H.264/AVC帧内4×4预测算法的高效流水线结构

H.264编码器中的帧内4×4预测部分具有严重的数据依赖性,它的硬件化设计很难采用流水线实现,从而导致关键路径很长,硬件利用率很低,成为H.264编码器设计中的一个瓶颈。针对这个问题,在不减少预测模式和不增加系统资源的前提下,提出了一种新的结构,它通过利用原始像素进行模式判决和利用重构像素进行帧内预测的方法,可以使帧内预测与重构循环完全流水线实现,基本上达到了100%的硬件利用率,而且没有明显的PSNR损失。所提出的硬件结构可在215个时钟周期内完成一个宏块的帧内4×4预测。用SMIC 0.13μm工艺库综合,结果显示该结构最高可运行在250 MHz,面积约为116千门,可支持4 096×2 160@30 f/s(帧/秒)视频序列的实时编码。     

一种基于自相关法的H.264/AVC高效帧内预测算法

H.264/AVC是最新的视频压缩标准,具有极高的压缩率,但由于编码时间较长,无法达到实时应用的要求.本文提出了一种新的基于自相关法的高效帧内预测算法.该算法在进行帧内预测之前先对宏块预判,从两种预测模式中选择一种,从而减少了算法的复杂度.实验结果表明,本文提出的算法在码率只有少许增加的情况下,速度平均提高了26.9%,SNR值基本维持不变.     

一种基于块纹理特性的H.264/AVC帧内预测算法

H.264/AVC视频编码在空域上从多个方向进行多种模式的帧内预测,并使用率失真优化(RDO)算法选择最佳模式,使其算法复杂度很高,无法满足实时视频的需求.为此,提出一种快速预测算法,利用宏块在一定方向上的像素差分和对宏块是否有明显纹理及纹理方向进行有效预判,并根据预判结果对块类型和预测模式进行选择,避免对各块进行所有模式的计算,从而有效地降低了复杂度.实验结果表明本算法在峰值信噪比(PSNR)和码率变化极小的情况下,编码速度有显著提高.     

一种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。本文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 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,本文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。     

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。     

一种基于二维直方图的H.264/AVC快速帧内预测判决算法

最新的视频压缩标准H.264/AVC具有极高的压缩率,但由于其算法极其复杂,编码时间较长,无法达到实时应用的要求。该文针对其帧内预测算法的特点,提出了一种基于二维直方图的快速帧内预测算法。该算法在进行帧内预测之前先对宏块预判,从两种帧内预测模式中选择一种,从而减少了算法的复杂度,提高了压缩速度。实验结果表明,所提的算法在码率只有少许增加的情况下,编码速度提高了16.26%,PSNR值基本不变。     

一种新的H.264/AVC帧内编码快速算法

针对H.264/AVC帧内编码算法采用率失真优化(RDO)算法提升编码性能导致运算复杂度增加这一问题,提出了一种新的帧内编码快速算法。该算法采用待预测块的纹理方向误差值判断待编码块的纹理特征,结合相邻块的预测模式相关性减少须遍历预测模式的数量,并结合全零块检测的提前终止判定准则加快编码速度。实验结果表明,与标准算法相比,该算法在保证输出码率和图像质量基本不变的情况下能够将帧内编码时间减少约67.2%,显著提高了H.264的帧内编码效率。     

一种新的H.264/AVC帧内模式快速选择算法

利用改进的模糊积分准则提前对宏块的类型进行判定,实现Intra_4×4和Intra_16×16模式的快速选择,对于Intra_4×4模式,采用改进的平方梯度法估计块的纹理方向,从而排除可能性小的预测模式,提高帧内编码速度.试验表明该算法在基本保持编码性能的同时,可显著降低帧内预测的复杂度.     

H.264/AVC帧内4×4块预测模式判别的改进算法

H.264提供了4×4的亮度块帧内预测,其共有9种预测模式.在判断其预测模式中要求4×4块的每种预测模式都要判断,因此计算复杂度很高.有效减少4×4块预测模式的判断次数,在实时视频编码过程中很有价值.基于此,提出了一种帧内4×4块预测模式判断提前退出的优化算法,并对其进行了试验,得到了很好的效果.     

