AVS編碼器的模式判決優化1094046秉銘DGS35-5L400120

DGS35-5L400120視頻編碼被國外標準壟斷的困境,我國發展出AVS標準,該標準初步達到*技術水平。目前開源XAVS編碼器對高清編碼的支持很不到位,本文對該編碼器進行多方面優化,致力于在視頻質量只有很小下降的基礎上提升編碼速率,為高清編碼提供條件。本文首先對AVS標準進行理論研究,著重對比AVS和H.264的標準異同與性能差異,同時分模塊對AVS編碼器進行簡要介紹,為編碼器優化奠定基礎。為了在視頻編碼過程中充分利用多核處理器的性能,本文引入并行編程的概念,并通過Amdahl定律對多核并行編碼的加速性能進行分析。本文第三部分針對XAVS編碼器實現優化,著重提升編碼速率。由于模式判決在編碼時間中所占比例達70%左右,而其中運動估計模塊又耗時,因此本文先對XAVS中默認的UMHS運動估計算法進行多方面優化,著重減少搜索點的數目與搜索步驟。經測試優化算法在PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)下降不超過0.1dB、編碼碼率上升幅度不大于0.5%的前提下,編碼幀率有12%到19%的提升。由于SKIP模式提前判決對于提升編碼速率具有重要意義,本文引入基于HVS(Human Visual System)的SKIP判決算法,通過對宏塊的亮度、對比度、方差等參數進行建模,使用新的SKIP判決模型,避免以往SKIP判決中復雜的運動搜索步驟。通過測試分析,加入新判決算法后在編碼質量下降輕微的基礎上,SKIP判決比例平均上升了57%,編碼幀率大約提升9%。將優化的運動估計和SKIP判決算法合并到模式判決模塊,經測試編碼幀率平均提升約21%。本文第四部分在XAVS編碼器中引入多核并行編碼,通過對編碼器并行加速性能的對比分析,發現并行編碼時普遍存在運算量分布不平衡的問題。本文采用提前預測編碼模式的思路,在編碼之前對視頻幀的運算復雜度進行預判,為每個編碼線程分配大致相同的運算量,進而實現并行編碼器的負載均衡,改善并行加速性能。在不同核心處理器上的測試表明,加入這些優化使XAVS編碼器的編碼幀率相對普通并行編碼提升幅度在20%左右,并行加速比例可超過3.6倍,同時編碼碼率上升一般控制在1%以內,而PSNR下降不超過0.35dB。

 1093911    DFS60I-BBAK10000                                            
1094003    AFM60I-BEAL262244                                           
1094023    AFS60B-THAK016384                                           
1094024    DBS60E-THFQD1024                                            
1094025    DBS36E-BAGJ02000                                            
1094030    DFS60B-S1EM01200                                            
1094036    DFS60B-S4EK03000                                            
1094046    DGS35-5L400120                                              
1094054    DBS60E-BGEAD1024                                            
1094055    DBS60E-TJFCD1024                                            
1094064    DFS60B-BHCB08192                                            
1094066    BTF13-A1KM20S01                                             
1094067    DUV60E-32KCHACA                                             
1094068    DUV60E-32KFHACA                                             
1094086    DBS60E-S4EC00060                                            
1094088    DBS60E-BGFJD1024                                            
1094089    DBS60E-S4AC03600                                            
1094110    AFM60E-BBAM004096                                           
1094112    DFS60B-S4WA00006                                            
1094116    DFS60I-S4AC01024                                            
1094141    AFS60B-BDAA004096                                           
1094172    DBS36E-S3EN01024                                            
1094187    DBS60E-TDFJD1024                                            
1094203    DFS60B-TGEK01000                                            
1094275    AHM36B-S4AJ010X12                                           
1094276    DFS60B-BGEK00512                                            
1094277    DFS60A-S4CL20480                                            
1094280    DBS60E-TJFA00360                                            
1094282    DBS60E-BEFP00100

