面向HEVC的參考幀壓縮算法研究及其VISI實現(xiàn).pdf

1、參考幀壓縮是一種降低編碼器外存帶寬要求的有效方法，對P/B幀壓縮尤其有效。本文將提出一種新穎的基于塊內(nèi)預(yù)測(In Block Prediction，IBP)的參考幀壓縮算法。該算法會產(chǎn)生兩個集合的數(shù)據(jù):預(yù)測殘差(Prediction Residual，PT，基本集)和截位殘差（Truncated Residual，TR，增強(qiáng)集）。通過配合使用這兩個集合的數(shù)據(jù)可以產(chǎn)生不同檔次的還原像素——有損像素和無損像素，有損像素壓縮率高，無損較低。這

2、兩種像素被用到編碼器的不同部分。與已有算法相比，所提算法通過兩個方面來減少系統(tǒng)帶寬需求:第一方面來自像素截位，算法為整像素運(yùn)動估計(Integer Motion Estimation，IME)提供有損像素進(jìn)行運(yùn)算，而為分像素運(yùn)動估計(Factional Motion Estimation，F(xiàn)ME)和運(yùn)動補(bǔ)償(MotionCompensation，MC)提供無損像素。由于整像素運(yùn)動估計載入的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)大于分像素運(yùn)動估計和運(yùn)動補(bǔ)償，所以大部分

3、參考幀采用的是壓縮率較高的有損數(shù)據(jù)，少部分使用無損數(shù)據(jù)。這種分檔次數(shù)據(jù)提供策略可以節(jié)省大約37.5％的系統(tǒng)帶寬（3比特截位）。第二方面來自算法本身的壓縮效率。參考幀被壓縮后需要載入的數(shù)據(jù)量減少，系統(tǒng)帶寬需求降低。
　　像素截位還非常有助于提高后續(xù)PR壓縮的壓縮率。實驗證明，進(jìn)行3比特截位后可使圖像壓縮到原來的15.4％，而現(xiàn)在大部分的參考幀壓縮算法只能達(dá)到50％左右。像素尾比特截位(Tail Bit Truncation，TBT)

4、產(chǎn)生的PR是有損的數(shù)據(jù)，TR是截出的尾位。如果將PR和TR相加可以很容易的獲得無損的還原數(shù)據(jù)。PR數(shù)據(jù)會進(jìn)一步通過塊內(nèi)預(yù)測(IBP)和小值優(yōu)化的變長編碼(Small ValueOptimized Variable Length Coding，SVO-VLC)進(jìn)行壓縮。所提算法的無損壓縮效率(PR+TR)也可達(dá)到44.5％，超出了大部分現(xiàn)有算法。
　　根據(jù)實驗結(jié)果，3比特截位時，所提算法大約可以節(jié)省74.5％的系統(tǒng)帶寬需求。另外，基

5、于快內(nèi)預(yù)測的IME可以在硬件實現(xiàn)時減少35％的面積開銷。本文所提算法具有很好的軟硬件兼容性，也能對IME的快速算法很好兼容。同時，在小的截位數(shù)情況下(n＜4)，編碼圖像質(zhì)量的下降基本可以忽略。
　　本文的主要工作包括:
　　(1)分析國內(nèi)外目前存在的參考幀壓縮算法，對其進(jìn)行分類，總結(jié)它們的優(yōu)點及不足。
　　(2)提出一種適合于HEVC編碼器的參考幀壓縮算法，算法可以做到高效壓縮，并且對編碼器透明。
　　(3)軟件