H.264视频编码的关键技术及算法

介绍和分析了H.264采用的新编码关键技术及算法,诸如运动补偿、帧内预测、变换和量化、熵编码等,最后阐述视频编解码技术的研究方向及前景。     

H.264编码算法的研究

本文简单介绍了视频编码发展的历程,然后分析了H.264标准的编码算法的核心技术,最后对它在各领域的发展前景进行了展望。     

H.264标准在视频监控系统中的应用

针对H.264的编码特性,选择了编码代价最小的帧间编码模式,通过改变搜索范围来优化多帧运动估计。实验结果验证,该编码算法可以平均节省H.264编码时间的30%。     

基于结构相似度的H.264快速运动估计算法

与传统压缩标准相比,H.264虽然具有更高的压缩性能,但其编码复杂度的大幅增加限制了它的实时应用.为此,文中提出了一种基于结构相似度的快速运动估计算法(FMEBSS).该算法利用结构相似度的特性,通过在运动估计过程中设置阈值,减少不必要的运动搜索点,简化复杂的搜索模式,从而达到了减小运动估计复杂度、改善压缩性能的目的.实验结果表明,在保证压缩质量不下降的前提下,该算法可以有效节约编码时间,同时压缩比也得以改善.     

H.264视频编码在数码监控系统中的应用研究

目前数码视频监控系统大多采用MPEG1、MPEG2的编码标准,导致视频存储成本高,网络负载重.H.264比以前的视频编码标准可以节省50%以上的码率,因此在视频监控中具有很大的应用前景,但其编解码器也很复杂.为了达到实时压缩的目标,文章从三个方面来提高其运算速度:①优化帧间模式的选择;②调整内插算法的运行结构;③采用MMX、SSE汇编优化.     

H.264视频编码技术研究

H.264是在ITU-T VCEG和ISO/IEC MPEG共同建立的联合视频小组JVT的努力下制定的。它提供了一系列在先前版本中没有采用的新型开发编码工具,包括宏块的灵活分割、更加精确地分析运动的能力、环路滤波器和帧内估计模式等。本文介绍了H.264的主要技术特点、网络特性和当前的研究情况。     

一种改进的基于H．264／AVC无损帧内编码算法

H．264／AVC标准中帧内无损编码是基于块进行预测的,本文在原有的特点上进行改进提出了一种基于像素间DPCM的新的无损帧内编码方法。通过实验显示新的无损缩码方法相对于先前的H．264标准中的无损帧内编码方法降低了大约12％的码率。且新方法也没有大幅的增加其复杂性。     

H.264/AVC视频编码新技术研究

从帧内预测、帧间预测、整数变换和SP/SI帧等方面介绍了H.264所采用的各种新技术。     

新标准H.264与IP视频的热点应用

由ITU—T下属VCEG和ISO,TEC下属MPEG组成的联合视频专家组JVT从1999年着手制订新一代视频编码国际标准H．264,AVC(即H．264或称MPEG-4／AVC),采纳了世界主流视频厂商100多条建议,经过数次修订,将于今年底正式推出。在相同的图像质量下,     

高速视频会议系统H.264编码的优化

为了提高视频会议系统的图像传输速度,将视频帧预测模式按照在实际的模式选择中所占比例高低以及宏块间的相似性分成四类,从实际选择中所占比例高的模式优先开始搜索,代替原来的树状全搜索模式,来缩短帧预测的时间,从而提高系统的图像传输速度.实验结果表明,优化后的算法在不影响图像视觉效果的情况下,较优化前的算法平均每帧编码时间明显缩短,说明通过按实际模式选择中所占比例高低,进行预测模式分类搜索的方法可以有效提高图像帧编码的速度,从而提高视频会议系统的图像传输速度.     

