基于H.264的数字视频编解码器关键技术的研究

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H.264是由国际电信联盟（International Telecommunication Union, ITU）的视频编码专家组（Video Coding Experts Group, VCEG）和ISO/IEC的动态图像专家组（Moving Picture Expert Group, MPEG）两大组织联合组成的视频联合工作组（Joint Video Team, JVT）共同制定的一项新的视频压缩技术标准,它使运动图像压缩技术上升到了一个更高的阶段。在较低带宽上提供高质量的图像传输是H.264的应用亮点,在同样的视觉质量前提下,它比H.263和MPEG-4节约了50%的码率。但其优越性能的代价是计算复杂度的增加,从而限制了其大规模应用。本文以降低计算复杂度为研究出发点,针对H.264编码器中计算量最大的帧间编码技术中的块匹配运动估计、块模式抉择算法和多参考帧技术进行分析和研究。比较分析了MVFAST、EPZS、UMHexagonS和简化UMHS算法的技术特点。采用多种宏块编码模式是H.264的显著特点,却也带来了极大的计算量。本文根据H.264中整数DCT变换和量化的特点,设定一个新的预先判定全零块的阈值,并进一步将全零块的预先判定用于多种宏块编码模式的快速选择,降低了运动估计的搜索复杂度。利用这种方法,可以在保证图像质量和比特率基本不变的情况下,有效减少编码器的计算复杂性。本文重点研究了H.264标准中CAVLC和CABAC两种熵编码的主要编码过程。基于H.264标准的参考测试软件JM11.0,对CAVLC和CABAC的编码性能作了比较研究。分析CABAC编码复杂度,提出了一种高效的CABAC加速算法,并在JM软件上进行验证,实验结果证实该算法有效提高了CABAC的编码速度。

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第1章绪论

1.1 课题研究的目的及意义

1.2 编解码器发展状况

1.3 现有的视频编码标准

1.4 本文主要工作及章节安排

第2章 H.264 视频编解码标准

2.1 H.264 视频编码简介

2.2 H.264 编解码器特点

2.2.1 H.264 编码器

2.2.2 H.264 解码器

2.3 H.264 中的关键技术

2.3.1 帧内预测

2.3.2 帧间预测

2.3.3 变换与量化

2.3.4 重排序

2.3.5 熵编码

2.3.6 抗块效应滤波器

2.4 本章小结

第3章帧间预测编码研究

3.1 引言

3.2 块匹配运动估计

3.2.1 块匹配运动估计搜索算法

3.2.2 算法实验结果分析

3.3 多参考帧技术

3.3.1 多参考帧运动估计的基本原理

3.3.2 多参考帧选择过程

3.3.3 多参考帧运动估计的特点

3.4 块模式选择算法研究

3.4.1 快速帧间预测块模式选择算法分析

3.4.2 全零块的预先判定

3.4.3 宏块编码模式的快速选择

3.4.4 算法实验结果分析

3.5 本章小结

第4章 H.264 熵编码算法研究

4.1 引言

4.2 H.264 中的熵编码研究

4.2.1 CAVLC 编码

4.2.2 CABAC 编码

4.2.3 CAVLC 与CABAC 的比较分析

4.3 CABAC 算法优化研究

4.3.1 CABAC 编码复杂度分析

4.3.2 CABAC 编码优化研究

4.3.3 算法实验结果分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

附录

致谢

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