HEVC幀間快速編碼算法的研究.pdf

1、隨著高清視頻應用的快速發(fā)展，視頻傳輸和儲存方面產(chǎn)生了巨大的挑戰(zhàn)。在這一新環(huán)境下，Joint Collaborative Team on Video Coding(JCT-VC)工作小組制定了新的視頻編碼標準High Efficiency Video Coding(HEVC/H.265)來應對挑戰(zhàn)。HEVC為了達到高效編碼的目的，在原有視頻編碼標準Advanced Video Coding（AVC/H.264)的基礎上增加了許多更加先進的

2、視頻編碼技術，如靈活塊劃分方式、非對稱運動模式劃分、多預測塊模式。與H.264相比，HEVC在獲得相同視頻質量的前提下可以降低50％左右的傳輸比特流，但在編碼復雜度計算量上也大大地增加。在計算能力一般的無線移動終端設備上，由于設備不能支持所有編碼技術的使用，這勢必會大大降低編碼效率，從而無法突顯 HEVC編碼效率上的優(yōu)勢。在視頻編碼技術中預測編碼是計算比重最大的一部分，而其中的幀間預測編碼又是重要的環(huán)節(jié)之一。因此，HEVC幀間快速編碼算

3、法研究是當今視頻編碼領域中非常重要的研究內容之一。
　　本文首先簡單地介紹了視頻編碼標準的發(fā)展歷程和視頻編碼的整體框架，然后對當今國內外在HEVC的快速編碼的研究做了系統(tǒng)的總結。接著，對HEVC的編解碼框架和相關關鍵技術作了簡要介紹。最后，針對HEVC幀間CU（Coding Unit）塊劃分和PU（Prediction Unit）預測模式做了詳細說明和深入研究。
　　在針對HEVC的CU塊的劃分過程中，本文先參考空域上的鄰近

4、LCU（Largest Coding Unit）的最大劃分深度（Depth）為當前LCU劃定一個范圍，從而跳過部分深度下的PU預測模式判決過程，有效的降低編碼復雜度。為了進一步降低CU劃分的計算復雜度，在每個深度進行完PU模式預測判決之后，根據(jù)最佳模式下的殘差信息以及變換量化系數(shù)矩陣提出了提前結束CU劃分的算法。
　　在針對HEVC幀間PU預測模式判決過程中，本文提出了針對編碼過程中占比最大的兩種PU模式—Skip模式和2Nx2N

5、模式的快速算法。為了提前預測Skip模式，本文將Skip模式放在PU預測流程的最前面進行。其中，快速Skip算法是通過挖掘殘差信息、變換量化系數(shù)以及量化參數(shù)與Skip模式之間的關系提出的?？焖?Nx2N算法是通過分析編碼過程中產(chǎn)生的運動矢量殘差、變換量化系數(shù)中非零數(shù)目以及變換單元（Tranform Unit，TU）劃分的深度等編碼信息與2Nx2N模式之間的關系提出的。實驗表明，兩個快速模式判決算法都取得了很好的編碼效果。同時，由于兩個算

6、法針對的是兩種不同的PU模式，因此可以將兩個算法合并使用。在兩個算法合并使用情況下，編碼時間在視頻質量基本保持不變的基礎上在低延時場景下可以減少44%和在隨機插入場景下可以減少51%。
　　本文提出的算法通過很好的利用編碼過程的已有的編碼信息和圖像視頻自身殘差相結合的方法，對幀間CU塊劃分和PU預測模式的判決提前做出了比較準確的判斷，相當程度上加快了HEVC編碼器的速度。因此，該算法對HEVC在今后實時系統(tǒng)中的應用具有一定的參考價