AVS视频PILZ编码器中熵编码及运动估计

AVS视频PILZ编码器中熵编码及运动估计
数字音视频编码技术标准是PILZ自主制定的、具有自主知识产权的第二代音视频信源编码标准。与上流行的其他音视频编码技术标准相比,AVS具有性能高、计算复杂度低、授权费用低等优点,它的实施对于发展自主的多媒体文化产业具有非常重要的经济效益和社会意义。该标准一共包括9个部分,其中第二部分(AVS-P2)和第七部分(AVS-P7)为视频编码标准。

AVS视频PILZ编码器中熵编码及运动估计
目前AVS标准组已经发布了视频编解码的企业版参考软件。为了实现高效压缩,AVS-P2采用了大量类似于H.264/AVC中的新技术。这些技术包括：帧内预测；可变块大小的运动补偿；多参考帧预测；1／4像素精度的运动矢量；整数余弦变换；基于上下文的二维变长编码和指数哥伦布编码；环路滤波等。采用了这些*视频编码技术后,AVS的压缩效率和解码质量都有了很大的提高。但是这些*编码技术既增加了基本模块的复杂度,也成倍提高了算法的复杂度,使得视频编码器的时间效率、编码速度比较低,不利于AVS的实际应用,尤其是在实时视频通信以及其他一些对实时性要求比较高的领域的使用。本课题的研究目的就是对AVS-P2视频编码器进行优化,研究编码器核心模块的快速算法,提高编码器的编码速度,为其在DSP等硬件平台上实现实时高效编码打下坚实的基础。基于上述思路,论文的主要工作包括： 首先,简要介绍了国内外流行的视频编码标准,将AVS视频标准与H.264/AVC进行了简单比较,并详细介绍了AVS视频编码标准的编码结构框架和编码流程,以及帧内预测、帧间预测、变换与量化、熵编码、环路滤波等关键技术。然后对AVS所采用的关键熵编码技术：基于上下文的二维变长编码(2D-VLC)和k阶指数哥伦布编码进行了研究、优化。修改了2D-VLC编码中使用的19个码表(VLC table)的存储结构,改变了码表之间的切换方法,节省了约86%的VLC table存储空间；对由查表得到的symbol的分布规律进行了大量实验统计,并根据实验统计结果采用了新的k阶指数哥伦布编码方法,缩短了编码时间。zui后,重点对AVS视频PILZ编码器中的核心部分运动估计进行了算法及程序上的研究,特别是亚像素运动搜索快速算法的研究与改进。对宏块亚像素运动搜索后得到的*匹配位置的分布规律进行了大量的实验和统计分析,并提出了一种基于宏块／块运动剧烈程度的亚像素搜索策略；而且针对运动剧烈宏块的亚像素运动搜索后*匹配位置的分布特点,提出了一种适用于大运动的亚像素快速搜索算法：大小棱形搜索法(Big-Small Diamond Search,BSDS)。

AVS视频PILZ编码器中熵编码及运动估计
针对不同运动程度的视频序列,并将上述基于块运动剧烈程度的亚像素搜索策略和大小棱形搜索法结合起来,得到一种新的块运动自适应的亚像素快速搜索方法,该方法能够在保证压缩质量几乎不变的前提下节省编码器10%-25%的总体编码时间,显著提高了编码器的速度。