判决,提出了一种基于卷积神经网络的的快速判决方法,通过卷积神经网络对LCU的完整划分进行预测并指导快速编码,算法相比于原始HM编码器,在平均增加1.509%BDBR的情况下,可以节省58.35%的编码时间。
【图文】：
两个：一个是 ITU-T 下的视频编码专家组（Video Coding Experts Group, VCEG），另一个是 ISO/IEC 组织的运动图像专家组（Moving Picture Experts Group, MPEG）。两大组织独立以及合作制定了一系列视频压缩标准，如图1 1前三行所示。ITU-T 推动了 H.261、H.263 等标准的制定，而 ISO/IEC 则负责推动了 MPEG 系列标准的推广应用。自 2001年起，两大组织合作建立了联合视频工作组（Joint Video Team, JVT），致力于共同研究和执行新的视频编码标准。2003 年正式发布的 H.264/AVC 以及 2013 年正式发布的HEVC/H.265 已经成为当前工业界的主流视频压缩方案，推动了视频相关产业的迅速发展。图 1 1 视频压缩标准发展历史Fig 1 1 The history of video compression standard在国内方面，AVS 系列标准是我国具有自主知识产权的编解码技术，它打破了国外在视频编解码领域的技术垄断，为国内的数字视频产业带来了不可估量的经济收益。AVS 系列标准包括 AVS
1.3.1 HEVC 视频编码标准作为新一代的视频编码标准，HEVC 依旧沿用了基于块分割的混合编码结构。一个典型的 HEVC 视频编码框架如图1 2所示，包含了帧内预测、帧间预测、变换量化、环路滤波、高级熵编码等编码流程。图 1 2 HEVC 编码器结构 [1]Fig 1 2 The structure of HEVC encoder[1]虽然总体的编码框架上没有明显的改变，但 HEVC 标准在编码的各个环节引入了一系列新技术。例如：用编码单元（Coding Unit，CU）和预测单元（Prediction Unit，PU）的概念代替了宏块（Macroblock,MB）的概念，使用基于四叉树结构的单元分割方式；对应的模式搜索层数由三层 MB（16x16 到 4x4）拓展到 4 层 CU（64x64 到 8x8）和 1 层PU；帧内预测的模式从 9 种拓展到 35 种；帧间预测新增了 Merge 模式，，并修改了 MVP的预测方式；对应增加了 16x16 和 32x32 的 DCT 变换以及 4x4 的 DST 变换；环路滤波的改进，包括去块滤波的调整和使用了样本自适应偏移（Sample Adaptive Offset
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN919.81
本文编号：2638356
【图文】：
两个：一个是 ITU-T 下的视频编码专家组（Video Coding Experts Group, VCEG），另一个是 ISO/IEC 组织的运动图像专家组（Moving Picture Experts Group, MPEG）。两大组织独立以及合作制定了一系列视频压缩标准，如图1 1前三行所示。ITU-T 推动了 H.261、H.263 等标准的制定，而 ISO/IEC 则负责推动了 MPEG 系列标准的推广应用。自 2001年起，两大组织合作建立了联合视频工作组（Joint Video Team, JVT），致力于共同研究和执行新的视频编码标准。2003 年正式发布的 H.264/AVC 以及 2013 年正式发布的HEVC/H.265 已经成为当前工业界的主流视频压缩方案，推动了视频相关产业的迅速发展。图 1 1 视频压缩标准发展历史Fig 1 1 The history of video compression standard在国内方面，AVS 系列标准是我国具有自主知识产权的编解码技术，它打破了国外在视频编解码领域的技术垄断，为国内的数字视频产业带来了不可估量的经济收益。AVS 系列标准包括 AVS
1.3.1 HEVC 视频编码标准作为新一代的视频编码标准，HEVC 依旧沿用了基于块分割的混合编码结构。一个典型的 HEVC 视频编码框架如图1 2所示，包含了帧内预测、帧间预测、变换量化、环路滤波、高级熵编码等编码流程。图 1 2 HEVC 编码器结构 [1]Fig 1 2 The structure of HEVC encoder[1]虽然总体的编码框架上没有明显的改变，但 HEVC 标准在编码的各个环节引入了一系列新技术。例如：用编码单元（Coding Unit，CU）和预测单元（Prediction Unit，PU）的概念代替了宏块（Macroblock,MB）的概念，使用基于四叉树结构的单元分割方式；对应的模式搜索层数由三层 MB（16x16 到 4x4）拓展到 4 层 CU（64x64 到 8x8）和 1 层PU；帧内预测的模式从 9 种拓展到 35 种；帧间预测新增了 Merge 模式，，并修改了 MVP的预测方式；对应增加了 16x16 和 32x32 的 DCT 变换以及 4x4 的 DST 变换；环路滤波的改进，包括去块滤波的调整和使用了样本自适应偏移（Sample Adaptive Offset
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN919.81
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 黄铁军;;AVS2标准及未来展望[J];电视技术;2014年22期
本文编号：2638356
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/2638356.html
