HEVC快速畫面間預測模式決策演算法之探討

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姓名

吳姿函(Tzu-han Wu) 查詢紙本館藏

畢業系所

通訊工程學系

論文名稱

HEVC快速畫面間預測模式決策演算法之探討
(A Fast Inter-mode Decision Algorithm for HEVC)

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摘要(中)

由於現在多媒體影音設備的推陳出新，對於影像品質的需求也不斷增加，目前仍為主流的視訊壓縮標準H.264/AVC已不敷使用，新一代的視訊壓縮標準HEVC已逐漸崛起。HEVC雖然擁有更佳的編碼效能及壓縮率，但比起以往的視訊壓縮標準，其編碼複雜度同時也增加了不少，因此本篇論文提出HEVC快速畫面間預測模式決策演算法，利用零區塊個數及分佈情形，在CU/PU中提前偵測區塊模式機率分佈，來簡化其區塊模式，以及在TU中提前偵測區塊大小機率分佈來簡化其區塊運算複雜度，最後再結合CU/PU和TU之快速區塊決策演算法，來達到加速編碼時間之目的。從實驗結果顯示，我們所提出的演算法可使整體編碼時間平均節省了62.22%，且影像品質失真範圍在可接受的範圍內。

摘要(英)

Multimedia devices are weeding out the old and bringing forth the new constantly, so the demand for image quality are increasing. The common used video compression standard H.264/AVC was inadequate, a new generation of video compression standard HEVC is substantially improving H.264. HEVC has improved video quality and compression ratio, but the coding complexity also increases a lot. In this thesis, we proposed a fast inter-mode decision algorithm for HEVC, we utilize the number of zero-blocks and distribution in CU / PU to simplify the mode by detecting the probability distribution mode earlier, and to simplify the computational complexity by detecting TU size probability distributions. Finally, we combine two algorithms to achieve the purpose of accelerating the encoding procedure. According to the experimental results, our proposed algorithm can achieve 62.22% of time saving on average while maintaining coding performance.

關鍵字(中)

★ HEVC
★ 零區塊
★ 整數離散餘弦轉換
★ 畫面間預測
★ PU之區塊模式決策
★ TU之大小決策

關鍵字(英)

論文目次

第一章緒論 1
1.1 高效率視訊編碼簡介 1
1.2 高效率視訊編碼架構 1
1.2.1 編碼單位 (Coding Unit ,CU) 2
1.2.2 預測單位 (Prediction Unit , PU) 3
1.2.3 轉換單位 (Transform Unit ,TU) 4
1.3 研究動機與目的 5
1.4 論文架構 5
第二章 CU/PU在畫面間預測之模式決策快速演算法 6
2.1 畫面間預測 6
2.1.1 進階型移動向量預測 (Advanced motion vector prediction, AMVP) 6
2.1.2 移動估測 (motion estimation, ME) 8
2.1.3 可變區塊大小 (variable block size) 10
2.1.4 非整數點移動估測 (fractional motion estimation) 10
2.1.5 多幅參考畫面 (multi-reference frame) 10
2.2零區塊介紹 11
2.3各層CU中PU之快速區塊模式決策演算法 14
2.3.1 各層CU中PU之區塊模式統計特性 14
2.3.2 CU0中PU之區塊模式決策及效能 19
2.3.3 CU1中PU之區塊模式決策及效能 28
2.3.4 CU2中PU之區塊模式決策及效能 31
2.3.5 CU3中PU之區塊模式決策及效能 34
2.4 CU中PU之快速區塊模式決策流程及效能分析 39
第三章 TU之快速大小決策演算法 44
3.1 各種CU中TU之快速大小決策演算法 44
3.1.1 CU0中TU之大小決策及效能 44
3.1.2 CU1中TU之大小決策及效能 50
3.1.3 CU2中TU之大小決策及效能 53
3.1.4 CU3中TU之大小決策及效能 56
3.2 CU中TU之快速大小決策流程及效能分析 60
3.3 結合CU/PU和TU之快速區塊模式決策演算法 65
第四章結論及未來展望 72
參考文獻 73

參考文獻

[1] G. J. Sullivan, P. Topiwala, and A. Luthra, “The H.264/AVC Advanced Video Coding Standard: Overview and Introduction to the Fidelity Range Extensions,” in SPIE Conference on Applications of Digital Image Processing, Aug. 2004.
[2] Gary J. Sullivan, Jens-Rainer Ohm, Woo-Jin Han,and Thomas Wiegand, ”Overview of the High Efficiency Video Coding (HEVC) Standard,”IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, vol. 22, pp.1649-1668, Dec. 2012.
[3] K. McCann,B. Bross, W.J. Han, I.K. Kim, K. Sugimoto, and G. J. Sullivan,”High Efficiency Video Coding (HEVC) Test Model 10 (HM10) Encoder Description,” JCTVC-L1002_v3, Geneva,CH, Jan. 2013.
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http://mpegsrc.ee.nctu.edu.tw/mpegTalk/MPEGstatus20110826_all.pdf
[6] 改進的EPZS運動估計算法研究，任彧、谢天道，杭州電子科技大學軟件與智能技術研究所，2011.
[7] Iain E.G. Richardson, “H.264 and MPEG-4 Video Compression: Video Coding for Next Generation Multimedia,” John Wiley & Sons Ltd , Aug. 2003.
[8] Y.M. Lee and Y.Lin, “Zero-block mode decision algorithm for H.264/AVC,”IEEE Transactions on Image Processing, vol. 18, pp. 524-533, Mar. 2009.
[9] Y. M. Lee and Y. Lin, “An improved zero-block mode decision algorithm for H.264/AVC,” Proceeding of IEEE International Conference on Image Processing (ICIP), vol. 5, pp. V-293-V-296, Oct. 2007.
[10] W. Y. Chiu, Y. M. Lee and Y. Lin, “Efficient zero-block mode decision algorithm for High bit-rate coding in H.264/AVC,” Proceedings of IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), vol. 3, pp. 4189-4192, May 2010.
[11] JCT-VC HEVC Reference Software Version HM-6.1rc1, available online at http://hevc.hhi.fraunhofer.de/svn/svn_HEVCSoftware/tags/HM-6.1rc1/

指導教授

林銀議

審核日期

2013-7-22

推文