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电信科学 2022年第12期38卷 35-45页

作者：祁伟殷海兵王鸿奎黄晓峰牛伟宏杭州电子科技大学通信工程学院浙江杭州310018

为降低新一代通用视频编码(versatile video coding,VVC)标准率失真优化过程的编码复杂度,提出一种基于统计建模的快速码率估计算法。首先,算法充分考虑依赖性量化(dependent quantization,DQ)的量化行为和熵编码中的上下文依赖,提出可... 详细信息

为降低新一代通用视频编码(versatile video coding,VVC)标准率失真优化过程的编码复杂度,提出一种基于统计建模的快速码率估计算法。首先,算法充分考虑依赖性量化(dependent quantization,DQ)的量化行为和熵编码中的上下文依赖,提出可以准确刻画编码过程中上下文状态迁移的码率特征,初步预估变换单元(transform unit,TU)中部分语法元素的码率;其次,基于系数分布特性,定义系数混乱度特征和稀疏度特征来区分系数分布差异带来的码率影响,并构建TU级码率模型;最后,算法根据码率构成特性将大尺寸TU和小尺寸TU分开建模实现更精准的码率预估。通过统计方式对大量样本进行回归训练,得到最终的线性码率模型,并应用于VVC的模式决策中。实验结果表明,所提出算法在随机访问(random access,RA)配置下,可以实现16.289%的复杂度降低,而码率变化率(Bjontegaard delta bit rate,BD-BR)仅增加1.567%。

关键词：码率预估通用视频编码率失真优化回归训练

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基于AVS2的高效能熵编码算法及硬件结构的设计与优化

基于AVS2的高效能熵编码算法及硬件结构的设计与优化

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作者：严韫瑶北京交通大学

学位级别：硕士

随着对信息技术的发展,视频的清晰度逐渐提高,每一帧视频包含的数据量也急剧上升。虽然随着存储设备容量的加大和传输设备带宽的加宽可以一定程度上缓解视频的存储及传输的压力,但存储和传输技术的发展仍然无法匹配日益增长的视频数据... 详细信息

随着对信息技术的发展,视频的清晰度逐渐提高,每一帧视频包含的数据量也急剧上升。虽然随着存储设备容量的加大和传输设备带宽的加宽可以一定程度上缓解视频的存储及传输的压力,但存储和传输技术的发展仍然无法匹配日益增长的视频数据量。视频编码技术是对信源的原始视频信号直接进行压缩处理,从根本上解决了高清和超高清视频的存储和传输压力。近年来,我国大力发展具有自主知识产权的视频编码标准,AVS2作为我国新一代视频编码标准,较上一代视频编码标准AVS压缩性能提升一倍以上,可以有效地对高清和超高清视频进行压缩。但是随着压缩性能的提升,也带来了计算复杂度的增大,降低了编码效率,难以满足实时的需求。而随着硬件处理能力的提高,超大规模集成电路成为高效能编码平台的首选之一。本文以提高编码效率和降低计算复杂度为出发点,从熵编码的角度,对AVS2编码器进行算法和硬件结构的设计与优化。本文的主要内容包括:（1）从快速算法的角度:基于熵编码的编码特点,针对率失真优化中的码率产生设计快速码率预估的算法设计。对于不同语法元素的编码方式拟合相应的模型,并进行编码时间、输出码率以及峰值信噪比PSNR三方面的性能测试。测试结果表明平均编码时间可节约30.97%,平均性能损失2.2%。（2）从硬件结构的角度:基于算术编码的特点提出了 AVS2高级熵编码器的硬件设计框架。该设计采用并行高效设计,主要包含了以下5种技术:三层状态机顶层控制技术、参考数据统一管理技术、二值化算法并行化、概率模型存取管理技术和算术编码高效流水结构。本文采用verilogHDL硬件描述语言对每个模块进行RTL级电路设计,并使用modelsim进行仿真。仿真和综合的结果表明提出的AVS2高级熵编码器硬件结构可在300MHz频率下工作,满足150Mbit/s的吞吐率,可用于1920x1080@60fps的高清视频实时编码领域。

关键词：熵编码 CABAC 码率预估 AVS2 算术编码

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基于统计建模的HEVC 快速率失真估计算法

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电信科学 2021年第1期37卷 58-68页

作者：孟翔殷海兵黄晓峰杭州电子科技大学通信工程学院浙江杭州310018

针对高效视频编码(HEVC)率失真优化过程中复杂的码率与失真计算,提出一种高准确性的快速率失真估计模型。该算法评估熵编码中不同语法元素的贡献百分比,并逐个开发语法元素的码率模型以构建整个TU级模型。首先,对系数进行自适应加权,以... 详细信息

针对高效视频编码(HEVC)率失真优化过程中复杂的码率与失真计算,提出一种高准确性的快速率失真估计模型。该算法评估熵编码中不同语法元素的贡献百分比,并逐个开发语法元素的码率模型以构建整个TU级模型。首先,对系数进行自适应加权,以区分不同系数对码率的不均匀贡献。然后,定义位置参数以描述一个块内非零系数可能的分布模式。通过统计方式对大量样本的模型参数进行微调,得出最终线性码率模型。最后,建立了变换域失真模型来省略不必要的重构过程。实验结果表明,所提算法在RA配置下,可以实现49.76%的复杂度降低,而BD-BR仅增加1.74%。

关键词：高效视频编码率失真优化码率预估失真预估视频编码

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