高性能视频帧内编码技术研究

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视频编码技术-PPT

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第3章 视频编码技术
1.视频信号的数字化 2.视频文件格式 3.视频压缩编码原理 4.视频压缩标准
学习目标
掌握视频数字化方法 了解视频文件格式 掌握视频压缩编码原理(预测编码、变换编
码、统计编码原理)
理解视频压缩标准( MPEG标准 )
3.1 视频信号的数字化
1.视频相关的基本概念
所谓视频(video frequency ),连续的图像变化每秒 超过24帧(frame)画面以上时,根据视觉暂留原理,人 眼无法辨别单幅的静态画面,看上去是平滑连续的视觉效 果,这样连续的画面叫做视频。即视频是由一系列单独的 静止图像组成,其单位用帧或格来表示;
(1)本地影像视频格式
-MOV格式,美国Apple公司开发的一种视频格式,默认 的播放器是苹果的QuickTime Player。具有较高的压缩比率 和较完美的视频清晰度等特点,但其最大的特点还是跨平 台性,即不仅能支持Mac OS,同样也能支持Windows系列。
Avid Media composer非线性编辑软件支持该格式。
同步信号
)
地(色度)
S-Video四芯插头(座)
地(亮度)
2.视频的采集及数字化
视频采集卡的接口
莲花接头
2.视频的采集及数字化
视频采集卡的接口 IEEE1394接口
IEEE1394是一种外部串行总线标准,800Mbps的 高速。1394接口具有把一个输入信息源传来的数据向 多个输出机器广播的功能,特别适用于家庭视听的连接。 由于该接口具有等时间的传送功能,确保视听AV设备 重播声音和图像数据质量,具有好的重播效果。
人眼在观察景物时,光信号传入大脑神经,需经过一段短暂 的时间,光的作用结束后,视觉形象并不立即消失,而能继续保 留其影像0.1-0.4秒左右,这种现象被称为视觉暂留现象。

HEVC SCC的编解码技术优化研究

HEVC SCC的编解码技术优化研究

HEVC SCC的编解码技术优化研究近些年来,屏幕共享、无线显示、远程教育等屏幕内容视频应用快速发展。

这些应用程序的视频内容可同时存在计算机图形(如卡通、文本、图形等)和摄像机拍摄的自然内容。

与摄像机捕获的内容不同,屏幕内容通常包含一些重复的图案,大量平坦的区域,有限个数的颜色值并且无传感器噪声。

但是,一些已有的视频编码标准(如H.264/AVC、H.265/HEVC等)是基于自然内容特性设计的,并没有考虑上述的屏幕内容的特征。

由此,2014年1月,视频编码联合协作小组(JCT-VC)启动了基于HEVC标准的屏幕内容编码(SCC)扩展工作。

新的屏幕内容编码工具分别是调色板模式、帧内块匹配模式、自适应颜色变换和自适应分辨率的运动矢量。

本文对SCC编解码器的优化主要从提升调色板模式的并行性和帧内快速模式选择两个方面研究,目标是提高解码并行性,降低编码复杂度。

主要研究内容如下:在提高解码并行性方面,研究调色板模式的并行优化问题。

在现在的调色板模式中,像素重建过程需要等全部索引值信息解析完毕才能开始,除此之外,编码单元内像素与像素之间的依赖性非常强,这使得在编码单元内无法并行的进行像素重建。

