H.264/AVC中1/4精度内插算法的硬件设计与实现

为了快速地进行H.264/AVC中1/4精度像素内插,提出并实现了一种适用于H.264中1/4像素精度的内插算法的硬件设计。其中对亮度分量,设计了一种将2维滤波转换为1维滤波,4个滤波器并行处理,同时采用流水线技术和用移位加代替乘法运算的硬件架构;对色度分量,用移位加代替乘法运算进行1/8像素精度的内插。实践表明,此架构可满足标清及高清要求,且速度快,面积小。     

H.264视频编码的关键技术分析及复杂度研究测试

H.264比原有的视频编码标准大幅度提高了编码效率和稳定性,但其运算复杂度也大大增加。为了在不影响编码效率的前提下,降低编码运算的复杂度,提高编码的实时性,有必要对H.264的复杂性做出详细研究。H.264通过对传统的帧内预测、帧间预测、变换编码和熵编码等算法的改进来提高压缩率。本文分析H.264上述关键技术,给出基于JM86的模块复杂度测试。测试结果表明H.264编码的复杂性主要体现在帧间预测模块中,要加快H.264的编码速度,就必须对这个模块进行优化。     

一种面向H.264 KTA的快速分数运动估计方法

H.264 KTA（key technology area）在提供更高视频编码性能的同时,也大大地增加了视频编码的计算复杂度。其中,1/8像素运动补偿技术和分数点自适应插值滤波技术的采纳使分数点运动估计占用总体编码时间的比例越来越大。提出一种快速分数点运动估计算法。该算法利用分数点残差曲面的单峰特性和整分数运动向量的相关性,优化搜索模板和搜索的起始位置。根据在H.264 KTA上的实验结果显示,新算法在大幅提高计算速度的同时,保持了与全分数点运动估计算法相当的率失真性能。     

H.264编码器的SSE-2优化实现

目前,ITU-T和ISO正在联合制定新一代的视频编码标准H.264(或称MPEG-4 Part10).H.264采用了多种复杂的编码技术,包括1/4像素精度的运动估计,8种块划分模式以及帧内预测等,在提升编码效率的同时,也使运算复杂度大大增加.本文中使用Tntel的SSE-2技术对H.264的运算密集部分包括运动估计、1/4插值、量化和正反整数变换等进行了优化.优化后,编码器在P4-1.7G,256M内存的主机上的编码速度可达25帧/s(QCIF图象).     

基于纹理估计的H.264帧内预测快速算法

帧内预测是H.264取得高编码效率的关键技术之一,但其计算复杂度是H.264帧内编码中的瓶颈问题。结合H.264帧内预测特点,提出一种基于纹理估计的帧内预测快速算法。首先通过计算相邻宏块的边界像素差值,估计图像的纹理方向,再根据此方向选择相应的帧内预测模式,减小候选模式数量,简化模式选择过程,降低了帧内预测的计算复杂度。实验结果表明,在保证图像质量和编码码率的前提下,本算法能有效提高H.264的编码速度,有利于实时应用。     

基于片类型和帧间预测的H.264去块滤波新算法*

在H.264/AVC视频编码标准中,去方块效应滤波器对改善图像质量和提高压缩效率起着重要作用,并能够有效地去除视频图中出现的方块效应,但却增加了计算的复杂度。在滤波过程中,边界强度（Bs）的计算量是最大的,几乎达到整个滤波过程的90%,为了简化Bs的计算复杂度,在分析了H.264的去块滤波原理之后,提出了一种基于片类型和帧间预测的H.264去块滤波优化算法。通过实验表明,该算法能够确保编/解码视频图像的质量,与JM8.6测试代码中标准算法相比,降低了近20%的滤波时间以及近10%的编码时间,这不仅有效地缓解了H.264的编/解码运算复杂度,而且更有助于视频序列实时传输的实现。     

一种基于H.264的快速运动估计算法

H.264标准采用了新的编码模式,使H.264的编码压缩效率比先前的标准提高了50%以上,但这些新的编码模式也增加编码器的复杂度和编码运算时间.一种基于H.264的全方向十字型快速运动估计搜索算法,能够在视频质量最少损失的情况下,显著提高运动估计的搜索速度,降低编码器的设计复杂度并可以节省编码时间.     