H.264视频编码中的快速失真与速率估计算法

H.264视频编码标准采用率失真优化技术追求更高的编码效率。针对每一个宏块,编码器需要遍历多种帧内和帧间模式,复杂度较大,提出了模式选择中速率和失真的快速估计算法。该算法省去了模式判决中的反变换和熵编码过程,利用频域系数来直接估计宏块的编码失真和速率,且失真的估计能适于不同的宏块类型,速率的估计能自适应于视频的内容。仿真结果表明,对于多种类型的视频序列,该算法相对于参考算法能够提供较高的估计准确度,在保持编码率失真性能下降不多的条件下,节省了约35%的模式决定时间。     

一种H.264的帧间宏块模式选择算法

H.264视频编码标准采用多种块模式运动估计,可以有效减少块匹配预测误差;但随着模式选择的增多,算法计算量成倍增加。对H.264的帧间宏块编码模式的选择进行了统计分析,在此基础上,提出了一种根据前一帧搜索结果判断小块模式搜索中途停止(Halfway-Stop)算法。实验表明,本算法能在获得与全搜索算法相当的图像质量、信噪比和比特率的情况下,大大降低多种块模式运动估计算法的复杂度。     

基于H.264的双向帧内预测研究

双向帧内预测（Bi-directional Intra Prediction,BIP）为了提高H.264的帧内编码效率,提出了两个方案：一是改变了宏块中子块的编码顺序;二是使用两种预测模式生成新的预测模式。本文采用三个典型的视频序列对双向帧内预测进行了实验,并将其与H.264标准帧内预测算法进行对比,从实验结果可以得出,使用双向帧内预测算法比不使用双向帧内预测算法的PSNR值平均增加0.25,码率平均减少了2.96%,编码时间平均增加了222%。     

基于FPGA的H.264解码核的实现

对H.264/AVC的视频解码问题进行了研究,给出了H.264解码核的硬件实现方案,对熵解码CAVLC查表方案进行了优化.介绍了句法预测模块、反量化、逆DCT以及帧内预测模块的具体实现结构;并引入流水线、并行处理和状态机处理方法来提高处理速度,实现了解码结构上的优化.本算法在EP2S60F672C5ES FPGA上获得验证,结果表明给出的H.264解码算法是正确的,且有节省硬件资源和较快解码速度的优点.     

H.264帧内预测标准分析

H.264作为新一代的图像压缩标准,提供了诸多优越的性能和特征。在技术上,H.264标准中有多个闪光之处,如统一的VLC符号编码,帧内预测,高精度、多模式的运动估计,基于4×4的整块变换与量化、分层的编码语法等。这些措施使得H.264算法具有很高的编码效率。本文研究分析帧内预测,评估算法的性能,对设计快速编码算法有着重要的意义。     

基于编码比特数和EPZS的快速运动估计方法

H.264视频编码采用快速帧间模式判决和运动估计算法,显著提高了编码效率,利用多分辨率运动估计方法和率失真模型结合编码比特数来加快搜索过程,可以减少编码时间和计算量。实验表明,在视频质量不下降的同时,在EPZS算法基础上显示了更好的性能。     

一种快速的H.264帧间模式选择算法

提出了一种新的快速帧间模式选择方法,该方法利用模式预截断和精确的大小模式判决等算法,快速地选出最优的模式.实验表明,该算法比全搜索算法和快速多块运动估计算法(FMBME)分别节省了80%和45%的运算量,而峰值信噪比(PSNR)和比特率性能几乎无下降.在对运动较小的序列编码时,该算法比大小模式分离算法节省了75%的运算量,同时PSNR提高了0.06 dB,比特率节省了3.7%.     

基于层间预测的空间可扩展帧内编码算法

利用空间可扩展编码中的层间预测技术,提出了一种基于层间预测的空间可扩展帧内编码算法.对于空间基本层上的图像宏块,采用与H.264/AVC标准兼容的帧内编码方法进行编码.对于空间增强层上的图像宏块,除了本层中的邻块数据之外,进一步利用基本层上的对应宏块数据对其进行帧内预测编码.特别是在无法获取本层邻块数据的情况下,使用基本层上的对应宏块数据作为扩展数据源来预测编码,以提高编码效率.实验结果表明,与传统的单层帧内预测算法相比,本算法提高了增强层编码的信噪比,同时编码码率和计算复杂度基本不变.