AVS2视频编码的语法元素分析及率失真技术中的码率估计算法

摘要

在现在社会中，多媒体信息逐渐成为信息传输过程中的主体，其快速发展和日渐提高的用户需求使得视频压缩技术不断的更新和改进。在国外出现了上一代视频编解码标准H.264/AVC和新一代视频编解码标准H.265/HEVC的情况下，我国也大力研发具有自主知识产权的视频编解码标准，相继推出了《信息技术先进音视频编码》(AVS)和《广播电视先进音视频编解码第1部分:视频》(AVS+)。2013年开始，我国开始自主研发新一代的视频编码标准——AVS2,目前正在执行过程之中。
　　AVS2视频编码的语法元素是实现熵编码及解读码流结构的基础。由于AVS2参考代码RD7.0-RD11.0（2014年6月-2015年7月）附带的关于语法元素的文档资料不完备且与实际代码存在很多不一致，论文以RD11.0的实际代码为基础，详细分析了all-intra配置条件下的全部语法元素和码流结构并给出了分析报告，对于研究和改进AVS2视频编码算法具有重要参考价值。
　　论文对AVS2视频编码模式选择中的率失真优化技术进行了研究，发现为了在众多候选模式中通过计算其最小代价来选择出最佳的候选模式过程中需要反复计算码率，而码率的计算必须通过执行熵编码来实现。因熵编码重复调用次数巨大，故耗时很多。论文提出了一种码率近似估计算法来代替最佳预测模式选择过程中的熵编码码率计算。该方法通过统计二值化的待编码符号中的最大概率和最小概率来计算估计码率的近似值而非通过熵编码的实际计算来获得真实的码率。针对多种YUV视频集，在RD11.0编码器上进行的编码试验结果表明，率失真优化选择码率计算的过程时间平均减少69.49％，总的视频编码时间平均减少10.99％，而码率增加不超过1.5％，PSNR与标准代码基本无差别。本文分为4章:
　　第一章:主要介绍了视频编码的研究背景和发展现状，以及国内外的相关研究现状与比较，针对提高了压缩效率但却大幅度提高了编码时间复杂度这一问题，对本文的研究方向的阐述。
　　第二章:介绍了AVS2视频编码的编码框架，帧内&帧间预测技术、变换量化、熵编码技术，并对率失真优化技术做了阐述。
　　第三章:对AVS2中的码率结构和其语法元素做了分析。
　　第四章:针对模式选择中的率失真优化技术，给出了码率估计替代熵编码计算码率的算法，并给出了实验结果及分析。