S視頻編碼技術(shù)發(fā)展淺談

1、s視頻編碼技術(shù)發(fā)展淺談?wù)撐恼菏腔谖覈?guó)創(chuàng)新技術(shù)和部分公開(kāi)技術(shù)的自主標(biāo)準(zhǔn)，了解avs應(yīng)用的主要技術(shù)，對(duì)提高壓縮效率，改進(jìn)avs解碼速度，推動(dòng)我國(guó)數(shù)字音視頻標(biāo)準(zhǔn)avs的應(yīng)用具有重要意義。論文關(guān)鍵詞：視頻編碼，壓縮技術(shù)、引言所謂視頻編碼方式就是指通過(guò)特定的壓縮技術(shù)，將某個(gè)視頻格式的文件 轉(zhuǎn)換成另一種視頻格式文件的方式。視頻壓縮發(fā)展到現(xiàn)在己有幾十年的歷史。 1948年，oliver提出了第一個(gè)編碼理論一脈沖編碼調(diào)制 (pulsecodingmodulation ,簡(jiǎn)稱pcm);同年，shannon的經(jīng)典論文一“通信的數(shù) 學(xué)原理”首次提出了信息率失真函數(shù)的概念;1959年，shannon進(jìn)一步確立了

2、碼 率失真理論;而berger在1971年所著的信息率失真理論一書則對(duì)率失真理 論做了系統(tǒng)地論述和擴(kuò)展;以上各項(xiàng)工作奠定了信息編碼的理論基礎(chǔ)。二、avs基本介紹avs是基于我國(guó)創(chuàng)新技術(shù)和部分公開(kāi)技術(shù)的自主標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)方案簡(jiǎn)潔， 芯片實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低，達(dá)到了第二代標(biāo)準(zhǔn)的最高水平；而且，avs通過(guò)簡(jiǎn)潔的一 站式許可政策，是開(kāi)放式制訂的國(guó)家、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，易于推廣；此外，avs是一套包含系統(tǒng)、視頻、音頻、媒體版權(quán)管理在內(nèi)的完整標(biāo)準(zhǔn)體系，為數(shù)字音視頻產(chǎn)業(yè)提供更全面的解決方案。綜上所述，avs可稱第二代信源標(biāo)準(zhǔn)的上選。圖1avs視頻編碼器框圖 三、avs主要技術(shù)avs采用的主要技術(shù)包括：8x8整數(shù)變換量化技術(shù)、幀

3、內(nèi)預(yù)測(cè)、半像素與1/4精度像素插值、特殊的幀間預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、二維爛編碼、去塊效應(yīng)環(huán)內(nèi)濾 波等：變換量化：avs為了避開(kāi)h.264的專利問(wèn)題，選擇了以往標(biāo)準(zhǔn)廣泛采用的8x8變換，這樣可以在16位處理器上無(wú)失配地實(shí)現(xiàn)。avs采用的64 級(jí)量化，可以完全適應(yīng)不同的應(yīng)用和業(yè)務(wù)對(duì)碼率和質(zhì)量的要求。目前avs所采 用的8x8變換與量化方案大大降低了芯片的實(shí)現(xiàn)難度。2. 幀內(nèi)預(yù)測(cè)：avs采用的幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù)，是用相鄰塊的像素預(yù)測(cè)當(dāng)前塊， 同時(shí)采用代表空間域紋理方向的多種預(yù)測(cè)模式。avs亮度和色度幀內(nèi)預(yù)測(cè)都是 以8x8塊為單位的。亮度塊采用5種預(yù)測(cè)模式，色度塊采用4種預(yù)測(cè)模式，而 這4種模式中有3種和亮度塊的預(yù)