因此,本文提出一种新的调色板模式解码架构以提高并行性,我们的贡献主要分为两点。

1.考虑到不同大小编码单元对并行性需求的差异,我们只对最大允许使用调色板模式的编码单元进行划分。

实验表明我们的算法可以大大减少重构等待时间,同时显著提高了调色板模式解码并行性。

与SCM-5.0相比,我们可实现平均320%的并行性,且BD-rate只增加1.4%。

2.我们归纳得出并行性并不会随着划分块数的增加而不断增加。

结合率失真性能,我们讨论了在不同场景下的最优划分配置。

在降低编码复杂度方面,研究帧内快速模式选择问题。

新的编码工具的增加,显著提高了对屏幕内容的编码性能,但同时也使得帧内模式选择问题变得复杂。

因为模式选择过程需要遍历所有可能的模式选择出率失真性能最小的模式,然后通过四叉树编码的方法来决定是否需要进一步划分成更小的编码单元以获得更好的率失真性能。

编码技术在视频图像处理中的应用

编码技术在视频图像处理中的应用

编码技术在视频图像处理中的应用一、引言随着数字化的发展和网络环境的不断完善,视频图像处理技术得到了广泛应用。

视频图像的编码技术是数字视频的关键技术之一,是数字视频传输、存储的重要手段。

本文主要从编码技术在视频图像处理中的应用角度,从图像编码、视频编码两个方面进行介绍。

二、图像编码图像编码是一种将图像信号转化为二进制形式进行传输或存储的技术,也是图像处理中的重要环节。

在图像编码中,编码算法的优劣将直接影响到传输质量和图像的还原效果。

1、JPEG编码JPEG是一种广泛应用的无损图像压缩标准,是一种典型的基于变换和量化的编码方法。

JPEG编码通过DCT将图像从空间域转换到频域,然后使用量化表对高频系数进行量化,进而降低数据量,实现图像的压缩。

JPEG编码在存储和传输过程中能够有效减少所需带宽,并保持较好的图像质量。

2、PNG编码PNG是一种无损图像压缩标准,是一种基于预测和差分编码的编码方法。

PNG编码可对图像的颜色进行有效的编码,保持高品质的图像还原效果。

与JPEG相比,PNG的压缩率较小,但对于颜色和透明度的处理能力更强,适用于对颜色要求较高的图像处理。

3、GIF编码GIF是一种基于颜色索引的简单图像编码方法,在限定颜色数目的前提下,能够实现图像的有效压缩。

GIF编码具有透明度和动态效果等特性,常用于动画图像传输和网络广告展示等场景。

三、视频编码与图像编码相比,视频编码需要更多的数据传输,也更加复杂。

视频编码技术是将视频信号进行压缩传输和存储,是数字视频传输的关键技术之一。

目前,主流的视频编码标准包括MPEG、H.26x、AVS等,下面我们将为大家介绍几种主流的视频编码技术。

1、MPEG编码MPEG编码是一种基于帧的视频编码技术,可以将连续的图像帧按时间顺序进行压缩。

其中,MPEG-1和MPEG-2是最早发布的两种标准,针对低码率和高码率的应用提供了不同的编码算法。

MPEG-4是一种应用广泛的视频编码标准,能够在低码率下提供高品质的图像表现。

高性能视频编码帧间预测的单元划分优化算法

高性能视频编码帧间预测的单元划分优化算法

高性能视频编码帧间预测的单元划分优化算法单娜娜;周巍;段哲民;魏恒璐【摘要】新一代的高性能视频编码(HEVC)通过应用各种先进技术来大幅提高视频编码的性能,然而,这些方法也大大增加了整个编码过程,尤其是预测编码阶段的计算复杂度.该文提出一种应用于高性能视频编码帧间预测的快速单元划分算法.该算法基于HEVC灵活的四叉树结构,根据被编码单元的运动特性来确定所编码信息的阈值,并以此作为单元划分的提前终止条件,从而减少了不必要的单元划分操作和率失真代价的相关计算,达到节省编码时间和降低编码复杂度的目的.实验结果表明,在峰值信噪比(PSNR)损失仅为0.0418 dB的情况下,所提算法可以平均降低46.1%的编码时间.【期刊名称】《电子与信息学报》【年(卷),期】2016(038)005【总页数】8页(P1194-1201)【关键词】高性能视频编码;编码单元;帧间预测;率失真代价【作者】单娜娜;周巍;段哲民;魏恒璐【作者单位】西北工业大学电子信息学院西安 710072;西北工业大学电子信息学院西安 710072;西北工业大学电子信息学院西安 710072;西北工业大学电子信息学院西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TN919.811 引言新一代视频编码标准,即高性能视频编码(High Efficiency Video Coding, HEVC)标准,是由VCEG(Video Coding Experts Group)和MPEG(Moving Picture ExpertsGroup)联合成立的视频编码联合组(Joint Collaborative Team on Video Coding, JCT-VC)开发制定的[1]。

