近年来视频业务需求量急剧增加,对视频编码的要求越来越高。面对这一挑战,视频领域的专家学者投入到了下一代视频编码标准H.266/通用视频编码(Versatile Video Coding,VVC)的研究制定工作中。与H.265/HEVC相比,H.266/VVC对基于混合编码框架的主要编码模块进行了改进,同时加入了很多编码新技术,编码性能显著提升。其中,为了对视频内容进行高效编码,H.266/VVC开启了I帧色度块独立划分结构。该技术使得色度编码更加灵活,大幅提高了编码效率。单独划分后的色度块与亮度块的编码信息不再一一对应。在这一框架下,有效利用分量间冗余提高视频压缩效率是一个新的研究方向。本文从帧内预测和变换编码两个方面对色度编码算法进行改进,具体工作如下:1.色度帧内候选模式优化色度直接模式(Direct mode,DM)是色度块借用亮度块帧内编码信息的一种模式,该模式基于亮度和色度具有相同纹理走向的假设。色度独立划分使得当前色度块可能对应多个亮度块。此时,DM模式是一个局部最优模式。针对以上问题,本文分别分析了DM为角度帧内模式和非角度帧内模式(DC和PLANAR)时的特点,分别提出优化算法。最后对两种优化算法进行了统一,提出统一优化算法。(1)基于角度DM的色度帧内候选模式优化算法对角度DM进行微调得到DM推导模式,使用DM推导模式替代垂直、水平模式。相比VTM3.0,该算法在AI配置下YUV各分量BD-rate分别节省0.03%,0.31%,0.39%。(2)基于非角度DM的色度帧内候选模式优化算法分析发现,中心平坦块的纹理分布趋向于小角度方向。基于该发现,本文提出非角度DM的色度候选优化算法,使用3个小角度模式(模式6,40,61)替代垂直、水平模式及模式66,相比VTM3.0,该算法在AI配置下YUV各分量BD-rate分别节省0.02%,0.02%,0.02%。(3)基于DM的统一色度帧内候选模式优化算法将上述两种方法进行联合时,发现非角度DM的推导模式符合小角度模式,两种情况的优化方法可以很好的进行统一。因此本文提出了基于DM的统一色度候选优化算法,统一使用DM推导模式替代垂直水平方向。相比VTM3.0,该算法在AI配置下YUV各分量BD-rate分别节省0.04%,0.25%,0.34%。2.基于分量间相关性的色度多核变换继承算法本文为色度独立划分下的色度变换设计了多核变换算法。由于色度块对应多个亮度块,亮度与色度分量的残差分布存在较大差异。但当色度帧内预测块采用DM模式时,会继承中心位置的同位亮度块的预测模式,此时色度块与同位亮度块使用相同的预测模式,残差分布会存在一定相似性。根据上述分析,提出基于DM的色度多核变换编码。如果当前色度块使用DM模式预测,将同时继承中心位置同位亮度块的帧内预测模式和变换核。该方法通过继承的方式为色度选择变换核,不会增加编码复杂度,而且无需增加额外的比特开销。相比VTM3.0,该算法在AI下Y分量BD-rate降低0.11%,YUV整体BD-rate降低0.09%。