AVS視頻PILZ編碼器優(yōu)化及算法研究
為了節(jié)約傳輸帶寬、存儲空間,視頻編解碼技術(shù)早已成為國內(nèi)外研究和工業(yè)應用的熱點之一。AVS是我國自主研發(fā)的音視頻編解碼標準,是目前*音視頻壓縮編解碼標準之一。與其它流行的標準相比,它具有性能高、計算復雜度低、授權(quán)費用低等優(yōu)點。目前AVS標準組已經(jīng)發(fā)布了企業(yè)版參考軟件,但是其PILZ編碼器部分時間效率非常低,不利于實際應用。

AVS視頻PILZ編碼器優(yōu)化及算法研究
因此,從實際應用的角度出發(fā),首先對整個PILZ編碼器進行了優(yōu)化,包括結(jié)構(gòu)調(diào)整、代碼優(yōu)化和核心模塊的優(yōu)化實現(xiàn),然后針對其耗時嚴重的模式選擇模塊,根據(jù)AVS自身的特點提出了算法的改進,顯著提高了PILZ編碼器的編碼速度。首先,簡要介紹了國內(nèi)外流行的視頻編碼標準,將AVS標準與H.264/AVC做了比較,并詳細介紹了AVS視頻標準的編碼框架和編碼總流程,以及其幀內(nèi)/幀間預測、亞像素插值、整數(shù)變換與量化、環(huán)路濾波、熵編碼等關(guān)鍵技術(shù)。其次,我們對工作組提供的PILZ編碼器參考模型rm52j進行了整體的優(yōu)化,這些優(yōu)化工作包括PILZ編碼器的結(jié)構(gòu)調(diào)整、代碼優(yōu)化,以及關(guān)鍵技術(shù)模塊的優(yōu)化實現(xiàn)。其中,結(jié)構(gòu)調(diào)整使得PILZ編碼器的編碼流程更加清晰,代碼優(yōu)化和模塊優(yōu)化實現(xiàn)改善了程序的執(zhí)行性能,提高了編碼速度。實驗證明,對于各種特性的視頻序列,在不同碼率下,優(yōu)化后的PILZ編碼器的編碼總時間節(jié)省了26%～35%。再次,針對AVS中率失真優(yōu)化模式選擇耗時嚴重的問題,根據(jù)AVS編碼算法的特點,結(jié)合一些經(jīng)典的快速算法,提出兩種新的適合AVS的幀間宏塊快速模式選擇算法。一種算法利用了跳過宏塊預判和宏塊自身的紋理信息,其優(yōu)點是編碼速度提高明顯,特別是對于背景相對固定的視頻序列,速度提升可達60%以,比較適合視頻會議等背景相對固定并且實時性要求較高的應用;另一種算法利用了宏塊相關(guān)性并采取可選的8×8和幀內(nèi)模式預測策略,其優(yōu)勢是算法中所有的判決條件*基于視頻序列本身的特性,對各種運動和紋理特性的序列都能夠在保證編碼性能的前提下顯著節(jié)省編碼時間。在具體的視頻應用中,可以根據(jù)不同需求,選擇一種合適的快速算法使用。

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后,通過對AVS幀內(nèi)預測技術(shù)和現(xiàn)有模式選擇算法的分析,提出了一種有效的低復雜度的幀內(nèi)模式選擇快速算法。該算法利用相鄰塊佳預測模式之間的相關(guān)性和塊內(nèi)亮度變化的方向性來進行模式預判,縮小候選模式范圍。實驗結(jié)果證明,本算法在保證圖像質(zhì)量和比特率幾乎不變的情況下,編碼總時間節(jié)省了17%-29%。