一种多色度格式级联编码的AVS2全色度图像编码算法

在我国最新的第二代数字音视频编解码算法标准(AVS2)的基础上,提出了一种多色度格式级联编码(MCFCC)的全色度(4:4:4采样格式)图像编码算法。MCFCC算法首先对4:4:4采样格式的图像进行色度下采样转换成4:2:0采样格式的图像,然后进行4:2:0采样格式的帧内预测、变换、量化、反量化、反变换、熵编码和在率—失真最优化过程中使用带权重的4:4:4采样格式的失真计算方案,最后将其上采样为4:4:4采样格式的预测补偿图像并采用4:4:4采样格式的环内滤波补偿算法。实验结果表明:对于全色度自然图像,MCFCC算法在低编码复杂度和低实现成本(完全复用4:2:0编解码模块)的前提下,综合编码效率进一步提高。

AVS2标准及未来展望

概要介绍了AVS2国家标准《信息技术高效多媒体编码》系统、视频、音频三个部分,分析了AVS2与AVS1以及AVC/H.264和HEVC/H.265在编码效率上的对比,具体阐释了帧结构、块结构、帧内预测、帧间预测、变换、熵编码、环路滤波等为AVS2带来的编码增益。介绍了AVS2的特色功能——场景视频编码的概念、思路及优势。最后展望了AVS3云媒体编码标准。

AVS2视频编码关键技术

为了满足高分辨率的编码需求,进一步提升压缩效率,AVS工作组制定了面向超高清应用的新一代视频编码标准AVS2。本文介绍了AVS2视频编码在预测、变换、滤波等各个模块的关键技术,分析了AVS2与H.264/AVC和HEVC在编码效率上的对比。

一种快速的AVS2屏幕混合内容帧内编码算法

屏幕混合内容编码是云计算、远程桌面等应用的关键技术,目前我国第二代数字音视频编解码技术标准的屏幕与混合内容扩展版(AVS2 SMCC)标准正在制定和完善中。其中AVS2 SMCC工作草案的帧内编码采用了33种预测模式来提高编码效率。本文针对典型的屏幕混合内容的特点,提出了一种快速的帧内编码算法。实验结果表明,对于AVS2 SMCC标准测试序列中的移动文本和图形类别序列,提出的算法和AVS2 SMCC的参考软件RMD1.0相比,在全帧内配置下,Y、U、V分量的平均BD-rate分别是0.11%、-0.26%、-0.13%,但是平均编码时间减少至78.46%。

基于多时-空相关的AVS2快速帧间预测算法

针对新一代视频标准AVS2引进四叉树分割、多参考帧等技术而带来的帧间预测复杂度增加的问题,提出一种基于多时-空相关的快速帧间预测算法。该算法利用上下层相邻编码单元(Coding Unit,CU)和空时域相邻CU在预测模式选择上的相关性,计算当前CU的模式复杂度,根据复杂度为当前CU分配合适的候选预测模式;同时利用相邻预测单元(Prediction Unit,PU)在参考帧选择上的相关性,计算当前PU的参考帧索引,根据索引为当前PU分配合适的候选参考帧。实验表明,该算法在BD-Rate(Bjontegaard delta bit rate)增加1.22%,BD-PSNR(Bjontegaard delta peak signal-to-noise rate)降低0.04 d B的前提下,平均减少47.54%的编码时间。

AVS2帧内预测模式快速选择算法

AVS2是我国新一代具有自主知识产权的视频编码标准,相比于同代国际标准HEVC在压缩效率上基本相当,而比上一代国标AVS在压缩效率上提升了一倍左右。然而随着压缩效率的大幅度提升,其编码复杂度也急剧增加,例如复杂的块划分,更多的预测模式等。为提升编码速度,使其适用于实时应用,提出一种快速帧内模式选择的算法,一方面通过对各帧内模式的利用率分析,避免了RMD(Rough Mode Decision)野蛮遍历各种模式;另一方面,通过先验知识构成终止RDO(Rate-Distortion Optimized)条件,且根据纹理估计进一步优化其终止条件,可有效提高RDO的效率。实验结果表明,在图像质量几乎不下降的前提下,优化后的RMD模式命中率高达98%,全Ⅰ帧编码BD-Rate大约增加0.96%,而编码时间节省了约34%,大幅提升了AVS2帧内编码的速度。

AVS2帧间预测模式快速判决方法

新一代国家自主音视频编码标准AVS2已制定完成,相对于上一代标准其具有更高的编码效率,但同时编码复杂度大幅度增加。为了降低编码器的编码复杂度以达到实时应用性能,针对编码单元的预测单元划分进行深入研究,提出了一种帧间预测模式快速判决方法,该方法利用编码单元时域与空域的信息再结合编码单元的纹理信息来预测其划分方式,从而在帧间编码过程中避免遍历所有划分模式。实验表明,该算法可以使编码时间平均下降38%,并且对编码效率影响很小。