HEVC目前已经基本实现了在相同的质量下,压缩率比H.264/AVC提高一倍的目标,但是如何进一步提升编码效率和降低编码复杂度仍然是该领域内极具挑战性的热点问题。

在针对提高编码单元(CU)划分效率的有关问题上,人们进行了大量的研究,文献[2]提出了借助图像梯度信息提前选择CU深度范围的快速选择算法。

H.264视频编码的研究

H.264视频编码的研究
杂度。
本 文分 析 了 H2 4的 帧 内预 测算 法 和 具 体 实现 , 于帧 内预 测编 码 提 出了 一项 改 进 算 法 , 与 原有 算 法 进行 了 比较 。 . 6 对 并
2帧 内预 测算 法的基本 概述
H. 4帧 内预 测 和 以前 标 准 的最 大 不 同 在 于 : 以往 H 2 3 、 P G 4等 视频 压 缩 编 码 标准 中 ,帧 内 编码 是 用 域 变换 进 行 的 . 2 6 . +M E 一 6 而
1概 述
H 2 4是 由 1 0I C和 IU T两 大 标 准化 组 织 共 同制 定 的 新 的视 频 编 码标 准 。 的 标准 采 用 了很 多新 的技 术 , 人 们熟 悉 的 H .6 5/ E T — 新 与 .
2 3相 比, . 4图像 质 量 更 好 , 时编 码 效 率 可 以提 高 5 %以上 , 且 具 有更 好 的容 错 能力 和 网络适 应 性 。这使 得 它 在 未来 的视 频 6 H2 6 同 0 并
I SN 1 o — 0 4 S 9 3 4 0
E ra l e u @C C .e .n — h i d f C Cn t : c
C m u K o l g n e电脑 知 识与技术 d o
Vo ., . 0 Ap i 2 0 P . 4 0 2 8 1 No 1 , rl 01 , P 2 8 - 4 2 6
H. 6 d o Co i g S u y 2 4 Vi e d n t d
W ANG iL n we Ha. IQi— i
( mp t c n ea dIfr t n C H g f i o iesy Gu ag5 0 2 , h a Co ue S i c n o ma o o e eo z uUnv r t r e n i Gu h i , i n 50 5 C i ) y n

视频编码与HEVC中帧内编码的简要介绍

视频编码与HEVC中帧内编码的简要介绍

视频编码与HEVC中帧内编码的简要介绍作者:李晨曦来源:《数码设计》2019年第09期摘要:视频编码又称视频压缩。

随着多媒体时代与网络时代的到来,用户对数字媒体的要求越发提高。

由于未经压缩的视频数据过于庞大,视频压缩技术应运而生并随着软硬件设备的迭代而逐渐进化。

本文以H.264/AVC编码器原理为基础简单介绍了视频编码的基本原理,并与新一代视频编码标准H.255/HEVC的帧内编码模块进行了比较。

关键词:视频编码;HEVC;H.264;帧内编码中图分类号:TP13;;;;; 文献标识码:A;;;;; 文章编号:1672-9129(2019)09-0056-03A brief introduction of video coding and intra coding in HEVCChenxi Li(School of Computer Science, Southwest Petroleum University, Chengdu Sichuan 610500, China)Anstract: Video coding is also known as video compression. With the advent of the multimedia and network era, users' demands for digital media have increased. Since uncompressed video content is too large, video compression technology has emerged and evolved with the iteration of hardware and software. This paper briefly introduces the basic principle of video coding and compares it with the intra-frame coding module of the new generation video coding standardH.265/HEVC.Key words: Video coding; H.264/AVC; H.265/HEVC; intra coding1; 视频压缩简介隨着多媒体时代的到来,用户对视频质量与传输速度的要求也越来越高。

