h.264%2favc运动搜索算法与sp编码算法的研究

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1、摘要上个世纪80年代以来，随着计算机信息技术的快速发展，视频压缩编码技术也进入了快速发展期。ISO／IEC$1J定的MPEG系列视频编码国际标准是推动视频通信和存储应用发展的中流砥柱，其中的MPEG2获得了广泛的应用。进入21世纪以后，H．264成为新一代运动图像压缩标准。H．264视频标准(又称为14496．10或MPEG．4Partl0，AVC)的制定是由ISO／IEC下属的运动图像专家组MPEG(MovingPictureExpertsGroup)和ITU下属的视频编码专家组VCEG(VideoCodi

2、ngExpertGroup)共同成立的联合视频小组JVT(JointVideoTeam)在2003年发布的。H．264视频标准的压缩性能得到了很大的提高，但是这种性能的提升是以编码复杂度的成倍增加为代价的。为了降低H。264的编码复杂度，满足商业化应用中对视频压缩编码的实时性要求，本文深入研究了H．264整体架构，并对其中的各种算法进行了具体分析，找到了对H．264进行优化的方法，显著地改善了编码的实时性能。本文首先介绍了课题研究的背景与现实意义，然后对于与本文有关的国内外的视频标准的发展进行了介绍，其中着重

3、介绍了H．264中各种编码技术的应用，并分析了这些技术对于H．264整个编码性能提升的贡献及对于整个编码复杂度的影响。本文主要从运动估计与码流切换两个方面对当前的H。264进行了改进，从而得到了编码效率的提升。在对编码模块中最为耗时的运动估计部分的深入研究中，针对传统运动估计算法的各种不足，提出了一种能够进行自适应运动搜索模板选择的快速算法，即基于运动向量预测的H．264运动搜索算法(MotionPredictionBasedSearchAlgorithm，MPBS)。该算法在保证重建图像质量的前提下，较之于

4、现有各种快速算法，运动搜索时间都有较大地下降。本文还对H．264中不同码流相互切换的过程进行了深入研究。为了实现不同码流的无缝切换，H．2“增加了SP帧(SwitchingPredictive．Frame)和SI帧(SwitchingIntra．Frame)来代替I帧(Intra．frame)，完成码流的简单切换功能。其中，SP帧的主要特点是：使用不同的编码参考帧可以解码出相同的重构帧。因此，利用SP帧技术生成的码流，能够在不同码率的码流之间进行无缝切换，从而服务器能够根据用户的连接速度提供相应的最好质量的服

5、务。本文首先分析了H．264提议的SP帧编解码方案，然后针对编码方案较低效率的地方进行了改进。改进的SP帧编解码方案，实现了不同码流之间的无漂移切换。关键词视频编码：H．264；运动估计；SP／SIAbstractThevideocompressioncodingtechnologyhasachievedarapiddevelopmentwiththecomputerinformationtechnologysincethelastcentury80’S．ThefamilyofMPEGvideocodings

6、tandardthatisinstitutedbyISO／IEChaspromotedthevideocommunicationsandstorageapplications，andMPEG2，oneofthestandards，hasachievedthewidestimplementation．Asthenext—generationmovingpicturecompressionstandardin21stcentury，H．264，alsoknownasthe14496—10orMPEG．4Partl

7、0，wasreleasedbyJVT(JointVideoTeam)in2003，whichwasconstitutedbyMPEG(MovingPictureExpelsGroup)fromISO／IEC，andVCEG(VideoCodingExpertGroup)fromITUin2003．Ithasbeenwidelyacceptedandbecomeanewinternationalvideostandard．AlthoughH．264hasachievedtheimprovementofcompr

8、essionperformance，thecostfortheimprovementistheencodingcomplexity．Therefore,H．264Cannotachievealarge—scalecommercialapplicationandpromotion．Inthispaper’inordertoimprovetheperformanceforthereal-timevide