新一代视频编码标准VVC/H.266及其编码体系发展历程

新一代编码标准VVC/H.266的发布标志着视频编码技术又一个重要里程碑的建立.本文将梳理VVC/H.266编码标准及其隶属的视频编码技术体系的发展历程和技术优势.     

H.266/VVC残差编码关键技术研究

本文重点分析H.266/VVC标准中残差编码技术的演进过程,并与H.264/AVC和H.265/HEVC进行比较,为我国视频编码技术演进提供技术参考.     

基于轻量级全连接网络的H.266/VVC分量间预测

新一代视频编码标准H.266/VVC引入分量间线性模型(CCLM)预测提高压缩效率。针对亮度色度分量存在相关性却难以建模的问题,提出基于神经网络的分量间预测算法。该算法根据待预测像素与参考像素的亮度差遴选出相关性强的参考像素构成参考子集,然后将参考子集送入轻量级全连接网络获得色度预测值。实验结果表明,与H.266/VVC测试模型版本10.0(VTM10.0)相比,所提算法可提高色度预测准确度,在Y、Cb和Cr上可分别节省0.27%、1.54%和1.84%的码率。所提算法具有不同块尺寸和编码参数均可使用统一网络结构的优点。     

一种屏幕内容编码帧间模式快速选择算法

屏幕内容编码(SCC)作为高效视频编码(HEVC )的扩展,在压缩屏幕内容方面有着显著的效果, 但也导致了编码器计算复杂度较高的问题。为此,本文提出一种屏幕内容编码帧间模式快速 选择算法。首 先,根据像素点亮度值的变化情况,提前判断出静止区域并使用Skip模式;其次,根据屏幕 内容多包含有 水平及竖直边缘的特点,利用编码单元(CU)的水平及竖直活动性确定相应的预测单元(PU )划分模式, 减少帧间预测时需要遍历的PU个数;最后,根据时空域相邻CU的深度信息预测当前CU的深度 范围,跳 过不必要的深度遍历。实验结果表明,与SCM-8.0相比,在随机接入与低延时两种编码模式 下,本文所提 算法分别节省43.6%和49.09%的编码时间,码 率分别上升3.06%和3.43%,视频质量几乎不变 。     

基于轻量级全连接网络的H.266/VVC分量间预测

新一代视频编码标准H.266/VVC引入分量间线性模型(CCLM)预测提高压缩效率。针对亮度色度分量存在相关性却难以建模的问题,提出基于神经网络的分量间预测算法。该算法根据待预测像素与参考像素的亮度差遴选出相关性强的参考像素构成参考子集,然后将参考子集送入轻量级全连接网络获得色度预测值。实验结果表明,与H.266/VVC测试模型版本10.0(VTM10.0)相比,所提算法可提高色度预测准确度,在Y、Cb和Cr上可分别节省0.27%、1.54%和1.84%的码率。所提算法具有不同块尺寸和编码参数均可使用统一网络结构的优点。     

H.266/VVC帧内预测关键技术研究

国际视频编码最新标准H.266/VVC在H.265/HEVC基础上,采用新的编码工具来提升编码效率。帧内预测能有效的去除像素间的空间冗余,是视频编码的关键环节。H.266/VVC在传统帧内编码技术基础上针对新的应用需求进一步扩展,并提出了新的编码技术。本文研究H.266/VVC帧内预测关键技术的最新进展,对比了与H.265/HEVC帧内预测技术的主要差异,分析了编码技术的性能和复杂度,为我国新一代视频编码标准帧内预测技术的选择提供参考。     

H.264快速帧间编码模式选择算法

本文提出了一种用于H.264编码的快速帧间编码模式选择算法.这种算法有效地减少了原图像编码过程中待测编码模式的数量,从而提高了编码速度.     

H.266/VVC视频编码图像划分技术研究

国际上新一代视频编码H.266/VVC(Versatile Video Coding)在上一代视频编码H.265/HEVC(High Effciency Video Coding)基础上,采用了四叉树和多类型树递归划分的划分结构,可以更好的适应图像内容,提升编码效率。本文重点研究H.264/AVC、H.265/HEVC、H.266/VVC视频编码标准中图像划分技术的演进过程,分析不同编码标准图像划分技术的差异,为我国未来编码技术演进提供技术参考。     

一种针对H.264的快速编码模式选择算法

在H.264编码算法中,为了给图像的各个区域选择合适的编码模式,需要对所有可能的模式分别进行计算,这使编码模式选择过程异常复杂.针对此问题,本文提出了一种快速的编码模式选择算法,该算法利用时间和空间相关性预先对图像各区域可能采用的编码模式进行判定,从而使模式选择的过程大大简化.实验结果表明:在编码器的信息率—失真性能没有明显下降的前提下,该算法最多可以使编码速度提高20%以上.     

