快速视频编码器控制算法研究及应用

发布时间：2017-05-05 12:15

  本文关键词：快速视频编码器控制算法研究及应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：网络视频点播应用的广泛普及,新一代高效视频编码标准(High Efficiency Video Coding,HEVC)的推出,高清视频成为视频发展主流趋势。然而,网络带宽提升速度远远落后于在线点播高清视频应用需求。如何在有限的带宽下快速完成视频编码传输,并最大限度地保证视觉质量,长期以来既是研究热点,也是研究难点。本文研究重点要解决低带宽环境下视频的快速编码传输问题,主要从视频编码器裁剪、低带宽码率控制和低带宽下视频图像分发优化三个方面进行研究。(1)实现了快速HEVC视频编码器。快速HEVC视频编码器是通过分析标准HEVC编码架构、编码复杂度,实验测试不同编码技术对视频质量提升和视频编码时间消耗的贡献,裁剪掉部分功能实现的。测试结果表明:快速HEVC视频编码器较标准HEVC视频编码器平均节省编码时间99.28%,提升编码速度150.19倍,BD-Rate平均增加75.99%。(2)提出了一种低带宽码率控制算法。提出的低带宽码率控制算包括了场景切换控制和自适应可变帧率控制。场景切换控制采用抽样场景切换检测。自适应可变帧率控制采用QP值百分比与缓冲区占用率作为联合影响因子调整帧率。测试结果表明:新提出的低带宽码率控制算法能快速准确的检测场景切换,能使缓冲区长时间处于高占用率且输出视频质量保持平稳且优异。(3)提出了一种低带宽视频图像分发优化算法。视频图像分发优化算法是通过分析研究HEVC标准参考规则并改进,消除GOP间依赖关系,提出用二叉树结构描述帧间参考依赖关系的数学模型。最后将不同编码模式的视频图像分发问题都转化为0-1背包问题。测试结果表明:新提出的视频图像分发优化算法相比分层图像分发在各种带宽环境下均能获得更多收益。基于上述三个方面的研究,论文为低带宽下视频编码传输提供了一整套解决方案,这包括快速视频编码器的实现、码率控制算法和视频图像分发优化算法。在网络带宽资源不足、实时性要求较高的视频编码和通信时,论文的研究成果将具有显著的实际应用价值。
【关键词】：快速视频编码 场景切换 可变帧率 视频图像分发优化
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.81
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 视频编码标准的最新发展13-14
• 1.2.2 码率控制算法研究14-16
• 1.2.3 视频分发技术研究现状16-17
• 1.3 研究意义17-18
• 1.4 本文主要研究内容18
• 1.5 本文组织结构18-20
• 第二章 视频编码关键技术20-37
• 2.1 视频编码标准20-24
• 2.1.1 数字音视频编解码技术标准AVS20-21
• 2.1.2 联合视频组视频编解码技术标准H.264/AVC21-23
• 2.1.3 高效视频编码HEVC23-24
• 2.2 码率控制24-35
• 2.2.1 量化参数QP与拉格朗日乘数 λ25
• 2.2.2 率失真模型25-29
• 2.2.3 比特分配29-32
• 2.2.4 视频编码内容复杂度32-33
• 2.2.5 视频质量评价33-35
• 2.3 可伸缩视频编码35-36
• 2.3.1 时域可伸缩编码35
• 2.3.2 空域可伸缩编码35-36
• 2.3.3 质量可伸缩编码36
• 2.4 本章小结36-37
• 第三章 快速HEVC视频编码器37-47
• 3.1 标准HEVC视频编码37-41
• 3.1.1 四叉树编码37-40
• 3.1.2 多模式选择40-41
• 3.2 标准HEVC视频编码裁剪41-44
• 3.2.1 视频CU模式划分41-42
• 3.2.2 率失真优化与SATD42-43
• 3.2.3 采样点自适应补偿43-44
• 3.3 实验测试与分析44-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 低带宽码率控制算法47-61
• 4.1 场景切换控制47-52
• 4.1.1 场景切换检测47-49
• 4.1.2 抽样场景切换检测49-50
• 4.1.3 场景切换处理50-51
• 4.1.4 实验测试与分析51-52
• 4.2 自适应可变帧率控制52-60
• 4.2.1 可变帧率实现原理53-56
• 4.2.2 基于QP值的可变帧率控制56-57
• 4.2.3 自适应可变帧率控制57-58
• 4.2.4 实验测试与分析58-60
• 4.3 本章小结60-61
• 第五章 低带宽视频图像分发优化算法61-87
• 5.1 多参考帧管理61-63
• 5.2 分层B帧视频编码参考规则改进63-72
• 5.2.1 标准参考规则64-67
• 5.2.2 参考规则改进67-69
• 5.2.3 改进后参考规则分析69-72
• 5.3 视频图像分发优化算法72-86
• 5.3.1 传统 0-1 背包问题72-73
• 5.3.2 传统 0-1 背包算法73-76
• 5.3.3 视频图像分发背包问题定义76-79
• 5.3.4 视频图像分发背包算法79-82
• 5.3.5 视频图像分发背包算法复杂度分析82-83
• 5.3.6 实验测试与分析83-86
• 5.4 本章小结86-87
• 第六章 总结与展望87-89
• 6.1 本文总结87-88
• 6.2 未来展望88-89
• 致谢89-90
• 参考文献90-96
• 附录96-99
• 作者攻硕期间取得的成果99-100

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