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H.264视频编码若干关键优化技术的研究与实现

作　者: 郭建军
导　师: 戴葵
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: H.264 实时编码 模式选择 变长编码
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 453次
引　用: 6次
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内容摘要


H.264视频编码标准是2003年5月获得批准的新一代视频编码国际标准。同以往标准相比,它采用了许多新技术,例如1/4、1/8精度的子像素运动估计,多参考帧技术,去块滤波,加强的熵编码,小块的整数变换等来提高编码效果,但这些技术同时也增加了H.264编码器的复杂度,限制了H.264在很多领域尤其是实时领域的应用。H.264优异的编码性能对于市场具有极大的诱惑力,而研究H.264编码的快速算法及其实现是H.264走向市场的前提和保证,因此对H.264视频编码算法进行优化具有十分重要的理论意义和实用价值。 本文首先对H.264标准进行了深入分析,了解H.264语法流的结构,从总体上把握了H.264编码框架,然后对影响编码效果的参数进行不同的配置来进行编码测试,并对编码结果进行分析,得出了一个对编码效果影响较小的实时编码参数集。其次,分析实现了几种主流的运动搜索算法并对它们进行了比较,最后选择菱形搜索算法集成到编码器中,并对菱形算法中粗粒度搜索过程进行了改进,减少了运算量,提高了搜索速度。再次,通过对编码器各个模块进行时耗分析,我们得到了整个编码器的瓶颈模块,也就是模式选择模块,它极大的影响了实时编码效果,因此,根据对实际测试结果的统计分析,我们对模式选择模块进行了优化,提出了一种带有倾向的快速模式选择算法,通过有倾向的搜索次序和尽早终止策略加速了常见模式的搜索过程,从而也就加速了整个编码器的运行。最后我们对于标准中的变长编码和算术编码进行了比较分析,选择耗时相对较少的变长编码进行深入研究,通过对标准中变长编码UVLC的分析,提出了一种商-余数变长编码方案,它符合实际视频编码中语法元素值的分布规律,平均码长较短,通过实际测试,它的编码效率要高于标准中的变长编码方案。

全文目录


图目录  6-8
表目录  8-9
摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章 绪论  11-22
  1．1 图像与视频业务  11-15
  1．2 视频编码技术的发展  15-20
    1．2．1 概述  15-16
    1．2．2 编码方法的分类  16-17
    1．2．3 基本编码方法  17-18
    1．2．4 图像质量评价体系  18-20
  1．3 H．264视频编码标准的提出  20-21
  1．4 本文结构  21-22
第二章 H．264视频编码简介  22-39
  2．1 H．264视频编码标准介绍  22-26
    2．1．1 基本框架  22-23
    2．1．2 视频源  23-24
    2．1．3 码流结构  24-25
    2．1．4 H．264支持的图像帧类型  25-26
  2．2 H．264视频编码关键技术  26-39
    2．2．1 帧内预测编码  26-27
    2．2．2 帧间预测编码  27-34
    2．2．3 变换及量化  34-38
    2．2．4 熵编码  38-39
第三章 运动估计及模式选择研究  39-57
  3．1 运动估计  39-52
    3．1．1 运动估计及相关技术  39-41
    3．1．2 几种主要的搜索策略  41-45
    3．1．3 帧间运动估计  45-47
    3．1．4 帧内运动估计  47-52
  3．2 模式选择  52-57
    3．2．1 H．264中的模式选择  52-53
    3．2．2 快速模式选择算法  53-55
    3．2．3 快速模式选择算法的性能评价  55-57
第四章 熵编码研究  57-74
  4．1 H．264视频编码标准熵编码分析  57-70
    4．1．1 H．264中需要传送的语法元素  57-58
    4．1．2 H．264中采用的编码方法  58-70
  4．2 变长编码研究  70-74
    4．2．1 变长编码分析与研究  70-72
    4．2．2 新变长编码方案的实现和性能评测  72-74
第五章 结论及将来工作  74-76
  5．1 对课题研究的总结  74-75
  5．2 进一步研究和探讨  75-76
致谢  76-77
参考文献  77-80
附录A:攻读硕士期间发表的论文  80-81
附录B:测试数据  81

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 图像通信、多媒体通信 > 图像编码
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