高效的H.264并行编码算法

 CABAC是H.264/AVC视频压缩标准主要档次中采用的熵编码机制,结合RDO模式选择技术,可以降低20％的编码码率,但是编码器计算复杂度却同时大大增加.对算法进行并行化是有效加快编码速度的方法,但是,由于CABAC具有自适应编码的特点和RDO模式选择对熵编码的使用,使得顺序编码的宏块之间存在着严格的数据相关性,限制了并行编码算法的开发.本文结合基于宏块区域划分的数据级并行编码机制MBRP和码率估计技术,为采用CABAC熵编码机制的H.264编码算法提供了一种高效的并行编码方案:将H.264编码算法划分为模式选择和码流生成两个部分,使之构成典型的生产者-消费者关系;将RDO模式选择中的CABAC替换为码率估计,去除模式选择过程中因CABAC导致的严格数据相关性;对模式选择部分采用MBRP并行机制;码流生成部分由单独的处理器完成,并和模式选择部分实现流水化并行处理.通过4处理器系统模拟器进行实验,发现在保持视频压缩性能几乎不变的情况下,该并行算法的加速比可以达到4.7.     

AVS＋熵编码关键技术比较研究

AVS＋是我国2012年颁布的新一代视频编码标准。AVS＋中采用了两种熵编码方法,一种是基于上下文的自适应变长编码CAVLC;另一种为基于上下文的自适应二进制算术编码CABAC。已经有人对H.264标准比较了两种编码体制的优劣,本文针对AVS＋编码应用,简述分析二者算法原理,对照比较其特点,通过测试表明CABAC耗时稍长,但是比CAVLC更加高效。     

基于HEVC标准的全高清CABAC编码器设计

2013年1月,新一代国际视频编码标准HEVC在视频编码专家组织和动态图像专家组织的合作下成功制定。HEVC视频标准采用了一系列关键技术如:灵活编码结构、大尺寸变换单元和改进的去方块滤波等,将码流压缩比率在H.264标准基础上进一步提高。基于上下文的自适应算术熵编码作为编码结构的最后一个环节,是视频图像压缩的重要过程。提出了一种全高清CABAC编码器硬件架构,可以实现1 080p视频图像的实时编码。     

MPGE—2视频编码流的码率变换技术的研究

比较了分析两种视频编码流的码率变换器结构的性能,提出了一种在图像内按宏块的复杂度分配目标码字,并直接控制交流ＤＣＴ系统编码比特数的码率控制算法。本文提出的码率控制算法优于ＴＭ５的码率控制算法。     

MPEG-2视频编码流的码率变换技术的研究

比较分析了两种视频编码流的码率变换器结构的性能,提出了一种在图像内按宏块的复杂度分配目标码字,并直接控制交流ＤＣＴ系数编码比特数的码率控制算法。计算机模拟实验结果表明：由于ＭＰＥＧ－２标准中半像素精度运动补偿的非线性,单环结构的信噪比性能比起双环结构低大约０．１ｄＢ;本文提出的码率控制算法优于ＴＭ５的码率控制算法。     

H.264中的CABAC熵编码研究

H.264在主要档次中采用了基于上下文的自适应二进制算术编码CABAC。CABAC是一种高效的熵编码方法,它在计算的复杂度和编码效率之间作了折衷,建立了基于查表的概率模型,对乘法运算也作了优化。阐述了CABAC的编解码过程,对归一化操作和ModelNumber的选取进行了分析,并将其与CAVLC在编码性能上做出比较。     

分布式视频解码器端的码率估计算法

 比较了目前分布式视频系统的各种码率估计算法性能,并提出了改进的码率估计算法.本文算法位于解码器端,利用边信息和差值分布的概率模型以及高位比特对编码比特平面的码率进行估计,并将估计码率通过反馈信道传送到编码器.实验结果表明,本文算法估计每比特码率与理想情况估计值误差±0.02以内,有效地提高了码率估计的精度,从而降低了解码器的计算复杂度.     

