论文部分内容阅读
随着信息与网络技术的飞速发展,各类多媒体应用尤其是高清视频的应用越来越多地出现在人们的日常生活和工作中。而由此带来的视频高清化的趋势对视频压缩效率提出了更高的要求。为此,两大国际标准化组织ITU-T VCEG与ISO/IEC MPEG于2013年共同制定了新一代高效视频编码标准H.265/HEVC。相比于上一代视频编码标准H.264/AVC,H.265/HEVC可以在保证相同视频质量的前提下节省大约50%的编码码率。这主要得益于其采用的更加灵活的块划分方式以及更为先进的编码技术。但这些技术的使用同时也带来了编码复杂度的大幅提升。因此,为了使该标准得到更加广泛的应用,需要为其编码器开发低复杂度、高性能的编码算法。本文基于H.265/HEVC标准的X265编码器,分析了其编码流程、编码性能以及编码速度,重点分析了该编码器所采用的不同复杂度等级率失真优化方法以及并行编码机制,并提出了一种考虑视频帧间依赖性的自适应关键帧量化参数分配方法。主要工作介绍如下。针对目前最主流的X265视频编码器,首先详细介绍了其各层次的编码流程,包括序列编码层、帧编码层、CTU组编码层以及CTU编码层。其次,分析了X265在模式选择和量化过程中所采用的不同复杂度等级的率失真优化方法,并比较了各复杂度级别率失真优化的编码性能与编码速度,以在二者之间获得更好的权衡。最后,重点分析了X265中的并行编码机制,包括帧级并行、CTU级并行、并行模式选择、并行运动估计等,并测试比较了不同并行策略的性能与编码速度,以为处理器资源受限的情况下合理地分配资源提供指导。视频编码过程使用了大量帧间预测技术以去除时间冗余,这使得时域上邻近视频帧之间存在着一定的依赖性。而对于视频序列中的关键帧而言,其编码失真的大小会直接影响整个GOP的编码性能。为此,本文提出了一种用于估计视频帧间依赖性强度的方法,并在其基础上针对X265编码器提出了一种自适应关键帧量化参数分配方法。该方法可根据视频的帧间依赖性强度自适应地为关键帧确定量化参数。实验结果表明,与X265中默认的关键帧量化参数设置方式相比,本文提出算法能够提升2.04%的编码性能,而不影响编码复杂度。