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AVS視頻PILZ編碼器優(yōu)化及算法研究
為了節(jié)約傳輸帶寬、存儲(chǔ)空間,視頻編解碼技術(shù)早已成為國內(nèi)外研究和工業(yè)應(yīng)用的熱點(diǎn)之一。AVS是我國自主研發(fā)的音視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn),是目前*音視頻壓縮編解碼標(biāo)準(zhǔn)之一。與其它流行的標(biāo)準(zhǔn)相比,它具有性能高、計(jì)算復(fù)雜度低、授權(quán)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。目前AVS標(biāo)準(zhǔn)組已經(jīng)發(fā)布了企業(yè)版參考軟件,但是其PILZ編碼器部分時(shí)間效率非常低,不利于實(shí)際應(yīng)用。

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因此,從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā),首先對(duì)整個(gè)PILZ編碼器進(jìn)行了優(yōu)化,包括結(jié)構(gòu)調(diào)整、代碼優(yōu)化和核心模塊的優(yōu)化實(shí)現(xiàn),然后針對(duì)其耗時(shí)嚴(yán)重的模式選擇模塊,根據(jù)AVS自身的特點(diǎn)提出了算法的改進(jìn),顯著提高了PILZ編碼器的編碼速度。首先,簡(jiǎn)要介紹了國內(nèi)外流行的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),將AVS標(biāo)準(zhǔn)與H.264/AVC做了比較,并詳細(xì)介紹了AVS視頻標(biāo)準(zhǔn)的編碼框架和編碼總流程,以及其幀內(nèi)/幀間預(yù)測(cè)、亞像素插值、整數(shù)變換與量化、環(huán)路濾波、熵編碼等關(guān)鍵技術(shù)。其次,我們對(duì)工作組提供的PILZ編碼器參考模型rm52j進(jìn)行了整體的優(yōu)化,這些優(yōu)化工作包括PILZ編碼器的結(jié)構(gòu)調(diào)整、代碼優(yōu)化,以及關(guān)鍵技術(shù)模塊的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)。其中,結(jié)構(gòu)調(diào)整使得PILZ編碼器的編碼流程更加清晰,代碼優(yōu)化和模塊優(yōu)化實(shí)現(xiàn)改善了程序的執(zhí)行性能,提高了編碼速度。實(shí)驗(yàn)證明,對(duì)于各種特性的視頻序列,在不同碼率下,優(yōu)化后的PILZ編碼器的編碼總時(shí)間節(jié)省了26%～35%。再次,針對(duì)AVS中率失真優(yōu)化模式選擇耗時(shí)嚴(yán)重的問題,根據(jù)AVS編碼算法的特點(diǎn),結(jié)合一些經(jīng)典的快速算法,提出兩種新的適合AVS的幀間宏塊快速模式選擇算法。一種算法利用了跳過宏塊預(yù)判和宏塊自身的紋理信息,其優(yōu)點(diǎn)是編碼速度提高明顯,特別是對(duì)于背景相對(duì)固定的視頻序列,速度提升可達(dá)60%以,比較適合視頻會(huì)議等背景相對(duì)固定并且實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用;另一種算法利用了宏塊相關(guān)性并采取可選的8×8和幀內(nèi)模式預(yù)測(cè)策略,其優(yōu)勢(shì)是算法中所有的判決條件*基于視頻序列本身的特性,對(duì)各種運(yùn)動(dòng)和紋理特性的序列都能夠在保證編碼性能的前提下顯著節(jié)省編碼時(shí)間。在具體的視頻應(yīng)用中,可以根據(jù)不同需求,選擇一種合適的快速算法使用。

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后,通過對(duì)AVS幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù)和現(xiàn)有模式選擇算法的分析,提出了一種有效的低復(fù)雜度的幀內(nèi)模式選擇快速算法。該算法利用相鄰塊佳預(yù)測(cè)模式之間的相關(guān)性和塊內(nèi)亮度變化的方向性來進(jìn)行模式預(yù)判,縮小候選模式范圍。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,本算法在保證圖像質(zhì)量和比特率幾乎不變的情況下,編碼總時(shí)間節(jié)省了17%-29%。