H.264编码器的SSE2指令级优化

H.264视频编码标准采用了很多新技术,具有更优越的编码效率,同时也增加了计算复杂度,无法满足实时应用。由于单指令多数据扩展指令集2（SSE2）的并行运算能力可以提高计算机对多媒体数据的实时处理。文中主要采用了SSE2对H.264中的一些耗时较多的关键模块,例如整数像素运动估计中计算SAD、整数DCT变换、量化、Hadamard变换以及亚像素运动估计中计算SATD进行了指令级优化。实验结果表明,经过优化后,在保持视频图像质量的前提下,相应模块运行速度得到了提高,使H.264编码器整体的编码速度较好地满足实时要求。     

H.264/AVC的复杂度分析以及实时实现

新发展的H.264/AVC比原有的视频编码标准大幅度提高了编码效率,但其运算复杂度也大大增加,影响了其推广。本文简要分析了H.264/AVC的复杂度,并指出对其优化的途径,提出了对其中的帧内预测编码和多尺度块模式搜索运动估计等主要模块的优化算法。实验结果显示可以实现对CIF格式的图像进行实时编码。     

基于BS预判的H.264去块滤波优化算法

首先介绍了H.264去块滤波的滤波强度计算原理,并基于滤波强度的计算量为去块滤波过程中最大的部分,提出了一种滤波强度提前预判的优化算法。通过仿真实验证明该算法在对解码图像质量没有任何影响的情况下较标准算法降低了75％左右的滤波运算时间,有效地缓解了H.264解码运算复杂度,提高整体解码时间,以有助于实时应用的实现。     

Fast block mode decision algorithm in H.264/AVC using a filter bank of Kalman filters for high definition encoding

In this paper, we propose a fast mode decision algorithm using a filter bank of Kalman filters for H.264/ AVC. For the highest coding efficiency in H.264/AVC, a macroblock can be coded with seven different block sizes for motion compensation in an inter mode and various spatial prediction modes in an intra mode. The conventional encoder employs a complex technique for mode decision based on a rate-distortion (RD) cost of all possible modes. Hence, for the purpose of selecting the best block mode with the minimum RD cost, the conventional procedure requires much computational burden and a very complex encoding structure. In order to reduce the complexity, we propose a fast algorithm for mode decision based on Kalman filtering to estimate RD cost of a specific block mode. Furthermore, we propose an optimized structure of H.264/AVC encoder to implement the proposed algorithm. Without considerable performance degradation, using SIMD technology, the computer simulation shows that the proposed methods are dramatically faster than the original JM 9.6 encoder.     

一种基于H.264的可变块快速运动估计算法

H.264是最新的视频编码标准,它相对于以前的视频编码标准在编码效率上有了巨大的提高。高编码效率得益于采用了一系列新的编码技术,这也导致了较高的计算复杂度。H.264运用了可变块运动估计方法,这也是H.264编码过程中最耗时的模块。提出了一种基于H.264的可变块快速运动估计算法。该算法基于以下3种策略:静止块的预测、非静止块的预测搜索和合并过程中的自适应精细搜索。试验结果证明,该算法能够将计算复杂度降低到快速全搜索运动估计算法的3%,而PSNR和码率几乎与快速全搜索算法得到的结果相当。     

