本文關(guān)鍵詞：改進型HEVC碼率控制的Two-Pass算法研究

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【摘要】：隨著視頻編碼技術(shù)的不斷進步,主流視頻向高清和超高清方向發(fā)展,隨之帶來了視頻數(shù)據(jù)量的激增,為了達到更高的壓縮性能,JCT-VC聯(lián)合小組推出了H.265/HEVC視頻編碼標準,比以往H.264/AVC標準的壓縮性能提升了一倍。在視頻編碼標準的實際應(yīng)用中,碼率控制,即在既定的目標碼率下獲得最優(yōu)的視頻質(zhì)量,是視頻編碼中不可或缺的關(guān)鍵部分,也是視頻編碼領(lǐng)域研究的熱點。本文對HEVC中的碼率控制算法進行了深入的研究,重點是對碼率控制精度和目標碼率下視頻壓縮質(zhì)量的提升。HM標準測試模型是HEVC視頻壓縮技術(shù)研究中被廣泛采用的編碼模型。本文首先對HM中采用的JCTVC-K0103經(jīng)典碼率控制算法進行了學習研究,經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn),K0103算法中的復雜度衡量基準并不準確;同時,K0103算法中的R-λ模型采用統(tǒng)一的模型參數(shù),并不能適用于內(nèi)容不同的所有視頻序列。這些問題都可能直接造成緩沖器上溢或下溢,還會導致壓縮視頻質(zhì)量的下降。為了解決上述問題,本文對HEVC碼率控制算法作出以下改進,并對改進后的算法進行了實現(xiàn)。(1)基于HM的Two-Pass碼率控制算法的實現(xiàn)。Two-Pass算法采用二次編碼的方式,將First-Pass預(yù)編碼階段得到的真實比特數(shù)作為精細復雜度衡量基準,與SATD等粗略復雜度衡量基準相比更為精確。實驗結(jié)果顯示,相比于當前最新的HM16.0中的標準算法,Two-Pass碼率控制算法的YUV峰值信噪比PSNR有較大提升,但碼率控制精準度卻有所下降。(2)改進的Two-Pass快速算法實現(xiàn)。為了改善上述Two-Pass基本算法在碼率控制精度方面的性能下降,本文又進行了兩方面的改進。首先,為了解決Two-Pass基本算法中統(tǒng)一的模型參數(shù)不能適應(yīng)不同復雜度視頻序列的問題,本文提出了在線訓練模型參數(shù)的改進算法,在First-Pass中進行四遍預(yù)編碼,使用得到的四對碼率和失真信息,進行對應(yīng)視頻序列模型參數(shù)的訓練,得到自適應(yīng)的模型參數(shù);其次,考慮到多次預(yù)編碼將直接導致整體編碼時間的成倍增加,本文提出了降低First-Pass預(yù)編碼計算量的快速算法,即僅對劃分深度為3的CU塊做預(yù)編碼,并收集相應(yīng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)。經(jīng)過大量實驗測試,結(jié)果發(fā)現(xiàn)相比于HM16.0,本文所提改進的Two-Pass快速算法PSNR平均提高了0.42dB,碼率控制精準度平均提高了4.81%;First-Pass的編碼總時間相對于改進前的Two-Pass基本模型減少了47.35%。本文重點研究了HEVC中的碼率控制算法,面對當前算法存在的問題,本文提出了兩種改進算法,并基于HM平臺進行了算法的實現(xiàn)。實驗結(jié)果充分表明,本文采用的算法有效提升了目標碼率下編碼后的視頻質(zhì)量,同時提升了碼率控制的精準度,支持在線訓練參數(shù)的Two-Pass快速算法更加匹配給定的目標碼率,同時大大縮短了First-Pass編碼所用時間。綜上所述,本文采用的HEVC碼率控制算法顯著地提升了在給定帶寬條件下的視頻編碼性能和編碼效率,對HEVC編碼器的設(shè)計意義重大,具有廣泛的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：HEVC 碼率控制 圖像編碼復雜度 Two-Pass算法
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN919.81
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 符號對照表11-12
• 縮略語對照表12-16
• 第一章 緒論16-26
• 1.1 研究的背景及意義16-17
• 1.2 視頻編碼標準的發(fā)展17-20
• 1.2.1 國際視頻編碼標準的發(fā)展17-18
• 1.2.2 國內(nèi)視頻編碼標準的發(fā)展18-19
• 1.2.3 HEVC高效視頻編碼標準的發(fā)展19-20
• 1.3 碼率控制算法及發(fā)展20-24
• 1.3.1 率失真優(yōu)化理論20-21
• 1.3.2 碼率控制的基本步驟21-23
• 1.3.3 碼率控制技術(shù)的發(fā)展23-24
• 1.4 論文研究內(nèi)容及章節(jié)安排24-26
• 第二章 HEVC幀內(nèi)預(yù)測和碼率控制技術(shù)26-38
• 2.1 HEVC編碼原理及特色技術(shù)26-31
• 2.1.1 HEVC編碼原理及框架26-28
• 2.1.2 HEVC特色編碼技術(shù)28-31
• 2.2 HEVC幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)31-33
• 2.3 HEVC碼率控制算法33-37
• 2.3.1 HEVC碼率控制算法的研究現(xiàn)狀34-35
• 2.3.2 JCTVC-K0103碼率控制算法35-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 基于Two-Pass的碼率控制算法實現(xiàn)38-52
• 3.1 圖像復雜度衡量基準的選擇38-40
• 3.1.1 簡易圖像復雜度衡量基準38-39
• 3.1.2 精細圖像復雜度衡量基準39-40
• 3.2 Two-Pass算法原理及實現(xiàn)40-46
• 3.2.1 First-Pass41-43
• 3.2.2 Second-Pass43-46
• 3.3 實驗結(jié)果及分析46-52
• 3.3.1 碼率控制算法性能的評價標準46-47
• 3.3.2 實驗條件及參數(shù)設(shè)置47-48
• 3.3.3 實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析48-52
• 第四章 改進的Two-Pass快速算法52-74
• 4.1 統(tǒng)一模型參數(shù)和自適應(yīng)模型參數(shù)的選擇52-53
• 4.2 改進的Two-Pass快速算法53-63
• 4.2.1 支持在線訓練模型參數(shù)的Two-Pass算法53-59
• 4.2.2 支持在線訓練模型參數(shù)的Two-Pass快速算法59-63
• 4.3 改進的Two-Pass快速算法流程63-65
• 4.4 實驗結(jié)果及分析65-74
• 4.4.1 實驗條件及參數(shù)設(shè)置65
• 4.4.2 實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析65-74
• 第五章 總結(jié)與展望74-76
• 5.1 研究工作總結(jié)74
• 5.2 未來工作展望74-76
• 參考文獻76-80
• 致謝80-82
• 作者簡介82-83

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

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本文編號：843578