H.264 SVC可伸缩视频编码及转码技术研究

论文摘要

随着网络技术和各种终端设备的发展,多媒体应用环境正变得越来越复杂,网络异构化、终端设备多样化、服务提供商政策灵活化、用户需求个性化,这些比以前任何时候变得更突出。新的视频应用对视频编码体系提出新的要求:须能在较低复杂度上提供时域、空域和质量可伸缩性。为应对这一挑战,2005年1月,来自ITU-T VCEG和ISO/IEC MPEG的联合视频组（JVT）制定了一套基于H.264/AVC标准的可伸缩视频编码标准——H.264/AVC SVC。SVC允许对信号只编码一次,而根据不同应用的需求将码流部分传输和部分解码。相较于之前的视频编码标准,H.264 SVC标准在编码效率以及可伸缩性支持的程度上都有显著提高。毫无疑问,深入研究和跟踪该标准的发展具有重要意义。目前,H.264 SVC相关研究在国内还处于起步阶段,相关研究成果相当少。本论文进行中,首先深入学习了H.264 SVC的相关算法,并进行了大量实验比较。论文详细介绍了提供时域、空域和质量可伸缩性的基本工具,并实验分析了它们的编码效率和复杂度,为进一步进行算法研究打下了基础。H.264 SVC采用等级预测结构来实现时域可伸缩特性。此结构中编码帧与参考帧之间存在较大的时间间隔,导致发生场景变换的几率变大。本文针对这一特点,在深入研究JSVM时域层量化参数选择算法的基础上,提出了一种适用于序列发生场景变换情况时的改进算法。此外,本文还对MPEG-2到H.264 SVC转码技术进行了部分研究,基于MPEG-2和H.264 SVC的关键技术差别,分析了MPEG-2到H.264 SVC转换编码中需要处理的主要问题,给出了MPEG-2到H.264 SVC转码器结构,接着在时域运动矢量合成及宏块模式合成方面进行了研究,对转码中运动矢量重用和优化提出并实验验证了相关算法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 可伸缩性编码概念
• 1.3 课题研究背景和可伸缩性编码现状
• 1.4 本文内容安排与组织
• 第二章 H.264 SVC关键技术介绍
• 2.1 早期的视频可伸缩技术
• 2.2 H.264 SVC整体编码框架
• 2.3 时域可伸缩技术
• 2.3.1 等级预测结构
• 2.3.2 运动补偿时域滤波（Motion Compensation Temporal Filter, MCTF）
• 2.4 空域可伸缩技术
• 2.4.1 层间帧内纹理预测
• 2.4.2 层间运动信息预测
• 2.4.3 层间残差预测
• 2.5 SNR可伸缩技术
• 2.5.1 CGS
• 2.5.2 FGS
• 2.5.3 SNR可伸缩编码中的误差漂移控制
• 2.6 高层语法
• 第三章 H.264 SVC编码性能及分析
• 3.1 编码器控制
• 3.1.1 主配置参数
• 3.1.2 层配置参数
• 3.2 各种伸缩性能分析
• 3.2.1 时域伸缩性能分析
• 3.2.2 空域伸缩性能分析
• 3.2.3 SNR伸缩性能分析
• 3.2.4 全伸缩性能分析
• 3.3 增强策略比较
• 第四章 SVC时域层量化参数选择算法
• 4.1 JSVM时域层量化参数选择算法
• 4.2 改进的时域层量化参数选择算法
• 4.2.1 场景变换检测算法
• 4.2.2 基于内容的量化参数选择算法
• 4.3 实验结果及分析
• 4.4 小结
• 第五章 MPEG-2 到时域可伸缩SVC转换编码技术研究
• 5.1 数字视频转换编码技术介绍
• 5.2 MPEG-2－H.264/AVC SVC转换编码器结构
• 5.3 MPEG-2 到时域可伸缩SVC转换编码技术
• 5.3.1 运动矢量合成及宏块模式合成
• 5.3.2 运动矢量优化算法
• 5.4 实验结果及分析
• 5.4.1 不同算法的R-D曲线比较
• 5.4.2 不同算法模式判断时间比较
• 5.5 小结
• 结束语
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