H.264基于宏块自适应的快速模式选择算法

在基于对编码块模式(CBP)、运动矢量差值(MVD)和各编码模武关系统计分析的基础上,提出了一种基于宏块自适应的快速模式选择算法.该算法利用残差的CBP和MVD信息来标识帧内与帧间图像的相关性,根据判断准则仅计算部分模式的率失真代价值,采取自适应的判断策略快速滤除部分编码模式.实验结果表明,该算法在平均码率增加3.8%的代价基础上,编码速度平均提高53.27%,图像信噪比平均提高0.023 dB.     

基于图像差分的H.264快速帧间模式选择算法

为提高H.264编码速度,提出一种快速帧间模式选择算法。以图像差分作为度量图像运动细致程度的标准,直接选出最佳帧间模式,避免不断计算每种帧间模式进行比较。实验结果表明,与原有算法相比,在没有损失图像码率和PSNR的情况下,帧间预测时间缩减了75%,实现了在H.264的D1图像实时编码。     

H.264帧间模式快速判决

H.264标准采用率失真优化(RDO)技术提高了编码效率,但这是以较高的计算复杂度为代价的.提出一种快速模式判决算法,利用早期的SKIP模式判决以及运动代价来减少待选的模式.实验表明,该算法比起H.264标准显著提高了编码效率,而视频质量并没有太大的损失.     

基于H.264预测模式选择的并行算法

针对H.264编码器提出了一种基于线程级别的并行化算法,用于快速RDO模式决策,可以有效地解决H.264编码器帧内模式决策和帧间模式决策之间的数据依赖性,开发出线性级别的并行快速模式决策算法。此外,该方法可以容易地映射到硬件架构,同时采用改进的比特率估计算法和低复杂性的整数失真估计方法。实验结果表明,文中算法减少了总编码时间,降低了运动估计ME的计算开销,同时保持较低的PSNR损失和比特率增加。     

H．264帧内预测模式选择快速算法研究

帧内预测模式选择是影响H．264编码速率的主要因素。在分析H．264帧内预测模式选择快速算法研究现状的基础上,提出一种改进算法。实验结果表明：用全I帧编码,该算法在图像质量和输出码率基本不变的情况下,节省编码时间约12％。     

基于结构张量的H.266帧内预测快速算法

新一代视频编码标准H.266将帧内预测模式从35种扩展到67种,提高预测准确率的同时大大增加了编码的计算复杂度.本文根据视频内容纹理方向和帧内预测模式选择相关性强的特点提出了一种基于结构张量的H.266帧内预测模式快速选择算法,以编码单元CU为单位,计算其结构张量矩阵,再依据结构张量奇异值分解后得到的特征向量来确定当前...     

H.264/AVC帧内预测模式的快速选择算法

H.264/AVC帧内预测技术采用率失真优化策略进行最优化编码模式选择,提高了I帧的编码效率,但同时也提高了计算复杂度。提出了一种帧内预测模式的快速选择算法,基于亮度块的方向特性,通过一些复杂度不大的计算,选择少数几个可能性较大的预测模式进行率失真代价计算,得到最佳亮度预测模式,并以SATD计算代替率失真代价计算选择最佳色度预测模式,降低了计算复杂度,提高了编码速度。实验结果表明,提出的算法在保证图像质量的同时,编码时间平均降低了48%,而码率增加很小。     

一种H.264快速帧间预测模式选择算法

提出了一种可降低编码复杂度的快速帧间模式选择算法.该算法充分利用了图像序列中宏块问相关性,并且通过一些闻值的设定提前选出侯选模式组,然后从侯选模式组中选出最佳模式.实验结果显示,同遍历模式选择算法相比,在编码结果没有大的变换的情况下.编码速度得到极大的提高.     

基于H.264的多参考帧快速选择算法

 H.264采用了多参考帧技术,大大提高了预测精度,改善了视频图像质量,然而这种特性同时也带来了很高的计算复杂度.为了降低H.264编码器的计算复杂度,本文提出了一种多参考帧快速选择算法.该算法充分考虑多参考帧中运动矢量的相关性以及中心偏置特性,通过对待选参考帧进行预选择,有效减少了需要进行全搜索的参考帧个数,提高了编码速度.实验结果表明,该算法在保持图像质量和码率变化很小的前提下,运动估计模块编码速度提高了30.91%.     

H.264的帧间宏块模式选择算法

H.264中定义了7种不同大小的帧间宏块模式,为了提高编码效率,编码时对每一种宏块模式都进行运动搜索,并利用率失真优化(RDO)分别计算编码代价,选择编码代价最小的模式作为帧间编码模式,但是计算量非常大,导致运动估计速度缓慢,很难实现实时编码。本文提出一种选择宏块模式的快速算法,通过宏块模式编码代价的比较,提前确定宏块模式,从而逐步减少不必要的宏块搜索和RDO计算。实验结果表明,此方法与全宏块模式搜索相比较,图像质量和码流只有少量变化,而编码速度有显著提高。