本文關(guān)鍵詞：改進(jìn)型HEVC碼率控制的Two-Pass算法研究

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【摘要】：隨著視頻編碼技術(shù)的不斷進(jìn)步,主流視頻向高清和超高清方向發(fā)展,隨之帶來(lái)了視頻數(shù)據(jù)量的激增,為了達(dá)到更高的壓縮性能,JCT-VC聯(lián)合小組推出了H.265/HEVC視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),比以往H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)的壓縮性能提升了一倍。在視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際應(yīng)用中,碼率控制,即在既定的目標(biāo)碼率下獲得最優(yōu)的視頻質(zhì)量,是視頻編碼中不可或缺的關(guān)鍵部分,也是視頻編碼領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。本文對(duì)HEVC中的碼率控制算法進(jìn)行了深入的研究,重點(diǎn)是對(duì)碼率控制精度和目標(biāo)碼率下視頻壓縮質(zhì)量的提升。HM標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試模型是HEVC視頻壓縮技術(shù)研究中被廣泛采用的編碼模型。本文首先對(duì)HM中采用的JCTVC-K0103經(jīng)典碼率控制算法進(jìn)行了學(xué)習(xí)研究,經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn),K0103算法中的復(fù)雜度衡量基準(zhǔn)并不準(zhǔn)確;同時(shí),K0103算法中的R-λ模型采用統(tǒng)一的模型參數(shù),并不能適用于內(nèi)容不同的所有視頻序列。這些問題都可能直接造成緩沖器上溢或下溢,還會(huì)導(dǎo)致壓縮視頻質(zhì)量的下降。為了解決上述問題,本文對(duì)HEVC碼率控制算法作出以下改進(jìn),并對(duì)改進(jìn)后的算法進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。(1)基于HM的Two-Pass碼率控制算法的實(shí)現(xiàn)。Two-Pass算法采用二次編碼的方式,將First-Pass預(yù)編碼階段得到的真實(shí)比特?cái)?shù)作為精細(xì)復(fù)雜度衡量基準(zhǔn),與SATD等粗略復(fù)雜度衡量基準(zhǔn)相比更為精確。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,相比于當(dāng)前最新的HM16.0中的標(biāo)準(zhǔn)算法,Two-Pass碼率控制算法的YUV峰值信噪比PSNR有較大提升,但碼率控制精準(zhǔn)度卻有所下降。(2)改進(jìn)的Two-Pass快速算法實(shí)現(xiàn)。為了改善上述Two-Pass基本算法在碼率控制精度方面的性能下降,本文又進(jìn)行了兩方面的改進(jìn)。首先,為了解決Two-Pass基本算法中統(tǒng)一的模型參數(shù)不能適應(yīng)不同復(fù)雜度視頻序列的問題,本文提出了在線訓(xùn)練模型參數(shù)的改進(jìn)算法,在First-Pass中進(jìn)行四遍預(yù)編碼,使用得到的四對(duì)碼率和失真信息,進(jìn)行對(duì)應(yīng)視頻序列模型參數(shù)的訓(xùn)練,得到自適應(yīng)的模型參數(shù);其次,考慮到多次預(yù)編碼將直接導(dǎo)致整體編碼時(shí)間的成倍增加,本文提出了降低First-Pass預(yù)編碼計(jì)算量的快速算法,即僅對(duì)劃分深度為3的CU塊做預(yù)編碼,并收集相應(yīng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)測(cè)試,結(jié)果發(fā)現(xiàn)相比于HM16.0,本文所提改進(jìn)的Two-Pass快速算法PSNR平均提高了0.42dB,碼率控制精準(zhǔn)度平均提高了4.81%;First-Pass的編碼總時(shí)間相對(duì)于改進(jìn)前的Two-Pass基本模型減少了47.35%。本文重點(diǎn)研究了HEVC中的碼率控制算法,面對(duì)當(dāng)前算法存在的問題,本文提出了兩種改進(jìn)算法,并基于HM平臺(tái)進(jìn)行了算法的實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分表明,本文采用的算法有效提升了目標(biāo)碼率下編碼后的視頻質(zhì)量,同時(shí)提升了碼率控制的精準(zhǔn)度,支持在線訓(xùn)練參數(shù)的Two-Pass快速算法更加匹配給定的目標(biāo)碼率,同時(shí)大大縮短了First-Pass編碼所用時(shí)間。綜上所述,本文采用的HEVC碼率控制算法顯著地提升了在給定帶寬條件下的視頻編碼性能和編碼效率,對(duì)HEVC編碼器的設(shè)計(jì)意義重大,具有廣泛的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：HEVC 碼率控制 圖像編碼復(fù)雜度 Two-Pass算法
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN919.81
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 符號(hào)對(duì)照表11-12