H.264视频编码标准分析和算法优化

H.264编码标准的分析和算法优化一、研究背景:随着社会的不断进步和多媒体信息技术的发展,人们对信息的需求越来越丰富,方便、快捷、灵活地通过语音、数据、图像与视频等方式进行多媒体通信已成不可或缺的工具。

其中视觉信息给人们直观、生动的形象,因此图像与视频的传输更受到广泛的关注。

然而,视频数据具有庞大的数据量,以普通的25帧每秒,CIF格式(分辨率为352×288)的视频图像为例,一秒钟的原始视频数据速率高达3.8M字节。

不对视频信号进行压缩根本无法实时传输如此庞大的数据量,因此,视频压缩技术成为研究热点。

随着近几年来视频图像传输领域的不断扩展,以往的标准己经难于适应不同信道的传输特征及新兴的应用环境。

为此,ISO/IEC&ITU-T共同开发了最新视频编码标准H.264/AVC。

相对以前的视频编码标准,H.264集成了许多新的视频压缩技术,具有更高的压缩效率和图像质量。

在同等的图像质量条件下,H.264的数据压缩比是应用于当前DVD系统MPEG-2的2~3倍,比MPEG-4高1.5~2倍,并且具有更好的网络友好性。

但是H.264高压缩比的代价是编码器计算复杂度大幅度地提高。

因此在保持编码效率几乎不变的同时尽可能提高编码速度是H.264/AVC视频编码标准能否得到广泛应用的关键。

在上述研究背景下,本文深入探讨了H.264/AVC标准,分析了编码器主要耗时模块的工作原理,提出三种降低H.264/AVC高计算复杂度的优化算法――快速帧内预测模式选择算法、快速帧间预测模式选择算法以及快速运动估计算法。

实验结果表明:本文所提快速算法都可大幅度地降低H.264编码器的计算复杂度,并且保持基本不变的编码效率。

二、新一代视频编码标准H.264简介:编码标准演进过程:H.261 MPEG-1 MPEG-2 H.263 MPEG-4从视频编码标准的发展历程来看,视频编码标准都有一个不断追求的目标:在尽可能低的码率(或存储容量)下获得尽可能好的图像质量。

新一代视频编码标准HEVC变换方法的研究

新一代视频编码标准HEVC变换方法的研究刘梅锋;陆玲【期刊名称】《电视技术》【年(卷),期】2012(36)1【摘要】高性能视频编码( HEVC)将成为国际最新的视频编解码标准.该标准主要针对目前应用日益广泛的高清甚至超高清视频而开发,其编码的性能目标是在保持原来H.264/AVC的视频质量的同时,将比特率再降低一半.与原有标准一样,HEVC 对帧内或帧间的残差信号进行正交变换以集中能量至矩阵左上角,然而H.264/AVC 标准中的传统DCT方法对于高清视频的处理已不能有较好效果.讨论研究目前针对HEVC正交变换提出的变换方法,包括基于模式的方向变换MDDT、自适应离散余弦/正弦变换(DCT/DST)、旋转变换(ROT)、IDCT修剪和变换跳过模式(TSM)等方法.实验结果显示了上述几种方法在比特率降低、编码时间缩短、软硬件实现复杂度降低和客观视频质量等方面的改进.最后,提出了对HEVC正交变换的进一步研究方向.%HEVC will be the newest international video coding standard. Its goal is to achieve 50% bitrates deceasing than H. 264/AVC and keeping the same video quality at the same time. Similar to the H. 264/AVC standard, the residual signals is transformed to focus the energy. However, the transform methods of H. 264/AVC can not perform well for higher resolution videos. In this paper, several novel orthogonal transform methods, including Mode-Dependent Directional Transform (MDDT) , adaptive DCT/DST selection, Rotational Transform (ROT), IDCT pruning and Transform skip mode, are studied. The simulation result shows that thesemethods outperforms the existing methods in one of the norms, including bitrates saving, encoding time saving, computation complexity and objective video pictures quality. Finally, the future research direction is proposed on orthogonal transform for the emerging HEVC video coding standard.【总页数】6页(P1-5,22)【作者】刘梅锋;陆玲【作者单位】东华理工大学机械与电子工程学院,江西抚州344000;东华理工大学机械与电子工程学院,江西抚州344000【正文语种】中文【中图分类】TN919.8【相关文献】1.新一代视频编码标准HEVC专利申请分析 [J], 杨哲2.新一代视频编码标准HEVC帧间预测插值滤波技术 [J], 吴笛;任李3.新一代视频编码标准HEVC帧间预测插值滤波技术 [J], 吴笛;任李4.新一代视频编码标准HEVC的关键算法研究 [J], 杨宝峰5.新一代视频编码标准HEVC帧间预测插值滤波技术 [J], 吴笛;任李;因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

