用于視頻編碼的改進(jìn)的逐次消除算法

用于視頻編碼的改進(jìn)的逐次消除算法
　與以往的各種視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)相比,H. 264 視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)在編碼效率上獲得了相當(dāng)大的提高。但這是以提高編碼的計(jì)算復(fù)雜度為代價(jià)的,其中運(yùn)動(dòng)估計(jì)的計(jì)算復(fù)雜度最大。提出一種適用于全搜索的改進(jìn)的逐次消除算法,它能夠有效地消除運(yùn)動(dòng)估計(jì)過(guò)程中的無(wú)效搜索點(diǎn),加快運(yùn)動(dòng)估計(jì)的速度。試驗(yàn)結(jié)果表明:無(wú)效搜索點(diǎn)的消除率最大能夠達(dá)到
98 % ,而率失真性能無(wú)損失。
關(guān)鍵詞: 　視頻編碼; 　H. 264 ; 　運(yùn)動(dòng)估計(jì)
H. 264 是目前最新的國(guó)際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),它在繼承現(xiàn)有視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)MPEG21 、MPEG22 、MPEG24 、
H. 261 、H. 263 中運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)技術(shù)的同時(shí),又采用了多參考幀、可變塊尺寸的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)。這些新技術(shù)的使用在有效提高編碼效率的同時(shí),也使運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊的計(jì)算復(fù)雜度隨之成倍增加,極大地增加了編碼器的計(jì)算復(fù)雜度。從H. 264 標(biāo)準(zhǔn)的制定開始,國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者針對(duì)H. 264 標(biāo)準(zhǔn)中運(yùn)動(dòng)估計(jì)的新特點(diǎn)進(jìn)行了研究,其中有Xu J ianfen 等人[1 ]提出基于UMHexagonS 的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法; Tourapis 等[2 ]提出Ext EPZS 和雙模式搜索算法。這些算法相對(duì)于全搜索算法而言,減少了運(yùn)動(dòng)估計(jì)過(guò)程中需要搜索的匹配點(diǎn)數(shù),以犧牲重建圖像質(zhì)量和增加編碼碼率來(lái)?yè)Q取計(jì)算復(fù)雜度的降低。全搜索算法雖然計(jì)算復(fù)雜大,但它適合于硬件實(shí)現(xiàn),而且能夠得到最優(yōu)的運(yùn)動(dòng)矢量和最佳的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)。因此,在需要降低編碼碼率和保持圖像質(zhì)量時(shí),有必要對(duì)如何加速全搜索算法的速度做進(jìn)一步的研究。
　改進(jìn)的逐次消除算法
在運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法中,為了判斷當(dāng)前搜索點(diǎn)是否可能成為最佳匹配點(diǎn)(把可能成為最佳匹配點(diǎn)的搜索點(diǎn)稱為有效搜索點(diǎn),否則稱為無(wú)效搜索點(diǎn)) ,通常采用絕對(duì)值誤差和函數(shù)SAD 作為匹配準(zhǔn)則[3 ] 。逐次消除算法
SEA[4 ]不直接對(duì)SAD 函數(shù)進(jìn)行計(jì)算,利用不等式性質(zhì),采用當(dāng)前運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償塊和匹配塊像素累加和差的絕對(duì)值作為匹配準(zhǔn)則,消除搜索過(guò)程中的無(wú)效搜索點(diǎn),節(jié)省了匹配準(zhǔn)則的計(jì)算量,加快了運(yùn)動(dòng)估計(jì)速度。在SEA 算法中,其實(shí)質(zhì)是對(duì)預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行累加。當(dāng)殘差的符號(hào)分布相差較小時(shí),其匹配準(zhǔn)則函數(shù)值遠(yuǎn)小于SAD 函數(shù)值,因此不能有效地消除無(wú)效搜索點(diǎn),造成額外的SAD 函數(shù)的計(jì)算量。新的逐次消除算法NFSEA[5 ]提高了SEA 算法的性能,它不是在整個(gè)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償塊上對(duì)預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行累加,而把它分成8 ×8 大小的子塊,然后把每個(gè)子塊預(yù)測(cè)殘差和的絕對(duì)值進(jìn)行累加。