AVS2快速帧内模式决策VLSI结构设计与实现

AVS2是由中国数字音视频编解码技术标准工作组独立提出的一种视频编码标准。帧内编码是AVS2的关键技术之一。在帧内编码中,AVS2采取了33种帧内预测模式,使得编码性能显著提高,但是计算复杂度急剧增加。通常,针对CPU平台的软件编码器的快速算法研究一般直接考虑算法本身的复杂度,但针对硬件编码器产品的快速算法研究同时还需要考虑到数据依赖性等问题。有效的帧内模式决策算法一直在被不断的研究和优化中,目前国际上针对国际标准如H.265/HEVC等编码器产品的帧内快速算法研究已经比较成熟,而针对我国自主视频编码标准AVS2产品的有效帧内快速算法很少,特别是针对AVS2的硬件编码器帧内模式决策快速算法几乎没有,这显然不利于AVS2编码器的应用和推广,可见对AVS2帧内快速模式决策算法的研究非常必要。基于算法;的提出,本文提出了面向VLSI的帧内预测模块的微结构设计。为了满足300MHz时钟频率下对1920×1080@60fps的吞吐率要求,本文采用了两套并行电路进行设计。一套单独完成256个4×4尺寸PU的预测(LCU级),另一套串行完成其他尺寸精简后的预测电路。通过Vivado HLS综合报告分析,仅使用Xilinx FPGA XC7K325T 900开发板28%的LUT、3%的FF及1%的BPRAM便达到了设计要求。

一种AVS2变换块算术编码优化方法

在H.264、AVS2和HEVC等视频编码标准都通过算术编码将编码信息转换为码流。但是在编码过程中需要不断地通过算术编码获得准确的比特数从而计算率失真代价,严重影响了编码速度。为了降低视频编码过程中在算术编码模块巨大的时间消耗,针对AVS2中变换块编码进行优化,通过多种方法从三个角度分别对变换单元中形成的比特数进行估计,从而取代这一部分的算术编码过程,大大节省了在算术编码模块的开销,在很小的率失真代价损失的基础上,对算术编码模块的时间节省平均达到70%。

Overview of the Second Generation AVS Video Coding Standard(AVS2)

AVS2 is a new generation video coding standard developed by the AVS working group. Compared with the first generation AVS video coding standard, known as AVS1, AVS2 significantly improves coding performance by using many new coding technologies, e.g., adaptive block partition and two level transform coding. Moreover, for scene video, e.g. surveillance video and conference vid?eo, AVS2 provided a background picture modeling scheme to achieve more accurate prediction, which can also make object detec?tion and tracking in surveillance video coding more flexible. Experimental results show that AVS2 is competitive with High Effi?ciency Video Coding (HEVC) in terms of performance. Especially for scene video, AVS2 can achieve 39% bit rate saving over HEVC.

Introduction to AVS2 Scene Video Coding Techniques

The second generation Audio Video Coding Standard (AVS2) is the most recent video coding standard. By introducing several new coding techniques, AVS2 can provide more efficient compression for scene videos such as surveillance videos, conference videos, etc. Due to the limited scenes, scene videos have great redundancy especially in background region. The new scene video coding techniques applied in AVS2 mainly focus on reducing redundancy in order to achieve higher compression. This paper introduces several important AVS2 scene video coding techniques. Experimental results show that with scene video coding tools, AVS2 can save nearly 40%BD?rate (Bj?ntegaard?Delta bit?rate) on scene videos.

基于Android的AVS2视频播放器的设计与实现

为了在Android上实现AVS格式视频播放,根据现有的Window下C语言源代码,移植并开发了一款基于Android的AVS2视频播放器。并对该播放器的系统架构、解码模块以及移植方法进行了具体的阐述。该播放器在不同配置的Android机上进行测试,结果表明其可以满足用户对于本地AVS视频播放的需求,具有一定的市场前景。

面向AVS2的多参考帧快速选择算法

多参考帧运动估计是帧间预测中的一项重要技术,在显著提高编码效率的同时,会大幅提升运算复杂度。在分析AVS2的多参考帧判决过程中发现,缓冲区中各参考帧被选为最佳参考帧的概率分布与相邻PU具有强相关性。因此,提出了一种快速选择算法,根据距当前帧的距离,将缓冲区中的参考帧分为两个区间,选择性地使用不同区间中的参考帧,利用空域相关性和参考帧的概率分布动态调整参考帧遍历顺序,同时根据相关阈值提前终止参考帧选择。实验表明,该算法在保证压缩效率基本不变的情况下,可平均减少41%的编码时间。