基于兰氏距离的H.264/AVC帧内快速算法

提出了一种帧内模式快速选择算法。利用宏块内部相邻像素值的差异判定宏块的类型,再进行Intra_4×4和Intra_16×16两种模式的快速选择。对于Intra_4×4模式,利用兰氏距离提取4×4块的纹理方向,根据纹理方向进行Intra_4×4模式的快速选择。实验结果表明,所提算法在峰值信噪比(PSNR)和码率变化不大的情况下,显著地提高了编码速度。     

H.264解码器帧内预测模块的优化

提出一种H.264帧内预测的优化实现结构.该结构对帧内预测模块做了两方面的优化:一是结合环路滤波,去除了目前帧内预测模块中片上空间(SRAM)的冗余存储;二是针对4×4亮度块的预测模式获取过程相对复杂的特点,采取了预先判断并存储相邻块预测模式的措施.提出的帧内预测结构在减少片上存储空间需求的同时,减少了处理器和片外存储空间(SDRAM)的数据交互次数.由实验结果可知,相对于优化前,帧内预测模块的性能提高了10％以上.     

一种基于H.264/AVC的高效块匹配搜索算法

本文针对H.264/AVC的编码特点,提出了一种利用时空域运动相关性的快速块匹配搜索算法.该算法充分利用了视频序列的运动程度与宏块编码模式间的关联特性以及运动矢量的统计特征,明显减少了运动估计的搜索复杂度.实验表明,本文方法的搜索速度分别比FS和DS算法平均提高了77.96%和32.19%;重建图像的PSNR比DS算法平均提高了0.06dB,更接近FS算法的编码质量.     

Enhanced pipelined architecture of H.264/AVC intra prediction

This paper presents a high-performance encoder for H.264/AVC intra prediction. Due to long data dependency loop of intra 4×4 prediction and complex algorithms, improving encoding speed turns into a stumbling block we have to face. To solve this problem, we first propose a pipelined method in and between macro blocks with new block processing order to accelerate the encoding speed. Benefiting from the pipelined method, reconstructed pixels of up-right blocks are available for two blocks in a macro block which could not take advantage of reconstructed pixels of up-right blocks in JM. So diagonal down left mode and vertical left mode are effective for these two blocks, which ultimately achieves a better bit-rate. Secondly, all 4×4 mode formula sharing method is proposed to reduce the redundancy of predicting formulas. Thirdly, streamlined reconstruction method is applied to improve the performance of reconstruction. CAVLC encoder with three parallel units is proposed to improve entropy coding speed significantly. As a result, it takes 268 cycles to encode a macro block. The experimental results indicate that synthesized into a 0.18 µm CMOS cell library, the new architecture only requires about 238K gates and it is able to encode 1080pHD video sequences at 30 frames per second (fps), at the operating frequency of 56 MHz.     

H.264/AVC中并行通用变换结构设计

提出了一种用于H.264/AVC编解码器的通用并行变换结构,并利用Verilog语言进行了电路设计.该并行结构主要包含4个移位器和16个累加器,可以完成H.264/AVC中的全部4×4变换,包括4×4哈达马变换和4×4离散余弦变换和反变换,能够达到每个时钟周期处理一个像素点的速度.使用SMIC 0.18 μm工艺对该并行结构进行了综合,电路面积为3757门,工作在100 MHz时钟频率下的关键路径为10.3 ms.     

基于H.264/AVC的视频信息隐藏算法

在H.264/AVC的帧内预测环节,调制H.264/AVC编码中I帧4×4亮度块的帧内预测模式实现信息隐藏.这种调制基于该模式与待隐藏比特之间的映射规则进行.宿主4×4块的具体位置由各块自身特点结合密钥所指定的嵌入位置模板确定.信息的提取过程不需要原始视频内容,也不需完全解码,而只要对码流中的帧内预测模式进行解码即可.     

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.     

H.264/AVC可变尺寸帧间预测块模式决策研究

文章对H．264／AVC中可变尺寸帧间预测块模式决策进行了深入研究。首先对JM8．4程序所采用的全搜索模式决策方法的步骤及率失真优化策略进行了分析。然后将日前巳提出的优化方法归类．并重点介绍和阐述了几种典型方法的理论依据以及决策思路。在理清思路的基础上，总结、归纳各类方法的优化思路。并比较了其优缺点，提出了最佳优化策略。