AVS編碼器的模式判決優化1094046秉銘DGS35-5L400120

DGS35-5L400120聯播技術雖然能夠解決機頂盒間的兼容性問題,但帶寬有限,不能支持大量的多節目聯播,限制了頻道高清化發展。HEVC的擴展版本高效可伸縮視頻編碼SHVC(HEVC Scalability Extension)可以通過External Means的方式向基本層提供非HEVC的視頻流,但是標準中沒有提及對MPEG-2的支持,無法解決現在有線數字電視的兼容性問題。為了適應視頻終端設備的多樣性,同時盡可能的減少帶寬占用,本文對SHVC做了擴展,設計了基本層支持MPEG-2,增強層支持HEVC的可伸縮視頻編碼和解碼框架,且在基本層擴展設計的基礎上,提出兩種解決方案降低視頻編碼計算復雜度。

 1094285    DBS60E-TDCNA1024                                            
1094288    DFS60B-TANK01024                                            
1094293    SFS60-HPKB0K02                                              
1094300    AFS60B-TEAC016384                                           
1094335    SFS60-HLKB2K02                                              
1094371    DFS60B-BEAZ00S01                                            
1094372    DBS60E-RDFN00100                                            
1094415    DFS60E-S4CN02048                                            
1094420    DFS60A-TDCA25000                                            
1094422    DFS60B-TGEC01024                                            
1094426    DFS60A-S4EA00180                                            
1094443    DBS60B-S4HA00S88                                            
1094483    TMS88D-PCI360                                               
1094485    TMM88D-PCI090                                               
1094486    TMS88D-PJI360                                               
1094487    DBS60E-B4FC01024                                            
1094488    TMM88D-PJI090                                               
1094491    DBS60E-B4FA01024                                            
1094492    DBS36E-BBGK00400                                            
1094511    DFS60A-BHEM01024                                            
1094512    DBS60E-S4FJ05000                                            
1094519    DFS60B-BBAZ00S01                                            
1094590    AFM60A-BHPC262144                                           
1094594    EES37-0KF0A0S01                                             
1094595    EEM37-0KF0A0S01                                             
1094596    DUS60E-TGKK0AEA                                             
1094602    DBV50E-22CQA2500                                            
1094612    AFS60E-S1AC001024                                           
1094613    AFS60E-BBAC001024                                           
1094614    AFS60E-TBAC001024                                           
1094616    DBS60E-TDEL01000                                            
1094639    AFS60E-S1AA002048                                           
1094651    DBS60E-S1FA01024                                            
1094652    DBS60E-S1FA01000                                            
1094724    DFS60B-BHEC00004                                            
1094726    DBS60I-BGAM01024                                            
1094727    DBS50E-S5GK02000                                            
1094737    DFS60B-BEVA01024                                            
1094775    AFM60A-BZNB000S14                                           
1094777    AFS60B-S4AZ000S12                                           
1094794    DBS60E-TBEK01024                                            
1094795    DBS60E-TJECD1000                                            
1094796    AFS60A-BJIB262144    

種方案提出自適應運動估計搜索范圍的方法,解決運動估計計算量大的問題；另一種方案通過建立快速模式選擇模型,解決增強層預測單元(Prediction Unit,PU)模式選擇復雜度高的問題。通過減小運動估計的搜索范圍值能有效降低整個運動估計過程的計算復雜度。根據基本層和增強層運動估計采用的關鍵技術,將基本層的運動矢量映射到增強層,利用映射后的結果,自適應調整增強層運動估計的搜索范圍。自適應搜索范圍減少了搜索點的個數,降低了運動估計的計算復雜度。快速模式劃分模型以基本層的屬性值為輸入,增強層PU的劃分模式為輸出,用于提前判斷增強層大部分PU的劃分模式,避免計算所有劃分模式代價。快速模式選擇模型的建立使用了機器學習中的決策樹分類算法,機器學習技術的使用能夠提高預測的準確率。使用提出的模型計算PU的劃分模式與采用傳統方式相比,能明顯減少計算,且劃分模式結果有很高的。本文的研究主要應用在標準換代過渡期,為加快視頻終端設備的更新提供理論依據,促進數字電視的進一步發展。