• 縮略語(yǔ)對(duì)照表12-16
• 第一章 緒論16-26
• 1.1 研究的背景及意義16-17
• 1.2 視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展17-20
• 1.2.1 國(guó)際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展17-18
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展18-19
• 1.2.3 HEVC高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展19-20
• 1.3 碼率控制算法及發(fā)展20-24
• 1.3.1 率失真優(yōu)化理論20-21
• 1.3.2 碼率控制的基本步驟21-23
• 1.3.3 碼率控制技術(shù)的發(fā)展23-24
• 1.4 論文研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排24-26
• 第二章 HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)和碼率控制技術(shù)26-38
• 2.1 HEVC編碼原理及特色技術(shù)26-31
• 2.1.1 HEVC編碼原理及框架26-28
• 2.1.2 HEVC特色編碼技術(shù)28-31
• 2.2 HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù)31-33
• 2.3 HEVC碼率控制算法33-37
• 2.3.1 HEVC碼率控制算法的研究現(xiàn)狀34-35
• 2.3.2 JCTVC-K0103碼率控制算法35-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 基于Two-Pass的碼率控制算法實(shí)現(xiàn)38-52
• 3.1 圖像復(fù)雜度衡量基準(zhǔn)的選擇38-40
• 3.1.1 簡(jiǎn)易圖像復(fù)雜度衡量基準(zhǔn)38-39
• 3.1.2 精細(xì)圖像復(fù)雜度衡量基準(zhǔn)39-40
• 3.2 Two-Pass算法原理及實(shí)現(xiàn)40-46
• 3.2.1 First-Pass41-43
• 3.2.2 Second-Pass43-46
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析46-52
• 3.3.1 碼率控制算法性能的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)46-47
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)條件及參數(shù)設(shè)置47-48
• 3.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析48-52
• 第四章 改進(jìn)的Two-Pass快速算法52-74
• 4.1 統(tǒng)一模型參數(shù)和自適應(yīng)模型參數(shù)的選擇52-53
• 4.2 改進(jìn)的Two-Pass快速算法53-63
• 4.2.1 支持在線訓(xùn)練模型參數(shù)的Two-Pass算法53-59
• 4.2.2 支持在線訓(xùn)練模型參數(shù)的Two-Pass快速算法59-63
• 4.3 改進(jìn)的Two-Pass快速算法流程63-65
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析65-74
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)條件及參數(shù)設(shè)置65
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析65-74
• 第五章 總結(jié)與展望74-76
• 5.1 研究工作總結(jié)74
• 5.2 未來(lái)工作展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80-82
• 作者簡(jiǎn)介82-83

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 陳立峰;李子印;;基于圖像復(fù)雜度及運(yùn)動(dòng)信息的碼率控制算法[J];電視技術(shù);2015年01期

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3 楊寶峰;;新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的關(guān)鍵算法研究[J];內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì);2014年07期

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6 崔河富;;H.26x視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)和應(yīng)用前景[J];長(zhǎng)治學(xué)院學(xué)報(bào);2007年02期

7 徐琳;;重點(diǎn)項(xiàng)目“高效視頻編碼中的關(guān)鍵技術(shù)研究”取得重要進(jìn)展[J];自然科學(xué)進(jìn)展;2007年02期

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本文編號(hào)：843578