分布式视频编码技术研究


该码率与图 l 所示编码条件下的码率相同。S p n li — ea Wo 编码理论说明仅在解码端利用 x和 Y之间相关 f l 性的情况下( 单独编码 一 联合解码) 系统无损压缩 的 , 最低码率与传统编码方案的码率相同( 联合编码 一 联
3 分 布式视 频编码 中 的关键技 术
对于视 频 压 缩 , V 是 一 种 全 新 的 框 架 。其 中 DC
式 中: ( Y)H Y x 是两个信源 x和 Y之间 H xI 、 ( I )
的条 件熵 。 2 2 Wye —Zv有损 分布式 编码 理论 . nr i
S p n wo 理论针对于信源的无损压缩编码 , li — l ea f 18 32
虽然 S p n— l理论早 在 2 l i Wo ea f 0世纪 7 0年代就
已提 出 , 由于缺 少具体 的实现方 法 , 导致分 布式 编码 的
发展较为缓慢。实际上,l i W l编码与信道编 S p n— o ea f 码存在着天然的内在联系 , 即可使用系统信道编码来 生成校验位。解码端联合校验位 x和边信息 Y, 执行 纠错解 码 。如 果 x与 Y 非常 相 似 则 只需 要 传 输 少 许 校验位和少量辅助信息 , 实现高效压缩。需要强调 的
编码, 从而导致编码器的运算复杂度是解码器的 5至 1 0倍以上 , 不能适用于误码率 高、 前端设备资源受 限 的无线网络环境 。为了解决这个 问题 , 国内外学者提 出了全新的视频压缩方法 : 分布式视频编码 ( ir u Dsi . tb
码端转移到解码端。分布式视频编码代表 了和传统视 频编码截然相反的思路。总体而言, 分布式视频编码 有 4个主要特点 :1 低复杂度的编码、 () 高复杂度的解

基于H.264的视频编码技术研究


码原理及 关键技术,引入 C U和 G U并行的编码框架,能有效地提 高 H. 4的编码 速度 . P P 2 6
关键词: .6 ;图形处理 器:并行算法 H2 4
中图 分 类 号 : P 1. T 3 74 文献 标 识 码 : A 文 章 编 号 : 625 9 (0 0 .020 17 .2 82 1)20 4 .3
Vo .4 N0 2 1 2 . J n. 0 1 u 2 1
基 于 H.6 2 4的视 频 编 码 技 术研 究
赵 海 国
( 湖南理工学院 数学学院,湖南 岳阳 4 4 0 ) 10 6
摘 要:H. 4标准是 目前 压缩 比率最 高的视频压 缩标准, 其计 算复杂度 高,编码效率较低. 文研 究了 H.6 的编 2 6 但 本 2 4
Re e r h 0 Vi e di c s a c n d o Co ng Te hno o y Ba e n H . 6 lg s d0 2 4
ZHAO ig o Ha. u
( ol e f te t sH nnIs tto S i c dT cn l y Y ea g 10 6 C ia C lg Ma mai , u a tue f c n e n eh oo , u y 4 0 , hn ) e o h c ni e a g n 4
作者简介: 赵海国(90 ,女,湖南邵阳人, 18一) 湖南理工学院数学学院讲师.主要研究方向: 计算机软件开发
得研 究的 问题 .
1 2 4视 频压 缩 的编 码 原 理 6 H.
H. 4是在 MP G- 技术 的基 础 2 6 E 4
之 上 建 立 起 来 的 【 ,其 编 解 码 流 程 2 J 主 要包 括 5个 部 分 :帧 间和 帧 内预
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高性能视频帧内编码技术研究
高性能视频帧内编码技术研究
摘要:
随着现代社会对于高质量视频的需求不断增加,视频帧内编码技术成为提高视频压缩性能和图像质量的重要手段之一。