基于SSE2对H.265/HEVC中分像素插值的优化

分像素插值算法是视频编码算法中的一项关键技术,对视频编码性能有非常重要的影响。在最新的视频编码标准H.265/HEVC中,提出了使用DCT插值滤波器（DCTIF）分别进行半像素和1/4像素插值,但是计算复杂度较大,尤其对于高分辨率和超高分辨率的视频编码应用。对滤波器系数的理论推导过程进行了详细介绍,并利用SSE2指令集进行了优化设计和实现,实验结果表明该方法比参考代码中的方法提高了217%~259%的性能。     

An improved hybrid fast mode decision method for H.264/AVC intra coding with local information

In this paper, an improved hybrid fast mode decision method for H.264/AVC intra coding is proposed, which is based on the analysis of edge filter and more efficient mode selection. In contrast to the conventional fast mode decision methods where multiple neighbor modes are determined by the same filter, a unique filter is applied to each directional mode to eliminate the correlation among neighbor modes. To reduce the complexity, the filters are only applied to the selected pixels that cover most of the block region. After that, the results along prediction residuals of these pixels are summed for fast mode decision. Moreover, local information is also taken into account through Most Probable Mode (MPM) from neighbor-coded blocks. Experimental results demonstrated that better coding performance is achieved as compared with well-known conventional fast mode decision algorithms for H.264/AVC intra coding.     

H.264视频流分辨率缩减转码的快速宏块模式选择算法

H.264视频编码标准采用帧内预测,帧间的宏块分割等新的特性提高了编码效率,同时也较大地提高了模式选择的复杂度,因此H.264视频转码中模式选择算法将显著影响到转码的效率。提出了一种适用于H.264视频流空间分辨率缩减转码的宏块模式选择算法。主要利用输入码流中的宏块模式和运动矢量信息,获得局部的预测方向或者梯度方向,从而根据方向信息,减少需要计算的宏块模式的数目。实验证明,在保持编码效率和视频质量的同时,能够有效地降低H.264下采样转码过程中的宏块模式选择算法的复杂度。     

H.264/AVC编码器子象素插值快速实现方法

子象素运动估计是H.264/AVC等混合编码标准中普遍使用的用于提高预测精度的技术,使得预测精度达到1/4象素,甚至1/8象素,从而提高编码性能。在做运动估计之前需要对参考图像插值,由于插值算法复杂度较高,计算资源耗费很大,所以如何简化和优化其插值算法,实现一个快速的插值过程,对编码器的实时性极其重要。论文提出了一种H.264/AVC编码器子象素插值的快速实现方法,首先简化运算的复杂度,然后通过优化数据结构来消除数据相关性,最后使用SIMD指令优化算法,从而高效地实现了标准的插值过程。实验证明,使用提出的方法实现的插值过程比H.264/AVC参考软件JM10的插值过程快25倍以上。     

H.264标准的模式选择优化算法

在介绍H.264采用的新编码技术基础上,参考传统视频编码中模式选择模型,提出了一种新的算法:基于H.264标准的新特性,结合PMVFAST运动估计算法和小数像素精度运动估计的快速算法,利用已处理的编码模式信息,合理选择下一步预测模式和及时跳出预测过程.     

基于H.264帧内预测模式选择算法的研究与改进

H.264中提高编码性能的一个重要手段是帧内编码,它采用了多种预测模式,这些模式在对I、P和B帧编码时,都需要进行逐一计算。因此,可以通过优化快速算法来降低帧内编码的整体复杂度。通过对帧内预测编码的基于边缘直方图的经典快速算法进行仔细地分析和深入的研究,提出了一种改进的基于边缘直方图的快速算法,并在x264平台上加以实现。     

一种基于H.264的快速帧间预测模式选择算法

提出了一种基于H.264的快速帧间预测模式选择算法,该算法针对H.264中帧间预测模式采用的对所有候选模式进行全搜索的方法,提出了一种基于图像运动剧烈程度分级的模式选择算法,达到快速选择预测模式的效果。实验证明,本文提出的模式选择算法与H.264原算法相比在基本保持原算法率失真特性良好的同时较大幅度的提高了编码效率。