面向HEVC的幀內(nèi)低復(fù)雜度編碼及碼率控制方法研究.pdf

1、隨著近幾十年來(lái)電子技術(shù)及人類生活水平的提升，高清（High Definition，HD）、2K4K超高清（Ultra High Definition，UHD）視頻服務(wù)的需求越來(lái)越大。然而，已有的商用標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC已經(jīng)無(wú)法對(duì)這些視頻進(jìn)行有效壓縮。因此，聯(lián)合視頻編碼小組（Joint Collaborate Team on Video Coding，JCT-VC）發(fā)起研究下一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)：高清視頻編碼（High Efficience

2、 Video Coding，HEVC）。HEVC編碼標(biāo)準(zhǔn)采用了一系列先進(jìn)技術(shù)，使得其能在相同的客觀視頻質(zhì)量下壓縮效率提升近50％。然而在實(shí)際應(yīng)用中，HEVC標(biāo)準(zhǔn)編碼復(fù)雜度過(guò)高令其實(shí)時(shí)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足；此外，在帶寬資源受限條件下如何充分利用已有帶寬提高視頻質(zhì)量，即碼率控制（Rate Control，RC）技術(shù)，亦是需要解決的重要問(wèn)題。
　　對(duì)于復(fù)雜度過(guò)高的問(wèn)題，本文在研究HEVC標(biāo)準(zhǔn)幀內(nèi)編碼技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了基于最大編碼單元（Lar

3、gest Coding Unit，LCU）相似度的深度范圍及率失真代價(jià)閾值預(yù)測(cè)低復(fù)雜度算法。利用相鄰LCU的相似性，結(jié)合統(tǒng)計(jì)規(guī)律，提前結(jié)束遞歸分割及模式選擇過(guò)程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，提出的算法較標(biāo)準(zhǔn)幀內(nèi)編碼算法編碼平均時(shí)間有較大節(jié)省且保持良好視頻質(zhì)量。
　　對(duì)于HEVC的RC，本文在分析研究標(biāo)準(zhǔn)最新幀內(nèi)RC（提案JCTVC-M0257）和幀間RC（提案JCTVC-K0103和提案JCTVC-M0036）的基礎(chǔ)上，提出了基于負(fù)反饋系統(tǒng)的幀

4、內(nèi)RC自適應(yīng)幀層修正方案和幀間RC分層自適應(yīng)修正方案。幀內(nèi)修正方案利用了HEVC幀內(nèi)編碼內(nèi)在比特偏移現(xiàn)象及特點(diǎn)，采用間隔一定幀數(shù)預(yù)測(cè)方式，提前獲得某一編碼幀分配比特與實(shí)際產(chǎn)生比特的誤差，繼而將誤差從分配比特中減去來(lái)提升控制精度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提出的幀內(nèi)修正算法能夠有效的提高RC精度，保持視頻客觀質(zhì)量而不引入額外的編碼復(fù)雜度。
　　幀間修正方案則根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) RC實(shí)際產(chǎn)生的比特?cái)?shù)累加和近似呈線性的特點(diǎn)，結(jié)合幀間編碼分層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為每一