AVS編碼器的模式判決優(yōu)化1094046秉銘DGS35-5L400120

DGS35-5L400120視頻編碼被國外標(biāo)準(zhǔn)壟斷的困境,我國發(fā)展出AVS標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)初步達(dá)到*技術(shù)水平。目前開源XAVS編碼器對高清編碼的支持很不到位,本文對該編碼器進(jìn)行多方面優(yōu)化,致力于在視頻質(zhì)量只有很小下降的基礎(chǔ)上提升編碼速率,為高清編碼提供條件。本文首先對AVS標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行理論研究,著重對比AVS和H.264的標(biāo)準(zhǔn)異同與性能差異,同時分模塊對AVS編碼器進(jìn)行簡要介紹,為編碼器優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。為了在視頻編碼過程中充分利用多核處理器的性能,本文引入并行編程的概念,并通過Amdahl定律對多核并行編碼的加速性能進(jìn)行分析。本文第三部分針對XAVS編碼器實現(xiàn)優(yōu)化,著重提升編碼速率。由于模式判決在編碼時間中所占比例達(dá)70%左右,而其中運(yùn)動估計模塊又耗時,因此本文先對XAVS中默認(rèn)的UMHS運(yùn)動估計算法進(jìn)行多方面優(yōu)化,著重減少搜索點(diǎn)的數(shù)目與搜索步驟。經(jīng)測試優(yōu)化算法在PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)下降不超過0.1dB、編碼碼率上升幅度不大于0.5%的前提下,編碼幀率有12%到19%的提升。由于SKIP模式提前判決對于提升編碼速率具有重要意義,本文引入基于HVS(Human Visual System)的SKIP判決算法,通過對宏塊的亮度、對比度、方差等參數(shù)進(jìn)行建模,使用新的SKIP判決模型,避免以往SKIP判決中復(fù)雜的運(yùn)動搜索步驟。通過測試分析,加入新判決算法后在編碼質(zhì)量下降輕微的基礎(chǔ)上,SKIP判決比例平均上升了57%,編碼幀率大約提升9%。將優(yōu)化的運(yùn)動估計和SKIP判決算法合并到模式判決模塊,經(jīng)測試編碼幀率平均提升約21%。本文第四部分在XAVS編碼器中引入多核并行編碼,通過對編碼器并行加速性能的對比分析,發(fā)現(xiàn)并行編碼時普遍存在運(yùn)算量分布不平衡的問題。本文采用提前預(yù)測編碼模式的思路,在編碼之前對視頻幀的運(yùn)算復(fù)雜度進(jìn)行預(yù)判,為每個編碼線程分配大致相同的運(yùn)算量,進(jìn)而實現(xiàn)并行編碼器的負(fù)載均衡,改善并行加速性能。在不同核心處理器上的測試表明,加入這些優(yōu)化使XAVS編碼器的編碼幀率相對普通并行編碼提升幅度在20%左右,并行加速比例可超過3.6倍,同時編碼碼率上升一般控制在1%以內(nèi),而PSNR下降不超過0.35dB。

 1093911    DFS60I-BBAK10000                                            
1094003    AFM60I-BEAL262244                                           
1094023    AFS60B-THAK016384                                           
1094024    DBS60E-THFQD1024                                            
1094025    DBS36E-BAGJ02000                                            
1094030    DFS60B-S1EM01200                                            
1094036    DFS60B-S4EK03000                                            
1094046    DGS35-5L400120                                              
1094054    DBS60E-BGEAD1024                                            
1094055    DBS60E-TJFCD1024                                            
1094064    DFS60B-BHCB08192                                            
1094066    BTF13-A1KM20S01                                             
1094067    DUV60E-32KCHACA                                             
1094068    DUV60E-32KFHACA                                             
1094086    DBS60E-S4EC00060                                            
1094088    DBS60E-BGFJD1024                                            
1094089    DBS60E-S4AC03600                                            
1094110    AFM60E-BBAM004096                                           
1094112    DFS60B-S4WA00006                                            
1094116    DFS60I-S4AC01024                                            
1094141    AFS60B-BDAA004096                                           
1094172    DBS36E-S3EN01024                                            
1094187    DBS60E-TDFJD1024                                            
1094203    DFS60B-TGEK01000                                            
1094275    AHM36B-S4AJ010X12                                           
1094276    DFS60B-BGEK00512                                            
1094277    DFS60A-S4CL20480                                            
1094280    DBS60E-TJFA00360                                            
1094282    DBS60E-BEFP00100

