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AVS視頻PILZ編碼器中熵編碼及運(yùn)動估計(jì)
數(shù)字音視頻編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是PILZ自主制定的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的第二代音視頻信源編碼標(biāo)準(zhǔn)。與上流行的其他音視頻編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相比,AVS具有性能高、計(jì)算復(fù)雜度低、授權(quán)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),它的實(shí)施對于發(fā)展自主的多媒體文化產(chǎn)業(yè)具有非常重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會意義。該標(biāo)準(zhǔn)一共包括9個部分,其中第二部分(AVS-P2)和第七部分(AVS-P7)為視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。

AVS視頻PILZ編碼器中熵編碼及運(yùn)動估計(jì)
目前AVS標(biāo)準(zhǔn)組已經(jīng)發(fā)布了視頻編解碼的企業(yè)版參考軟件。為了實(shí)現(xiàn)高效壓縮,AVS-P2采用了大量類似于H.264/AVC中的新技術(shù)。這些技術(shù)包括：幀內(nèi)預(yù)測；可變塊大小的運(yùn)動補(bǔ)償；多參考幀預(yù)測；1／4像素精度的運(yùn)動矢量；整數(shù)余弦變換；基于上下文的二維變長編碼和指數(shù)哥倫布編碼；環(huán)路濾波等。采用了這些*視頻編碼技術(shù)后,AVS的壓縮效率和解碼質(zhì)量都有了很大的提高。但是這些*編碼技術(shù)既增加了基本模塊的復(fù)雜度,也成倍提高了算法的復(fù)雜度,使得視頻編碼器的時間效率、編碼速度比較低,不利于AVS的實(shí)際應(yīng)用,尤其是在實(shí)時視頻通信以及其他一些對實(shí)時性要求比較高的領(lǐng)域的使用。本課題的研究目的就是對AVS-P2視頻編碼器進(jìn)行優(yōu)化,研究編碼器核心模塊的快速算法,提高編碼器的編碼速度,為其在DSP等硬件平臺上實(shí)現(xiàn)實(shí)時高效編碼打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。基于上述思路,論文的主要工作包括： 首先,簡要介紹了國內(nèi)外流行的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),將AVS視頻標(biāo)準(zhǔn)與H.264/AVC進(jìn)行了簡單比較,并詳細(xì)介紹了AVS視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的編碼結(jié)構(gòu)框架和編碼流程,以及幀內(nèi)預(yù)測、幀間預(yù)測、變換與量化、熵編碼、環(huán)路濾波等關(guān)鍵技術(shù)。然后對AVS所采用的關(guān)鍵熵編碼技術(shù)：基于上下文的二維變長編碼(2D-VLC)和k階指數(shù)哥倫布編碼進(jìn)行了研究、優(yōu)化。修改了2D-VLC編碼中使用的19個碼表(VLC table)的存儲結(jié)構(gòu),改變了碼表之間的切換方法,節(jié)省了約86%的VLC table存儲空間；對由查表得到的symbol的分布規(guī)律進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì),并根據(jù)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果采用了新的k階指數(shù)哥倫布編碼方法,縮短了編碼時間。zui后,重點(diǎn)對AVS視頻PILZ編碼器中的核心部分運(yùn)動估計(jì)進(jìn)行了算法及程序上的研究,特別是亞像素運(yùn)動搜索快速算法的研究與改進(jìn)。對宏塊亞像素運(yùn)動搜索后得到的*匹配位置的分布規(guī)律進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)分析,并提出了一種基于宏塊／塊運(yùn)動劇烈程度的亞像素搜索策略；而且針對運(yùn)動劇烈宏塊的亞像素運(yùn)動搜索后*匹配位置的分布特點(diǎn),提出了一種適用于大運(yùn)動的亞像素快速搜索算法：大小棱形搜索法(Big-Small Diamond Search,BSDS)。

AVS視頻PILZ編碼器中熵編碼及運(yùn)動估計(jì)
針對不同運(yùn)動程度的視頻序列,并將上述基于塊運(yùn)動劇烈程度的亞像素搜索策略和大小棱形搜索法結(jié)合起來,得到一種新的塊運(yùn)動自適應(yīng)的亞像素快速搜索方法,該方法能夠在保證壓縮質(zhì)量幾乎不變的前提下節(jié)省編碼器10%-25%的總體編碼時間,顯著提高了編碼器的速度。