文档介绍：浙江大学
硕士学位论文
Baseline解码器的优化设计
姓名:雷东壁
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:唐慧明
20050201
浙江大学硕士学位论文
摘要
是目前国际上最新的视频压缩编解码标准,由和
共同建立的联合视频小组于年月定稿。尽管与
先前的视频编码标准一样是通过基于块的运动补偿和基于变换的空编码框架实现
压缩机理,它的新增特性和功能还是带来了更高的编码效率。但是,这些新的特性
和功能在编码和解码端都引入了额外的复杂度。这些额外的计算复杂度严重影响了
基于的商用视频解决方案的开发成本。所以,对算法和实现
的优化是很有现实意义的。
本文主要关注解码器视频层的实现与优化。通过分析解码
器的复杂度,得到比较耗时的函数、子函数的统计以及它们在解码过程中所占的比
例,针对这些影响解码速度的瓶颈部分,提出并实现了不同层次的优化策略,最后,
在通用上对优化前后的解码器进行测试,验证优化的效率。我们的工作是基于
的参考软件版本进行的,主要集中在以下几个方面内存分配的优化和
对图像边界以外像素的扩充宏块解码模块框架的分解和重新设计使用
函数集直接输出图像在保证质量的前提下简化了去块滤波的算法对亚像素插值
和反变换操作用代码优化提高效率。最终得到了一个基于的高效
解码器。
另外,我们介绍了嵌入视频解码芯片的接口的设计方法。用
在开发验证了与控制芯片配合的接口电路,分别是芯片
控制器和芯片模式的外部逻辑部分。
关键词,视频压缩,解码器,优化,去块滤波器,
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第一章绪论
信息时代的重要特征是信息的数字化,数字化的信息带来了“信息爆炸”。多媒体
数字计算机系统,面临的是数值、文字、语言、音乐、图形、动画、静止图像和运动
视频等多种媒体承载的由模拟量转化成数字量信息的存储和传输的问题。数字化了的
视频和音频信号,尤其是视频信号,其数据量之大是非常惊人的。庞大的数据量,无
疑给存储器的存储容量、通信干线的信道传输率以及计算机的运算速度都带来了极大
的困难,是多媒体技术发展的瓶颈。解决这一问题的办法,单纯用扩大存储器容量、
提升通信干线的传输率是不现实的,数据压缩技术才是行之有效的方法。通过数据压
缩手段把视频信息数据量降下来,以压缩形式存储和传输,既节约了存储空间,又提
高了通信干线的传输效率,同时也使计算机能实时处理视频信息。自年编
码理论被提出之后,视频数据压缩编码技术日趋成熟,己发展出了预测编码、变换编
码、嫡编码以及将这些基于统计的压缩技术联合起来使用的混合编码技术等,另外
还有基于对象、基于语义等高层压缩编码方法,使高效的视频数据压缩成为了现实。
视频编解码的应用范围非常广泛,从视频监控、数字电视、多媒体娱乐到各种移
动设备,已经深入到了人们日常生活的各个方面。而将压缩编码过的视频数据解码再
现,是整个视频信息处理的最后一个环节,也是与各种用户联系最紧密的部分。因此,
对视频解码器的研究是很有现实意义的。视频编解码解决方案有多种形式,本文主要
关注于基于的视频软解码器的优化实现,结构如下首先,介绍视频压缩的基本原
理和视频编解码标准的发展情况,尤其是的发展然后分析
解码器的工作流程,对其做复杂性分析,找出解码器中耗时比较大的部分接着
给出优化的思路,并通过对程序的修改实现它最后比较优化前后的实验数据,检验
优化的效果并提出未来的工作方向。
视频压缩技术的基本原理
视频数据压缩的机理来源于两个方面一是视频信号中存在大量冗余度可供压
缩,并且这种冗余度在解压缩后可以无失真地恢复二是利用人眼的视觉特性,在不
被主观视觉觉察的容限内,通过减少表示信号的精度,以一定的客观失真换取数据压
缩
视频信号的冗余度存在于结构和统计两方面。结构上的冗余度表现为很强的空间
帧内和时间帧间相关性。统计测量证实了视频信号在相邻像素间、相邻行间、
相邻帧间存在的这种强相关性。视频信号统计上的冗余度来源于被编码信号概率密度
分布的不均匀。例如,在预测编码系统中,需要编码传输的是预测误差信号,它是当
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前待传像素样值与它的预测值间的差分信号预测值是通过在该像素之前己经传出的
它的几个邻近像素值预测得到的由于视频信号相邻像素间相关性很强,在大部分时
间内预测得都很准,所以预测误差很小,并且,预测误差高度集中在附近。这种不
均匀的概率分布对采用变字长编码压缩码率极为有利。
充分利用人眼的视觉特性,挖掘潜力,是实现码率压缩的第二个途径。人眼对图
像的细节分辨率