随着高清视频应用的快速发展,视频传输和储存方面产生了巨大的挑战。在这一新环境下,Joint Collaborative Team on Video Coding(JCT-VC)工作小组制定了新的视频编码标准High Efficiency Video Coding(HEVC/H.265)来应对挑战。HEVC为了达到高效编码的目的,在原有视频编码标准Advanced Video Coding(AVC/H.264)的基础上增加了许多更加先进的视频编码技术,如灵活块划分方式、非对称运动模式划分、多预测块模式。与H.264相比,HEVC在获得相同视频质量的前提下可以降低50%左右的传输比特流,但在编码复杂度计算量上也大大地增加。在计算能力一般的无线移动终端设备上,由于设备不能支持所有编码技术的使用,这势必会大大降低编码效率,从而无法突显HEVC编码效率上的优势。在视频编码技术中预测编码是计算比重最大的一部分,而其中的帧间预测编码又是重要的环节之一。因此,HEVC帧间快速编码算法研究是当今视频编码领域中非常重要的研究内容之一。本文首先简单地介绍了视频编码标准的发展历程和视频编码的整体框架,然后对当今国内外在HEVC的快速编码的研究做了系统的总结。接着,对HEVC的编解码框架和相关关键技术作了简要介绍。最后,针对HEVC帧间CU(Coding Unit)块划分和PU(Prediction Unit)预测模式做了详细说明和深入研究。在针对HEVC的CU块的划分过程中,本文先参考空域上的邻近LCU(Largest Coding Unit)的最大划分深度(Depth)为当前LCU划定一个范围,从而跳过部分深度下的PU预测模式判决过程,有效的降低编码复杂度。为了进一步降低CU划分的计算复杂度,在每个深度进行完PU模式预测判决之后,根据最佳模式下的残差信息以及变换量化系数矩阵提出了提前结束CU划分的算法。在针对HEVC帧间PU预测模式判决过程中,本文提出了针对编码过程中占比最大的两种PU模式——Skip模式和2Nx2N模式的快速算法。为了提前预测Skip模式,本文将Skip模式放在PU预测流程的最前面进行。其中,快速Skip算法是通过挖掘残差信息、变换量化系数以及量化参数与Skip模式之间的关系提出的。快速2Nx2N算法是通过分析编码过程中产生的运动矢量残差、变换量化系数中非零数目以及变换单元(Tranform Unit,TU)划分的深度等编码信息与2Nx2N模式之间的关系提出的。实验表明,两个快速模式判决算法都取得了很好的编码效果。同时,由于两个算法针对的是两种不同的PU模式,因此可以将两个算法合并使用。在两个算法合并使用情况下,编码时间在视频质量基本保持不变的基础上在低延时场景下可以减少44%和在随机插入场景下可以减少51%。本文提出的算法通过很好的利用编码过程的已有的编码信息和图像视频自身残差相结合的方法,对帧间CU块划分和PU预测模式的判决提前做出了比较准确的判断,相当程度上加快了HEVC编码器的速度。因此,该算法对HEVC在今后实时系统中的应用具有一定的参考价值。