H.265/HEVC编码加速算法研究
发布时间：2021-01-03 08:19
视频压缩是各种视频服务得以实现的前提,原始的视频数据一般通过编码器压缩以降低传输成本与存储代价；在视频处理过程中,压缩后的数据通过相应的解码器转换成原始视频。目前最新的视频编解码标准一高效视频编码标准（HEVC,也称为H.265）,是由国际电信联盟（ITU-T）和国际标准化组织及国际电工委员会（ISO/IEC）成立的视频编码联合工作组（JCT-VC）于2010开始制定并于2013年初公布的。虽然沿用了与以往H.264/AVC相似的混合视频编码框架,但H.265/HEVC在各关键环节采用了许多新技术和编码工具,不仅提升了图像的视觉质量,同时也提高了视频的压缩率。根据实验统计,相比于目前应用最广泛的H.264/AVC, H.265/HEVC在保证相同的画面质量下,能够降低大约50%的比特率。随着数字视频不断向高分辨率、高帧率和高压缩率发展,巨大的编码优势将使H.265/HEVC在不远的将来成为数字视频产业的首选编解码标准。H.265/HEVC标准是在H.264/AVC标准的基础上发展起来的,但是在压缩效率、并行处理能力以及网络适应性等方面有了极大的提高。可是压缩率的提高也导致了计算复杂度的...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
崎内预测中CU及其对应的PU的划分方式
图3.2 f贞内预测参考像素/?和预测值尸在倾内预测中，对于任意一个编码单元CU所包含的每个PU单元，H根据不同的预测模式，选择相应的已解码像素作为参考（如图3.2所示)，插值算法计算得到当前PU块中像素的预测值。为了使每个PU得到最理想测值，HEVC需要遍历35种预测模式，其中包括33种方向预测模式以及D式和Planar模式，如图3.3所示。对应地，H.264中4x4尺寸的块单元的预式为9种，16x16尺寸的块单元对应的预测模式只有4种，所以相比之下H的中贞内预测模式更加复杂。3.1.2 HEVC巾贞内编码过程HEVC从根节点最大编码单元LCU开始，通过深度优先方式遍历整个树，确定最佳的CU划分及对应的PU和预测模式。如图3.4所示。在编码单元CU层上，HEVC首先通过一个称为“模式粗选择”（RMode Decision-RMD)的过程，从35种预测模式中选择候选模式，然后通失真优化(Rate Distortion Optimization-RDO)从候选模式中选择最佳的预测
图3.3 HEVC巾贞内预测模式(C)计算PU的原始信号和预测信号之间的差值，即残差信息；(d)对残差信号进行Hadamard变换[32],并通过拉格朗日公式3.1计算该预测模式对应的估计代价；Cost = HAD (residuals) +入 x R(mode) (3.1)Hadamard变换是一种广义Fourier变换，式中HAD是视频残差信号大小的衡量，表示残差经过Hadamard变换后的系数绝对值之和，入表示拉格朗日系数，表示对预测模式编码所需的比特数，因此CbW就是残差代价估计和预测模式编码代价估计之和。2.比较35种预测模式对应的代价，从中选择候选模式；
【参考文献】：
期刊论文
[1]高效视频编码[J]. 沈燕飞,李锦涛,朱珍民,张勇东. 计算机学报. 2013(11)
[2]基于运动特征的HEVC快速帧间预测算法[J]. 胡锦雯,滕国伟,成益龙,晏轲,李国平,赵海武,王国中. 上海大学学报(自然科学版). 2013(03)
[3]利用平滑区域检测的HEVC帧内编码快速算法[J]. 蒋洁,郭宝龙,莫玮,焦昶哲,孙伟. 西安电子科技大学学报. 2013(03)
[4]基于H.264视频编码技术的研究[J]. 周敬利,金毅,余胜生,郑俊浩. 华中科技大学学报(自然科学版). 2003(08)
硕士论文
[1]智能监控系统中高压缩比视频处理研究[D]. 谢少林.浙江大学 2006
本文编号：2954645
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
崎内预测中CU及其对应的PU的划分方式
图3.2 f贞内预测参考像素/?和预测值尸在倾内预测中，对于任意一个编码单元CU所包含的每个PU单元，H根据不同的预测模式，选择相应的已解码像素作为参考（如图3.2所示)，插值算法计算得到当前PU块中像素的预测值。为了使每个PU得到最理想测值，HEVC需要遍历35种预测模式，其中包括33种方向预测模式以及D式和Planar模式，如图3.3所示。对应地，H.264中4x4尺寸的块单元的预式为9种，16x16尺寸的块单元对应的预测模式只有4种，所以相比之下H的中贞内预测模式更加复杂。3.1.2 HEVC巾贞内编码过程HEVC从根节点最大编码单元LCU开始，通过深度优先方式遍历整个树，确定最佳的CU划分及对应的PU和预测模式。如图3.4所示。在编码单元CU层上，HEVC首先通过一个称为“模式粗选择”（RMode Decision-RMD)的过程，从35种预测模式中选择候选模式，然后通失真优化(Rate Distortion Optimization-RDO)从候选模式中选择最佳的预测
图3.3 HEVC巾贞内预测模式(C)计算PU的原始信号和预测信号之间的差值，即残差信息；(d)对残差信号进行Hadamard变换[32],并通过拉格朗日公式3.1计算该预测模式对应的估计代价；Cost = HAD (residuals) +入 x R(mode) (3.1)Hadamard变换是一种广义Fourier变换，式中HAD是视频残差信号大小的衡量，表示残差经过Hadamard变换后的系数绝对值之和，入表示拉格朗日系数，表示对预测模式编码所需的比特数，因此CbW就是残差代价估计和预测模式编码代价估计之和。2.比较35种预测模式对应的代价，从中选择候选模式；
【参考文献】：
期刊论文
[1]高效视频编码[J]. 沈燕飞,李锦涛,朱珍民,张勇东. 计算机学报. 2013(11)
[2]基于运动特征的HEVC快速帧间预测算法[J]. 胡锦雯,滕国伟,成益龙,晏轲,李国平,赵海武,王国中. 上海大学学报(自然科学版). 2013(03)
[3]利用平滑区域检测的HEVC帧内编码快速算法[J]. 蒋洁,郭宝龙,莫玮,焦昶哲,孙伟. 西安电子科技大学学报. 2013(03)
[4]基于H.264视频编码技术的研究[J]. 周敬利,金毅,余胜生,郑俊浩. 华中科技大学学报(自然科学版). 2003(08)
硕士论文
[1]智能监控系统中高压缩比视频处理研究[D]. 谢少林.浙江大学 2006
本文编号：2954645
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