【摘 要】
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H.264是最新的视频压缩编码国际标准,与以往的标准如MPEG-1/2/4及H.261/H.263相比,H.264的编码效率有了显著的提高,在可以预见的将来必将得到广泛的应用.但H.264的复杂度极高,不利于实时运用.本文就着眼于H.264的优化,提出了几种有效的快速算法.本文首先介绍了视频压缩编码的理论及国际标准的的发展,着重介绍了H.264所采用的新的编码技术,并与之前标准的编码效率进行了比较
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H.264是最新的视频压缩编码国际标准,与以往的标准如MPEG-1/2/4及H.261/H.263相比,H.264的编码效率有了显著的提高,在可以预见的将来必将得到广泛的应用.但H.264的复杂度极高,不利于实时运用.本文就着眼于H.264的优化,提出了几种有效的快速算法.本文首先介绍了视频压缩编码的理论及国际标准的的发展,着重介绍了H.264所采用的新的编码技术,并与之前标准的编码效率进行了比较.在分析了H.264编码器各部分的复杂度后,我们确定优化的模块为帧间预测(包括整像素运动预测和亚像素运动预测)及帧内预测.对于整像素运动预测,本文提出了一种提前中止算法——多种块大小的最佳运动检测VBBMD(Variable Block-size Best Motion Detection).该算法通过计算一个搜索点来预测最佳运动矢量,因而能提前中止一部分运动搜索过程,跳过与之相对应的计算.与H.264标准所采纳的快速算法UMHexagonS相比,所提算法能进一步减少76％~94％的整像素搜索点,而平均PSNR下降只有0.06dB.对于亚像素运动预测,本文提出了快速算法——基于预测的方向亚像素搜索PDFPS(Prediction-based Directional Fractional Pixel Search).该算法采用两种预测方式来更准确地预测亚像素运动矢量,直接从预测位置或预测方向开始搜索,并采用1/4像素步长的菱形模式来进行细化搜索.与全搜索及H.264所采纳的快速亚像素搜索算法CBFPS相比,所提出的算法分别能减少最多84％和74％的亚像素搜索点,而PSNR平均只下降了0.01dB.对于帧内预测,本文提出了基于模式预测的快速帧内预测算法.该算法利用视频序列时域、空域及不同块大小之间的相关性来预测当前块的模式,并结合提前中止方法来减少帧内预测所需计算的模式数量.与全搜索相比,该快速算法能降低50％~75％的帧内预测计算量,同时保持编码视频的图像质量.采用以上快速算法后,能极大地提高H.264编码器的速度,是对H.264的实时应用所进行的有益探索.
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