針對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)視頻情報(bào)的編解碼,提出了一種基于HEVC標(biāo)準(zhǔn)的幀內(nèi)編碼器的硬件結(jié)構(gòu)及算法實(shí)現(xiàn),支持分辨率為2160@30fps視頻的實(shí)時(shí)幀內(nèi)編碼操作。編碼器基于碼域的bin計(jì)數(shù)和基于變換域的失真估計(jì)簡(jiǎn)化率失真分析,可以對(duì)大量幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式進(jìn)行篩選。同時(shí)建立單獨(dú)的4×4塊重構(gòu)回路,以支持幀內(nèi)4×4模式;不同尺寸的塊交叉處理以補(bǔ)償重構(gòu)回路的延時(shí)。編碼器的實(shí)現(xiàn)使用了TSMC-90 nm芯片的1 086 k門以及52 kB片上內(nèi)存。在2160p@30fps視頻序列下,相比于HM軟件,BD-Rate均值為5.46%。 

【文章來(lái)源】：火力與指揮控制. 2020,45(03)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

幀內(nèi)編碼器結(jié)構(gòu)圖

鬧柿克鶚?迪至爍??的數(shù)據(jù)吞吐量。特別是，4K視頻序列和配置文件1的BD-Rate是5.46豫。編碼器可以使用配置文件4處理其他序列，這提高了平均壓縮效率（BD-Rate為4.2豫A-E）。5結(jié)論提出的幀內(nèi)編碼器支持2160p@30fps分辨率視頻實(shí)時(shí)編解碼，滿足當(dāng)前戰(zhàn)場(chǎng)上各類視頻情報(bào)的要求。硬件結(jié)構(gòu)利用RDO的簡(jiǎn)化以及單獨(dú)4×4重構(gòu)回路和幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的交叉處理，實(shí)現(xiàn)了視頻數(shù)據(jù)的高吞吐量。基于原始樣本生成預(yù)測(cè)模式的預(yù)先篩選與其他常規(guī)進(jìn)程使用相同的硬件資源。硬件設(shè)計(jì)成本低，資源消耗低，與現(xiàn)有通信設(shè)備中的其他設(shè)圖7主預(yù)測(cè)模式?jīng)Q策模塊結(jié)構(gòu)·160·0534

?淥??置保持不變，對(duì)6類視頻序列進(jìn)行質(zhì)量損失的評(píng)估。下面描述了4種方式，使得算法適應(yīng)于硬件設(shè)計(jì)。1.1簡(jiǎn)化碼率估計(jì)圖1統(tǒng)計(jì)了D類視頻序列所有的CU塊CABAC輸出的比特?cái)?shù)與輸入bin數(shù)之比的概率密度函數(shù)。比特?cái)?shù)與bin關(guān)系緊密，QP值越小，關(guān)系越緊密。將輸出的比特?cái)?shù)直接替換為輸入的bin數(shù)可以簡(jiǎn)化率估計(jì)。在相同條件下，和基于固定概率模型的碼率進(jìn)行比較，使用該方法的損耗更小，BD-Rate和BD-PSNR的值分別為0.79豫和-0.034dB。當(dāng)視頻序列為A-C時(shí)，幀內(nèi)編碼的BD-Rate和BD-PSNR值分別為6.27豫和-0.26dB。圖1CABAC輸出比特與輸入bin之比概率密度函數(shù)1.2簡(jiǎn)化失真估計(jì)在HEVC中，率失真優(yōu)化（RDO）使用的失真度是用原始樣本和對(duì)應(yīng)的重構(gòu)樣本的差的平方和（SSE）表示的。重構(gòu)過程中涉及到逆變換的計(jì)算帶來(lái)了延遲。變換域中進(jìn)行失真估計(jì)可以在避免逆變換情況下得到SSE值［7］。在碼域上的RD可以表示為如下形式：J（R，D）=R+D·姿-1（1）R為碼率，D為失真度，姿為拉格朗日乘數(shù)因子。失真度的值是由量化步長(zhǎng)QS以及量化余數(shù)駐決定的：D=2-14·N2·Q2S·∑N-1i=0∑N-1j=0駐2ij（2）N為變換塊的大小，2-14·N2將能量誤差從變換域歸一化到殘差域。量化余數(shù)主要有系數(shù)Yij，量化中用到的乘法因子MFQ，偏移量f以及量化參數(shù)QP決定。駐"ij=Yij·MFQ·2log2（N）-QP/6-21蓸蔀（3）駐ij=駐"ij如果駐"ij＜1-f否則駐ij=1-駐"ij在HM中，拉格朗日乘數(shù)因子是由量化參數(shù)QP決定：姿=0.57·2（QP-1）/3（4）量化步長(zhǎng)是由QP和N決

【參考文獻(xiàn)】：
碩士論文
[1]面向新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的低復(fù)雜度編碼技術(shù)研究[D]. 肖楠.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3487979