本文将介绍高性能视频帧内编码技术的研究,并探讨其应用和发展前景。

一、引言
近年来,随着移动互联网和高清智能终端设备的迅速普及,人们对高质量视频的需求不断增加。

而高性能视频帧内编码技术作为视频压缩的核心技术之一,在提高视频压缩比和图像质量方面发挥着重要作用。

因此,对高性能视频帧内编码技术进行深入研究具有重要的意义。

二、高性能视频帧内编码技术概述
帧内编码技术是一种将视频帧按照时间顺序依次压缩的编码方法,与帧间编码和场间编码相对应。

其中,高性能视频帧内编码技术主要包括以下几个关键环节:
1. 变换与量化:通过对视频帧进行变换和量化处理,将相关信息集中表示,从而减少冗余信息。

2. 熵编码:通过对变换量化后的数据进行熵编码,利用更符合实际数据统计特性的编码方式进行压缩。

3. 预测与编码:通过对视频帧的空间和时间预测,从已经编码的帧中提取信息并减少编码量。

三、高性能视频帧内编码技术的应用
高性能视频帧内编码技术在多个领域有着广泛的应用,以下列举几个典型的应用场景:
1. 视频通信:例如视频会议、远程教育和远程医疗等领域,高性能视频帧内编码技术可以利用其高压缩比和图像质量优势,提供更流畅清晰的视频通信服务。

2. 视频存储:对于需要大量视频存储空间的场景,高性
能视频帧内编码技术可以大幅减小视频文件大小,提高存储效率。

3. 视频流媒体:在网络直播和点播的场景中,高性能视
频帧内编码技术可以提供较低的延迟和更稳定的传输质量。

四、高性能视频帧内编码技术的发展前景
随着硬件设备的不断升级和压缩算法的不断优化,高性能视频帧内编码技术有着广阔的发展前景。

未来,高性能视频帧内编码技术有望在以下几个方面取得突破:
1. 视频压缩性能进一步提升:通过提高变换与量化算法、熵编码算法以及预测与编码算法的效率,可以进一步提高视频帧内编码的压缩性能。

2. 视频图像质量改进:通过改进变换与量化方法,优化
图像细节保留和噪声控制等关键方面,可以进一步提升视频的视觉质量。

3. 跨平台兼容性提高:为了满足不同终端设备对视频的
播放需求,高性能视频帧内编码技术需要进一步加强对不同操作系统和播放平台的兼容性,以实现更广泛的应用。

结论
高性能视频帧内编码技术在当前视频压缩领域有着重要的应用价值和发展前景。

通过不断优化算法和提升硬件设备能力,将能够进一步提高视频压缩性能和图像质量,并在视频通信、视频存储和视频流媒体等领域发挥重要作用。

未来,高性能视频帧内编码技术的研究将继续深入,并带来更多创新和突破
综上所述,高性能视频帧内编码技术在网络直播和点播场景中具有重要的应用价值。

它能够提供较低的延迟和更稳定的传输质量,使得用户能够更流畅地观看视频内容。

随着硬件设备的升级和算法的优化,高性能视频帧内编码技术有着广阔的发展前景。

未来,它有望在视频压缩性能、视频图像质量和跨平台兼容性等方面取得突破,进一步提高视频压缩效率和视觉质量,并在视频通信、存储和流媒体等领域发挥重要作用。

高性能视频帧内编码技术的研究将继续深入,并带来更多创新和突破。

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