AVS編碼器的模式判決優(yōu)化1094046秉銘DGS35-5L400120

DGS35-5L400120聯(lián)播技術(shù)雖然能夠解決機(jī)頂盒間的兼容性問題,但帶寬有限,不能支持大量的多節(jié)目聯(lián)播,限制了頻道高清化發(fā)展。HEVC的擴(kuò)展版本高效可伸縮視頻編碼SHVC(HEVC Scalability Extension)可以通過External Means的方式向基本層提供非HEVC的視頻流,但是標(biāo)準(zhǔn)中沒有提及對MPEG-2的支持,無法解決現(xiàn)在有線數(shù)字電視的兼容性問題。為了適應(yīng)視頻終端設(shè)備的多樣性,同時盡可能的減少帶寬占用,本文對SHVC做了擴(kuò)展,設(shè)計了基本層支持MPEG-2,增強(qiáng)層支持HEVC的可伸縮視頻編碼和解碼框架,且在基本層擴(kuò)展設(shè)計的基礎(chǔ)上,提出兩種解決方案降低視頻編碼計算復(fù)雜度。

 1094285    DBS60E-TDCNA1024                                            
1094288    DFS60B-TANK01024                                            
1094293    SFS60-HPKB0K02                                              
1094300    AFS60B-TEAC016384                                           
1094335    SFS60-HLKB2K02                                              
1094371    DFS60B-BEAZ00S01                                            
1094372    DBS60E-RDFN00100                                            
1094415    DFS60E-S4CN02048                                            
1094420    DFS60A-TDCA25000                                            
1094422    DFS60B-TGEC01024                                            
1094426    DFS60A-S4EA00180                                            
1094443    DBS60B-S4HA00S88                                            
1094483    TMS88D-PCI360                                               
1094485    TMM88D-PCI090                                               
1094486    TMS88D-PJI360                                               
1094487    DBS60E-B4FC01024                                            
1094488    TMM88D-PJI090                                               
1094491    DBS60E-B4FA01024                                            
1094492    DBS36E-BBGK00400                                            
1094511    DFS60A-BHEM01024                                            
1094512    DBS60E-S4FJ05000                                            
1094519    DFS60B-BBAZ00S01                                            
1094590    AFM60A-BHPC262144                                           
1094594    EES37-0KF0A0S01                                             
1094595    EEM37-0KF0A0S01                                             
1094596    DUS60E-TGKK0AEA                                             
1094602    DBV50E-22CQA2500                                            
1094612    AFS60E-S1AC001024                                           
1094613    AFS60E-BBAC001024                                           
1094614    AFS60E-TBAC001024                                           
1094616    DBS60E-TDEL01000                                            
1094639    AFS60E-S1AA002048                                           
1094651    DBS60E-S1FA01024                                            
1094652    DBS60E-S1FA01000                                            
1094724    DFS60B-BHEC00004                                            
1094726    DBS60I-BGAM01024                                            
1094727    DBS50E-S5GK02000                                            
1094737    DFS60B-BEVA01024                                            
1094775    AFM60A-BZNB000S14                                           
1094777    AFS60B-S4AZ000S12                                           
1094794    DBS60E-TBEK01024                                            
1094795    DBS60E-TJECD1000                                            
1094796    AFS60A-BJIB262144    

種方案提出自適應(yīng)運(yùn)動估計搜索范圍的方法,解決運(yùn)動估計計算量大的問題；另一種方案通過建立快速模式選擇模型,解決增強(qiáng)層預(yù)測單元(Prediction Unit,PU)模式選擇復(fù)雜度高的問題。通過減小運(yùn)動估計的搜索范圍值能有效降低整個運(yùn)動估計過程的計算復(fù)雜度。根據(jù)基本層和增強(qiáng)層運(yùn)動估計采用的關(guān)鍵技術(shù),將基本層的運(yùn)動矢量映射到增強(qiáng)層,利用映射后的結(jié)果,自適應(yīng)調(diào)整增強(qiáng)層運(yùn)動估計的搜索范圍。自適應(yīng)搜索范圍減少了搜索點(diǎn)的個數(shù),降低了運(yùn)動估計的計算復(fù)雜度。快速模式劃分模型以基本層的屬性值為輸入,增強(qiáng)層PU的劃分模式為輸出,用于提前判斷增強(qiáng)層大部分PU的劃分模式,避免計算所有劃分模式代價。快速模式選擇模型的建立使用了機(jī)器學(xué)習(xí)中的決策樹分類算法,機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的使用能夠提高預(yù)測的準(zhǔn)確率。使用提出的模型計算PU的劃分模式與采用傳統(tǒng)方式相比,能明顯減少計算,且劃分模式結(jié)果有很高的。本文的研究主要應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)換代過渡期,為加快視頻終端設(shè)備的更新提供理論依據(jù),促進(jìn)數(shù)字電視的進(jìn)一步發(fā)展。