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1、HEVC視頻編碼快速算法研究ResearchonFastAlgorithmforHEVC學科專業(yè)：信息與通信工程研究生：金鵬指導教師：雷建軍教授天津大學電子信息工程學院二零一五年十一月摘要高效視頻編碼（HighEfficiencyVideoCoding,HEVC）釆用了與前一代視頻編碼標準H.264相同的混合視頻編碼框架，并在多個編碼模塊上進行了改進和優(yōu)化，編碼效率得到了顯著提高，與此同時也大幅度增加了編碼的計算復雜度。HEVC編碼器的巨大計算復雜度，阻礙了HEVC標準的應用與推廣。本文針對HEVC視頻編碼快速算法，在幀間快速模式選擇、多參考幀快速選擇和幀內快速模式選擇等幾個方
2、面開展了深入的研究工作。在HEVC視頻編碼標準中，每個編碼樹單元（CTU）進行四叉樹遞歸劃分，可以分割成各種尺寸的編碼單元（CU）、預測單元（PU）和變換單元（TU）。在進行模式選擇過程中，每一深度層需要遍歷Merge、Inter_2N×2N、Inter_2N×N、Inter_N×2N、Inter_N×N、Inter_2N×nU、Inter_2N×nD、Inter_nL×2N、Inter_nR×2N、Intra_2N×2N和Intra_N×N這11種模式，通過比較各個模式的率失真代價，從中選擇率失真代價最小的模式作為最佳的編碼模式。模式遍歷帶來了較高的編碼復雜度，讓HEVC視頻
3、編碼技術不能很好的滿足實時性要求。本文提出了一種基于運動特性的快速模式選擇算法，該算法根據(jù)不同深度層Merge和Inter_2N×2N模式的量化參數(shù)以及Inter_2N×2N模式的運動矢量來提前判斷當前最大編碼單元（LCU）的最佳編碼深度，同時在每一層模式遍歷過程中，根據(jù)Merge和Inter_2N×2N模式的量化參數(shù)以及Inter_2N×2N模式的運動矢量來提前判斷當前編碼深度的最佳編碼模式。實驗結果表明，所提出的算法在保證視頻質量的前提下可以有效地節(jié)省編碼時間。在運動估計過程中，多參考幀的選擇占用了較多時間。如何快速決定當前編碼塊的最優(yōu)參考幀，也是幀間快速算法的一個重要研究
4、方向。本文對多參考幀選擇過程進行了分析，提出了一種基于內容相似性的多參考幀快速選擇算法。該算法考慮到Inter_2N×2N模式和其他模式在參考方向和參考幀索引方面的相關性，對除Merge和Inter_2N×2N模式以外的其他模式繼承Inter_2N×2N模式的最佳參考幀方向和索引。實驗結果表明，所提出的算法在保證視頻質量的同時降低了編碼復雜度。在幀內編碼過程中，需要編碼Intra_2N×2N模式和Intra_N×N模式，而這兩種模式的選擇過程又包括了粗略模式選擇（RMD）、最有可能模式（MPM）選擇、率失真優(yōu)化量化（RDOQ）和殘差四叉樹編碼（RQT）等。本文提出一種基于時空相
5、關性的幀內快速算法。在幀內CU深度跳過方面，借鑒前一幀相應位置的編碼深度信息來約束當前的編碼深度。在編碼模式方面，根據(jù)周圍已編碼PU的模式信息，減少候選模式的數(shù)量并提前判斷當前最佳編碼模式。實驗結果表明，所提出的算法在視頻質量幾乎不變的情況下有效地提高了編碼速度。關鍵詞：HEVC模式選擇提前判斷多參考幀選擇ABSTRACTHEVCadoptsthesamehybridvideocodingframeworkasitspredecessorH.264,andmanyofthecodingtoolsofHEVCareimprovedandoptimized.Thecodingeff
6、iciencyhasbeensignificantlyimproved,butthecodingcomplexityisalsoincreaseddramatically.TheheavycomputationalburdenonHEVCencoderisthebottleneckofenablingHEVCintopracticaluseandpromotion.Inthispaper,mucheffortarededicatedtofastintermodeselection,fastmultiplereferenceframesselection,andfastintra
7、modeselectioninHEVC.InHEVCvideocodingstandard,eachcodingtreeunit(CTU)canberecursivelydividedintovarioussizesofcodingunit(CU),predictingunit(PU),andtransformunit(TU).Inthemodedecisionprocess,Merge,Inter_2N×2N,Inter_2N×N,Inter_N×2N,Inter_N×N,Inter_2N