4、測(cè)模式相同。在編碼質(zhì)量相當(dāng)?shù)那疤嵯?avs 采用較少的預(yù)測(cè)模式，使方案更加簡(jiǎn)潔、實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度大為降低。3. 幀間預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償：幀間運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償編碼是混合編碼技術(shù)框架中最重要的部分之一。avs標(biāo)準(zhǔn)采用了 16x16 , 16x8 , 8x16和8x84種用于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)?宏塊模式，去除了 mpeg-4avc/h.264標(biāo)準(zhǔn)中的8x4,4x8,4x4的塊模式，這 樣可以更好地刻畫物體運(yùn)動(dòng)，提高運(yùn)動(dòng)搜索的準(zhǔn)確性。4. 半像素與1/4精度像素插值：avs通過(guò)4抽頭濾波器(-1 ,5 ,5 ,-1 )得到半像素點(diǎn)，再通過(guò)4抽頭濾波器(1 , 7 , 7 , 1 )和均值濾波器得到1/4像 素點(diǎn)，在不降低性能的

5、情況下減少插值所需要的參考像素點(diǎn)，減小了數(shù)據(jù)存取帶寬需求，這在高分辨率視頻壓縮應(yīng)用中是非常有意義的。5. 預(yù)測(cè)模式：avs的b幀雙向預(yù)測(cè)使用了直接模式、對(duì)稱模式和跳躍模式。使用對(duì)稱模式時(shí)，碼流只需要傳送前向運(yùn)動(dòng)矢量，后向運(yùn)動(dòng)矢量可由前向運(yùn) 動(dòng)矢量導(dǎo)出，從而節(jié)省后向運(yùn)動(dòng)矢量的編碼開(kāi)銷；對(duì)于直接模式，前塊的前、后向運(yùn)動(dòng)矢量都是由后向參考圖1相應(yīng)位置塊的運(yùn)動(dòng)矢量按比例分配導(dǎo)出，因此也可以節(jié)省運(yùn)動(dòng)矢量的編碼開(kāi)銷；跳躍模式的運(yùn)動(dòng)矢量導(dǎo)出方法和直接模式的相 同，跳躍模式編碼塊都不編碼運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)臍埐?，也不傳送運(yùn)動(dòng)矢量，即該模式下 宏塊只需要傳輸模式信號(hào)則可。6. 二維爛編碼：avs爛編碼采用自適應(yīng)變長(zhǎng)編碼技

6、術(shù)。在avs爛編碼 過(guò)程中，定長(zhǎng)碼用來(lái)編碼具有均勻分布的語(yǔ)法元素，指數(shù)哥倫布碼用以編碼可變 概率分布的語(yǔ)法元素。采用指數(shù)哥倫布碼的優(yōu)勢(shì)在于：一方面，它的硬件復(fù)雜度 比較低，可以根據(jù)閉合公式解析碼字，無(wú)需查表；另一方面，它可以根據(jù)編碼元 素的概率分布靈活確定k階指數(shù)哥倫布碼編碼，如果k選得恰當(dāng)，編碼效率可以 逼近信息爛。預(yù)測(cè)殘差的塊變換系數(shù)后，經(jīng)掃描形成(level, run )對(duì)串,level, run不是獨(dú)立事件，而存在很強(qiáng)的相關(guān)性，在avs中l(wèi)evel, run采用二維聯(lián)合 編碼，并根據(jù)當(dāng)前l(fā)evel, run的不同概率分布趨勢(shì)，自適應(yīng)改變指數(shù)哥倫布碼的 階數(shù)。四、總結(jié)與展望目前avs技術(shù)可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)清晰度、相當(dāng)清晰度、低清晰度等不同格式視 頻的壓縮，但針對(duì)此類應(yīng)用的壓縮效率還有待不斷提高，這應(yīng)當(dāng)是avs視頻技 術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的重點(diǎn)所在：著力avs編解碼的實(shí)際應(yīng)用研究，優(yōu)化avs運(yùn)動(dòng)搜索算法，提高avs解碼速度，從而推動(dòng)我國(guó)數(shù)字音視頻標(biāo)準(zhǔn)avs的推廣和應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1陳亮avs先進(jìn)編碼技術(shù)研究 華中科技大學(xué)20062申青平avsm關(guān)鍵技術(shù)及多平臺(tái)應(yīng)用研究 湘潭大學(xué)20073