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Improved rate-distortion optimized video coding using non-integer bit estimation and multiple Lambda search

Frontiers of Computer Science 2016年第1期10卷 157-166页

作者： Sio Kei IM Mohammad Mahdi GHANDI MPI-QMUL Information Systems Research Centre Macao Polytechnic Institute Macao China Department of Electronic Systems Engineering University of Essex Colchestey CO4 3SQ UK

Many modern video encoders use the Lagrangian rate-distortion optimization （RDO） algorithm for mode deci- sions during the compression procedure. For each encoding stage, this approach involves minimizing a cost, which is a function of rate, distortion and a multiplier called Lambda. This paper proposes to improve the RDO process by applying two modifications. The first modification is to increase the ac- curacy of rate estimation, which is achieved by computing a non-integer number of bits for arithmetic coding of the syntax elements. This leads to a more accurate cost computation and therefore a better mode decision. The second modification is to search and adjust the value of Lambda based on the char- acteristics of each coding stage. For the encoder used, this paper proposes to search multiple values of Lambda for the intra-4x4 mode decision. Moreover, a simple shift in Lambda value is proposed for motion estimation. Each of these modi- fications offers a certain gain in RDO performance, and, when all are combined, an average bit-rate saving of up to 7.0% can be achieved for the H.264/AVC codec while the same concept is applicable to the H.265/HEVC codec as well. The extra added complexity is contained to a certain level, and is also adjustable according to the processing resources available.

关键词： rate distortion optimization Lambda adjust-ment non-integer bit estimation H.264/AVC H265/HEVCvideo coding

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