H．264／AVC中的CABAC编码技术

CABAC是新一代视频压缩算法标准H.264/AVC中采用的新熵编码技术,使用它可以有效提高编码效率,节约码流。这里介绍了CABAC编码中算术编码理论的原理和内容模型的基本类型,并以运动矢量差值MVD的编码方法为例详细分析了CABAC的编码过程。     

H.26L标准论述以及熵编码的研究与分析

对视频编码的 H.2 6 L标准进行简要介绍 ,归纳了 H.2 6 L标准的新特点 ,并分析和研究了 H.2 6 L熵编码的两种方法 ,指出了 H.2 6 L 在多媒体通信中广泛的应用前景     

一种基于H.264 CABAC的视频加密方案

基于块的数字视频编码一般包括运动估计、残差块变换和熵编码三个阶段。针对传统的视频加密方案是对第二阶段中的残差变换系数进行的加密,提出了一种基于H.264CABAC熵编码的视频加密方案。该方案充分利用了流密码加密简单、运算快的优点,将加密过程置于视频编码的第三个阶段。并利用可灵活配置的加密模块和密文反馈模式,增强加密的安全性。理论分析和实验结果表明,提出的算法具有计算简单、安全高效、易于实现、不改变视频格式和压缩效率的优点。     

H.264/AVC算术编码的优化实现

在H．264视频压缩标准中采用了高效的算术编码CABAC方案，CABAC提高了编码效率，但同时增加了编码复杂度。分析CABAC的复杂度，指出CABAC优化方向，提出其低复杂度实现算法。主要从上下文模型、重要图和宏块类型的CABAC编码3个方面对CABAC软件算法进行了优化，并在JM参考软件中进行了验证，实验结果表明CABAC的编码复杂度降低了40％。     

H.264/AVC标准中基于CABAC的数字视频加密研究

分析和总结了用于新一代视频编码标准H.264／AVC加密的候选域,在此基础上提出了一种新的基于CABAC（基于上下文的自适应二进制算术编码）的数字视频加密方案,并给出了2种安全加密操作：RCME（规则编码模式加密）和BCME（旁路编码模式加密）实现了残差系数码字、运动矢量差码字和帧内预测模式的加密保护。实验结果表明,该方案具有较好的安全性、编码效率和误码顽健性。     

一种CABAC解码引擎的芯片实现

CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic coding)是H.264中所采用的一种高效熵编码,压缩率高,但结构复杂,硬件实现难度大。本文在P.Zhang 2008年的工作[1]基础上提出一种单周期CABAC解码引擎的优化实现方法,通过查表替换、分支预测、逻辑调整、反相器优化等关键路径优化方法和寄存器精简等面积优化方法进一步提高了解码性能。经过芯片验证,CABAC解码引擎性能提高到250Mbps,面积减少46%,峰值工作情形下功耗1.03mW,满足下一代视频编解码协议(QFHD)的需求。     

H．264中CABAC算法与CAVLC算法比较和改进

CABAC和CAVLC是H．264中的两种熵编码算法。通过序列foreman和coastguard对CABAC和CAVLC的压缩性能进行了比较,在给定的实验条件下得出CABAC的比特率比CAVLC节省5％～14％,并且随量化步长的增大,比特率节省增多。但是CABAC计算复杂度高,耗时比CAVLC长,所以提出一种改进算法,通过码率控制动态调整QP,将QP和所设定的阈值进行比较,选择不同的熵编码方式,来适应信道传输特性,并实现在压缩效率和计算复杂度之间的折中。     

H.264中二进制算术编码的硬件实现

H.264标准中的二进制算术编码算法复杂,用软件实现起来速度慢,编码一个信号需要多个时钟周期。结合硬件实现特点,对算法流程进行合理优化,采用流水线设计方法,电路结构采用Verilog HDL进行RTL级描述,在Synplify平台上进行FPGA综合,介绍了H.264中二进制算术编码的FPGA实现方案。编码速度达到1 b/cycle,工作频率达到75.7 MHz,完全可以应用于视频图像的实时编码中。     

CABAC在H.264/AVC中的应用

H．264／AVC是由国际电信联盟和国际标准化组织共同制定的新一代视频编码标准。在该标准中,规定了两种熵编码的模式,即基于上下文的自适应二进制算术编码（Context-bsaed Adaptive Binary Arithmetic Coding,CABAC）和基于上下文自适应可变长编码（Context-bsaed Adaptive Variable-Length Coding,CAVLC）。其中,CABAC作为一种新型的熵编码方法,将自适应技术、上下文模型化和二进制算术编码有地的结合在一起,达到了较高的压缩效率,CABAC的框架中还使用了一些新颖的方法,使得CABAC在软硬件的实现上更加方便。为了验证CABAC的实际效果,笔者应用参考程序对其进行了直观的测试,实验结果表明：在相同图像质量下,CABAC和CAVLC相比的确能节省较大的平均比特率。     

H.264/AVC中二进制算术编码的分析与研究

算术编码是一种高效的熵编码方法,已经广泛应用于图像和视频编码中。文中简述了算术编码的基本原理,介绍了可行的算术编码算法,详细分析了H．264／AVC的CABAC中采用的自适应二进制算术编码的算法并对其性能进行了测试。