适用于4K分辨率视频的HEVC帧内编码快速算法

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适用于4K分辨率视频的HEVC帧内编码快速算法

作者：曾飞洋郎文辉贾尚柱

来源：《电脑知识与技术》2017年第08期

摘要：HEVC作为H.264视频编码标准的替代者，它以更高的编码复杂度来获得更高的编码性能。针对HEVC帧内编码计算复杂度高的问题，本文提出了一种HEVC帧内编码快速算法。其思想是通过计算灰度共生矩阵特征因子来衡量当前编码块的纹理复杂度，并对帧内编码块尺寸划分进行快速决策。当相邻编码块复杂度极为接近时，让当前编码块划分方式向已编码块靠拢。实验采用全帧内模式配置对4K分辨率视频进行编码。结果表明，该算法与HM-16.0相比，编码质量基本不变，编码时间平均减少64%。

关键词：HEVC；帧内快速编码；CU划分；GLCM；4K超高清

中图分类号：TP37 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）08-0180-03

1概述

随着终端硬件设备的改良以及4G网络的普及，人们对视频分辨率和质量的需求不断提高，4K、8K分辨率的视频已经在部分领域投入应用，超高清视频需求的扩大势必带来视频压缩技术上的革新。视频编码联合工作组Joint Collaborative Teamon Video Coding（JCT-VC）在2013年1月正式发布了最新的视频编码标准HUgh Efficiency Video Coding（HEVC），作为H.264/AVC标准的替代者，HEVC在同等视频质量下码率比H.264/AVC减少一半。为了达到更高的编码性能，HEVC采用了更为灵活的分块结构，提出了基于四叉树结构的编码单元递归划分技术和多角度帧内预测模式选择技术。为了寻找最优的CU划分方式，HEVC引入了编码单元（CU）、预测单元（PU）和变换单元（TU）3个基本单元，递归遍历所有可能的CU划分方式，根据率失真（RD）代价（RDCOST）判决编码块的划分及进行最优预测模式的选择。新技术的应用，使HEVC能够更加灵活和精细的进行预测、变换和编码，使得压缩编码

后的效果更能符合视频图像本身的特性。

然而，HEVC编码性能的显著提升是以计算复杂度的提高为代价的。与H.264/AVC相

比，在同等应用条件和视频质量下采用HEVC进行编码的时间将会增加几倍甚至十几倍，这

显然无法满足实时编码的需求。其中，搜索编码树单元中的最优四叉树结构使得编码过程变得尤为复杂。为此，部分学者提出了HEVC帧内CU快速划分算法。对HEVC帧内CU划分算法进行改进的现有方法主要包括利用视频图像本身纹理特性或标准编码分割统计特性来进行CU 递归分割的提前终止或跳过。然而，前者侧重于对当前编码块的纹理特性分析，却忽视了纹理复杂度相似的相邻块在块划分方式间的相似性。后者根据统计特性来确定CU深度范围，却忽视了纹理复杂度相似的相邻块在预测模式间的关联性。在已有优化算法的基础上，本文提出了