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由JVT组织（由ISO/IEC与ITU-T组成）制定的H.264/AVC视频编码标准，以其高效的编码效率和网络适应性引起了广泛关注。H.264/AVC引入了很多先进技术，如帧内模式的空间预测、7种块划分模式、高精度运动矢量预测、4×4整数DCT变换等，从而明显优于以往视频编码标准。如在相同的重构图像质量下，相比H.263、MPEG-4标准，提高了一倍以上的编码效率。但同时也急剧增加了运算复杂度，限制了其进一步的推广。因此，本文主要针对H.264/AVC中运算量所占比例相对较大的P帧宏块模式选择、整像素运动估计、亚像素运动估计，这三个方面进行了深入研究和分析，并提出了有关快速算法。
1)在P帧宏块模式选择方面，为了提高编码效率，H.264考虑了多种模式，包括7种帧间模式、SKIP模式以及帧内模式。因此，为了得到宏块的最佳模式往往需要大量的计算。本文通过分析实际编码过程中P帧宏块模式分布特性，提出了2种快速算法:(1)基于Jmde值单调性的改进算法。该算法首先通过Jmode值单调性检测，初步确定候选模式检测范围，接着通过基于子块运动向量(MV)的水平和垂直方向选择过程，进一步缩小候选模式检测范围，从而避免不必要的模式检测，减少编码时间。实验结果表明，与JM中模式全搜索算法相比，该算法编码速度提高了约50.83％～67.29％，而编码性能基本保持不变。(2)基于块静止度和纹理复杂度的改进算法。该算法是，在按块尺寸由大到小的顺序检测过程中，分别根据宏块或子宏块的SAD值和边界点个数与对应阈值的关系，确定其块静止度和纹理复杂度，从而适当跳过剩余帧间模式的检测。同时该算法还采用了动态阈值更新方法，以更好适应不同QP、不同序列。实验结果表明，与JM中模式全搜索算法相比，该算法编码速度提高了44.00％～85.93％，在编码性能方面，亮度信噪比平均下降了0.039dB左右，编码效率平均提高了0.235％左右。
2)在整像素运动估计方面，针对JM中采用的快速整像素运动估计算法UMHexagonS仍然进行大量不必要的搜索，提出了新的快速算法。该算法主要采用了以下技术:(1)在整像素起始搜索点预测部分，提出了新的预测MV检测顺序，以提高预测准确度;(2)在全局搜索部分，提出了自适应全局搜索方法和改进5×5搜索方法，避免了大量不必要的搜索;(3)增加了针对子宏块的提前终止策略，在保证编码性能的同时，进一步减少了整像素搜索点数。实验结果表明，与JM中UMHexagonS算法相比，本文快速算法减少了约77.42％～92.44％的整像素搜索点总数，有效提高了编码速度，且编码性能损失很小:亮度信噪比平均下降0.05dB左右，均不超过0.10dB，在大部分情况下减小了输出码率。
3)在亚像素运动估计方面，随着快速整像素运动估计算法的出现，其运算量与快速整像素运动估计的运算量相当。因此，本文以JM中的快速亚像素运动估计算法CBFPS为基础，提出了新的快速算法。该算法主要采用了以下技术:(1)在亚像素起始搜索点预测部分，同时考虑了预测准确度较高的中值MV和上层块MV的亚像素分量，从而提高了预测精度;(2)在小钻石扩展搜索部分，根据上述的两个MV的亚像素分量之间关系，动态更新小钻石扩展搜索最大限制次数，从而避免多余的搜索;(3)采用了针对子宏块的提前终止策略。实验结果表明，与JM中CBFPS算法相比，本文快速算法中亚像素搜索点总数约减少了42.19％～77.56％，明显降低了运算量，而编码性能几乎保持一致:亮度信噪比平均下降了0.057dB左右，但同时输出码率平均减少了约0.439％。
最后，本文根据上述的几种快速算法，组成了2种优化编码器，并与JM快速算法进行了比较。实验结果表明，相对JM快速算法，本文提出的两种优化编码器均大幅度提高了编码速度，而只带来了微小的编码性能损失。