H.264/AVC FRExt高清晰色度编码算法的研究及优化

摘要

H.264/AVC 是目前图像通讯领域中最领先的视频编码标准，它吸收和融会贯通了以往编码算法的优点并在此之上又提出了很多先进的思想和方法，其出色的编码和抗误码性能得到了各方面的广泛认同。当前数字视频应用的发展方向，基本集中在专业的高质量、高码率、高解析度的应用方面。在HDTV 和数字影院中，对编码失真的要求更高，甚至要求做到无失真编码。针对上面所提出的这些具体的要求，H.264/AVC的专家们继续进行他们的研究，在原来的标准上再加入一些新的扩展。 这项工作于2003年5 月开始，在2004 年7 月完成。修订和编辑工作在2004 年8月完成。这个扩展应用最初被称为“Professional ” extensions,最后被确定为“Fidelity Range Extension” (FRExt) ，用来更好的表明这个扩展草案的特性。 色彩域编码方法也在向着相关需求上发展。H.264 高保真扩展的研究中从这个角度出发，提出了一系列新的色彩空间编码方法。 本文首先讲述了图像压缩编码的基本原理、主要方法。然后简单介绍了目前比较流行的一些视频压缩国际标准并对比了各标准中的主要压缩功能以及典型应用场合。 接着分析了H.264/AVC 在高清晰编码方面所存在的不足。对比了新的H.264/AVC FRExt 标准与MPEG-2 标准在高清晰视频编码方面的性能。并详细分析了H.264/AVC FRExt视频编码标准的主要新技术及新应用。 在第三章中介绍了色彩空间的概念，常用的色彩域变换方法及其动态范围。然后，重点介绍了H.264/AVC FRExt 标准中所采用的色彩变换方法，并对其编码性能做了系统的分析。最后介绍了H.264/AVC FRExt标准中常见的二种色彩编码方法。 综合前面H.264/AVC FRExt 在色彩变换编码方法，作者提出一种基于宏块的自适应色彩编码方法，实验证明，这种自适应算法，在增加不多码率的基础上，在很大的一段量化系数动态范围内提高了编码增益。