一种快速AVS2帧内预测算法

针对目前AVS2帧内预测编码模式的选择和计算过程相对复杂的问题,提出了一种基于零系数块和底层角度判决的AVS2帧内预测算法。该算法先判断当前子块是否为零系数块,避免对零系数块进行变换等帧内编码的复杂操作。对于非零系数块,通过底层角度判决,从理论上排除了至少40%不可能的预测模式。实验表明,该算法对压缩效率的影响很小,将PSNR下降控制在0.2d B内,平均比特数增加少于2%,编码时间至少减少26%,有效地降低帧内编码的复杂度。

AVS2视频编码标准中熵编码模块的优化设计

在对高清和超高清视频进行压缩时,编码效率不再是衡量视频压缩技术的唯一指标,为了提高视频编码器的处理速度和降低其功耗,数据吞吐率已经成为衡量视频压缩技术优劣的重要指标。作为AVS2的核心模块之一,熵编码模块在去除信源符号的统计冗余方面有着不可替代的作用。然而,在AVS2熵编码模块的设计过程中,由于没有充分考虑到数据吞吐率这一性能指标,使得其熵编码模块包含非常紧密的编码依赖关系,严重地限制着其数据吞吐率。为了解决这个问题,本文从3个方面对AVS2的熵编码模块进行了优化设计。首先,本文提出了一种快速的,与标准兼容的算术编码引擎归一化方法。该方法仅仅需要一次查表操作即可完成归一化过程。其次,本文提出了一个快速的bypass bin(概率等于0.5的二进制符号)的编解码过程,使得编解码bypass bin仅仅需要移位和加法操作即可完成。最后,本文改进了AVS2中变换系数的编码过程,来最大限度地降低变换系数之间的编码依赖关系。实验结果表明,上述3个技术可以极大地提高AVS2中的熵编码模块的数据吞吐率,同时性能损失也比较小。

AVS2视频编码在有线电视传输中的应用及研究

本文提供了一种AVS2编码技术在有线电视传输中应用的可行性研究。通过对AVS2编码技术在有线电视传输中的端到端验证测试,证明了AVS2编码技术完全满足在有线电视网络传输的条件,同时本文还提供了测试的具体方案。

超高清AVS2编转码加密系统的研究和实现

随着数字视频内容清晰度的不断提升,视频的容量也在不断地变大,对于传输和存储的压力也随之增加,视频的编码、转码是解决带宽问题的最佳手段。在编转码的过程中有效地对视频内容进行数字版权的管理,具有很高的科学和社会价值。提出一种基于AVS2的超高清编转码加密系统,该系统在编转码的过程中对视频的关键帧进行加密,从而在不大幅增加编码器运算量的情况下,实现了对节目的版权保护,同时,加密在编码内部实现,这样没有数据传输的中间环节,安全系数也更高。

AVS2预测模式快速决策算法研究与实现

随着超高清视频等应用场景的出现,需要处理的视频数据量显著提升,对视频编码提出了很大的挑战。AVS2视频编码采用新的编码工具,能有效提升编码效率,但带来了编码复杂度的成倍增长。在AVS2视频编码中,预测环节占据编码的大部分时间,如何降低预测阶段的计算复杂度是AVS2视频编码优化的关键。本文从帧间预测和帧内预测两个方面分别提出了预测模式快速决策算法,实验数据表明,帧间快速算法以1.91%的编码性能损失带来平均58.83%的编码时间节省,帧内快速算法以1.52%的编码性能损失带来平均33.92%的编码时间节省。本文所提算法在4K/8K超高清编码器中进行了实现,能够有效降低编码复杂度,满足实际应用需求。

AVS技术发展以及AVS2编码优化与应用探索

自AVS标准工作组成立以来,已经制定并颁布了从AVS1到AVS3三代视频编码标准,突破了国际标准的专利垄断。本文介绍了AVS技术的发展及标准体系的建立,以及AVS技术标准在中央广播电视总台电视中心的部署和应用实践,同时针对总台4K超高清频道使用的AVS2编码标准,通过编码工具性能研究及实时编码设备测试评估,提出了实用性编码优化建议。

基于AVS2的4K超高清电视编码压缩系统及应用

本文面向4K超高清电视的发展和广泛应用,基于AVS2编码标准的技术优势和产业化发展,介绍了中央广播电视总台为实现AVS2编码标准在广播级4K超高清编解码设备和编码压缩系统中的落地,在行业标准制定过程中所进行的研究,以及基于AVS2的4K超高清编码压缩系统的系统架构和应用概况。