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什么是IPTV?(三)

时间:10-21 来源:通信世界网 点击:

(3)多参考帧预测

多参考帧预测使得当前块可以从前面几帧图像中寻找更好的匹配,因此能够提高编码效率。但一般来讲2~3个参考帧基本上能达到最高的性能,更多的参考图像对性能提升影响甚微(如图3所示),复杂度却会成倍增加。H.264最多可采用16个参考帧,并且为了支持灵活的参考图像引用,采用了复杂的参考图像缓冲区管理机制,实现较繁琐。而AVS视频标准限定最多采用两个参考帧,其优点在于:在没有增大缓冲区的条件下提高了编码效率,因为B帧本身也需要两个参考图像的缓冲区。

(4)1/4像素插值

MPEG-2|0">MPEG-2标准采用1/2像素精度运动补偿,相比于整像素精度提高约1.5 dB编码效率;H.264采用1/4像素精度补偿,比1/2精度提高约0.6 dB的编码效率,因此运动矢量的精度是提高预测准确度的重要手段之一。影响高精度运动补偿性能的一个核心技术是插值滤波器的选择。AVC/H.264亚像素插值半像素位置采用6拍滤波,这个方案对低分辨率图像效果显著。由于高清视频的特性,AVS视频标准对1/2像素位置插值采用4拍滤波器,其效果与6拍滤波器相同,优点是大大降低了访问存取带宽,是一个对硬件实现非常有价值的特性。

(5)B帧宏块编码模式

在AVC/H.264标准中,时域直接模式与空域直接模式是相互独立的。而AVS视频标准采用了更加高效的空域/时域相结合的直接模式,并在此基础上使用了运动矢量舍入控制技术, AVS标准B帧的性能比H.264中B帧性能有所提高。此外,AVS标准还提出了对称模式,即只编码前向运动矢量,后向运动矢量通过前向运动矢量导出,从而实现双向预测。此方案与编码双向运动矢量效率相当。

(6)整数变换与量化

AVS视频标准采用整数变换代替了传统的浮点离散余弦变换(DCT)。整数变换具有复杂度低、完全匹配等优点。由于AVS1-P2中最小块预测是基于8×8块大小的,因此采用了8×8整数DCT变换矩阵。8×8变换比4×4变换的去相关性能强,在变换模块,AVS标准编码效率相比H.264提高2%(约0.1 dB)。同时与H.264中的变换相比,AVS标准中的变换有自身的优点,即由于变换矩阵每行的模比较接近,可以将变换矩阵的归一化在编码端完成,从而节省解码反变换所需的缩放表,降低了解码器的复杂度。

量化是编码过程中唯一带来损失的模块。以前典型的量化机制有两种,一种是H.263中的量化方法,一种是MPEG-2中的加权矩阵量化形式。与以前的量化方法相比,AVS标准中的量化与变换归一化相结合,同时可以通过乘法和移位来实现,对于量化步长的设计,量化参数每增加8,相应的量化步长扩大1倍。由于AVS标准中变换矩阵每行的模比较接近,变换矩阵的归一化可以在编码端完成,从而解码端反量化表不再与变换系数位置相关。

(7)熵编码

熵编码是视频编码器的重要组成部分,用于去除数据的统计冗余。AVS视频标准采用基于上下文的自适应变长编码器[7]对变换量化后预测残差进行编码。其具体策略为,系数经过"之"字形扫描后,形成多个(Run,Level)数对,其中Run表示非零系数前连续值为零的系数个数,Level表示一个非零系数;之后采用多个变长码表对这些数对进行编码,编码过程中进行码表的自适应切换来匹配数对的局部概率分布,从而提高编码效率。编码顺序为逆向扫描顺序,这样易于局部概率分布变化的识别。变长码采用指数哥伦布码,这样可降低多码表的存储空间。此方法与H.264用于编码4×4变换系数的基于上下文的自适应变长编码器(CAVLC)具有相当的编码效率。相比于H.264的算术编码方案,AVS的熵编码方法编码效率低0.5 dB,但算术编码器计算复杂,硬件实现代价很高。

(8)环路滤波

起源于H.263++的环路滤波技术的特点在于把去块效应滤波放在编码的闭环内,而此前去块效应滤波都是作为后处理来进行的,如在MPEG-4中。在AVS视频标准中,由于最小预测块和变换都是基于8×8的,环路滤波也只在8×8块边缘进行,与H.264对4×4块进行滤波相比,其滤波边数变为H.264的1/4。同时由于AVS视频滤波点数、滤波强度分类数都比H.264中的少,大大减少了判断、计算的次数。环路滤波在解码端占有很大的计算量,因此降低环路滤波的计算复杂度十分重要。

1.3编码效率对比

以上是从编码模块各个方面认识AVS,从中不难看出AVS视频标准对每项技术都进行了复杂性与效率的权衡,为所面向的应用提供了很好的解决方案,努力降低复杂度,并保证高的编码效率。

表1给出了2005年8月中国国家广电总局广播电视规划院主持完成的AVS1-P2视频标准测试结果,整体结论为性能优良。考虑到目前使

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