HEVC低复杂度编解码器的优化与实现

摘要

众多先进的编解码技术使得HEVC视频编码标准比当前H.264/AVC标准的压缩性能更加高效。与 H.264/AVC相比，在客观性能改进方面，即在相同的平均峰值信噪比PSNR下，HEVC的编码码率可以节省40％；在主观性能改进方面，即在相同的重建图像主观质量下，HEVC的编码码率可以节省50%以上，这些数据都说明了HEVC标准的压缩性能。但是，HEVC的高压缩率是以非常大的计算复杂度作为代价的。因此，HEVC标准中的高复杂度技术给其编解码器的实现留下了更多的编码参数选择与优化空间，合理有效地优化编解码算法能使 HEVC标准充分发挥其高效的压缩性能。针对 HEVC标准的研发，特别是核心算法模块的优化与实现，越来越受到学术界和工业界的重视。如何使用较低的实现代价来发挥出HEVC关键技术模块的压缩效率，是决定HEVC标准能否在工业界成功应用的关键，也是学术界研究的热点问题。
　　目前，HEVC的编解码优化的研究主要集中在以下几个方面：HEVC的码率控制、HEVC低复杂度编解码优化、HEVC的主观质量优化。本文的主要研究方向是低复杂度的HEVC编解码器优化与实现，期望在保证编解码性能的同时有效减少处理时间。首先，本文针对帧内预测编码，提出了一种基于残差变换绝对值和(SATD)准则的帧内快速决策算法，通过预测模式的统计分析和代价函数计算的减少，有效减少了帧内预测的实现时间，达到了较高的编码效率。其次，本文针对帧间预测编码，利用运动矢量的数理统计结果，提出一种基于置信区间的LD-Main档次整像素运动估计，减少了不必要的候选模式代价计算，降低了编码复杂度。最后，本文对 HEVC解码器中的去块滤波也进行了相应的研发，提出了一种基于有向无环图集和通用并行计算架构的多核并行去块滤波技术，在重建视频质量基本没有损失的前提下显著提高了解码速度。

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主要符号对照表

第一章 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 视频编码技术研究现状

1.3 论文的主要研究内容和创新点

1.4 论文提纲

第二章 HEVC视频编码标准的介绍

2.1 引 言

2.2 档次、层和级别

2.3 HEVC编码框架

2.4 HEVC关键技术

2.5 HEVC的编码模式选择

第三章 基于SATD准则的帧内预测编码

3.1 引 言

3.2 HEVC帧内编码

3.3 基于SATD准则的帧内预测快速决策算法

3.4 实验结果分析

第四章 基于置信区间的帧间运动估计

4.1 帧间预测

4.2 经典快速搜索算法的研究

4.3 基于置信区间的帧间运动估计算法

4.4 实验结果分析

第五章 HEVC并行滤波加速技术

5.1 引 言

5.2 去块滤波器

5.3 基于有向无环图集和CUDA的跨层并行去块滤波

5.4 实验结果分析

第六章 总结和展望

6.1 本文工作总结

6.2 对未来的展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文及专利