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1、HEVC視頻編碼快速算法研究ResearchonFastAlgorithmforHEVC學(xué)科專業(yè)：信息與通信工程研究生：金鵬指導(dǎo)教師：雷建軍教授天津大學(xué)電子信息工程學(xué)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(biāo)準(zhǔn)H.264相同的混合視頻編碼框架，并在多個(gè)編碼模塊上進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，編碼效率得到了顯著提高，與此同時(shí)也大幅度增加了編碼的計(jì)算復(fù)雜度。HEVC編碼器的巨大計(jì)算復(fù)雜度，阻礙了HEVC標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用與推廣。本文針對(duì)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(nèi)快速模式選擇等幾個(gè)方
2、面開展了深入的研究工作。在HEVC視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中，每個(gè)編碼樹單元（CTU）進(jìn)行四叉樹遞歸劃分，可以分割成各種尺寸的編碼單元（CU）、預(yù)測(cè)單元（PU）和變換單元（TU）。在進(jìn)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(gè)模式的率失真代價(jià)，從中選擇率失真代價(jià)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(fù)雜度，讓HEVC視頻
3、編碼技術(shù)不能很好的滿足實(shí)時(shí)性要求。本文提出了一種基于運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)矢量來提前判斷當(dāng)前最大編碼單元（LCU）的最佳編碼深度，同時(shí)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(yùn)動(dòng)矢量來提前判斷當(dāng)前編碼深度的最佳編碼模式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提出的算法在保證視頻質(zhì)量的前提下可以有效地節(jié)省編碼時(shí)間。在運(yùn)動(dòng)估計(jì)過程中，多參考幀的選擇占用了較多時(shí)間。如何快速?zèng)Q定當(dāng)前編碼塊的最優(yōu)參考幀，也是幀間快速算法的一個(gè)重要研究
4、方向。本文對(duì)多參考幀選擇過程進(jìn)行了分析，提出了一種基于內(nèi)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(guān)性，對(duì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提出的算法在保證視頻質(zhì)量的同時(shí)降低了編碼復(fù)雜度。在幀內(nèi)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(shí)空相
5、關(guān)性的幀內(nèi)快速算法。在幀內(nèi)CU深度跳過方面，借鑒前一幀相應(yīng)位置的編碼深度信息來約束當(dāng)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(dāng)前最佳編碼模式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提出的算法在視頻質(zhì)量幾乎不變的情況下有效地提高了編碼速度。關(guān)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
