下一代视频编码标准HEVC帧间预测优化算法研究

摘要

HEVC(High Efficiency Video Coding)是作为两大视频编码标准制定者ITU-T和ISO联合制定的下一代视频编码标准。其制定不仅针对高清视频业务，而且期望适用更加广泛的应用场景。HEVC编码器仍然保留了传统混合编码框架，但同时采纳了近些年视频压缩技术研究的新成果。相比于 H.264/AVC标准，在编码质量相同的情况下，HEVC可以节省约一半的码率。然而，这种压缩性能的提高也使得编码复杂度有大幅度增加。为此本文研究了HEVC视频编码标准的模式选择快速算法，缩短编码时间，使其更适于实时性要求较高的业务。
　　为达到降低编码复杂度的目的，本文首先对HEVC视频编码的关键技术，特别是复杂度最高的模块，LCU模式选择过程进行深入研究和剖析。然后统计和分析最终的选择结果，提出两种不同需求下的快速算法。
　　首先，针对对编码效率影响很小的情况，通过对最终的CU编码深度的选择结果进行统计和分析，发现对于平坦且运动小的序列，编码深度选为2和3的概率较小，对于纹理复杂或运动大的序列，编码深度选为0和1的概率较小。根据这一特点，提出在LCU编码深度选择过程中在LCU层上设置最小编码深度和在CU层上提前终止CU分割的优化算法。测试结果表明，该优化算法在BD-RATE上升0.69％的条件下，编码速度可提高一倍。
　　然后，针对编码速度要求很高，但是可忍受一定程度的编码效率下降的情况，提出了从配置参数优化和模式选择过程简化两方面进行优化的算法，测试结果表明，该优化算法能保证HEVC编码效率比在high profile编码配置下的H.264/AVC高较多的条件下，将编码速度提高近20倍。