H.264的算法优化

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最新的由ITU-T VCEG和ISO/IEC MPEG专家组联合开发的国际视频编码标准H.264,由于高效的压缩性能和复杂度增加不大的解码器,受到越来越多的关注。 H.264设计的最初目标是在相同解码质量下,能够提供比MPEG-4和H.263高一倍的压缩性能。无论从客观还是主观度量,H.264都可以提供比现有的视频压缩编码标准高的多的解码质量。 为了实现高效压缩,H.264中采用了大量的新技术。这些技术包括:帧内预测;可变块大小的运动补偿;1/4像素精度的运动矢量;整数4x4变换;切换条带;上下文自适应二进制算术编码。 采用了这些先进的编码技术后,压缩性能和解码质量都获得了很大的提高。一些研究的实验数据表明,H.264在信噪比,压缩效率和视觉效果方面,都远远好于现有的其它视频编码标准。 H.264中采用的这些先进编码技术复杂度都比较高,在带来高压缩效率的同时,也使得计算复杂度急剧上升。这就限制了H.264的应用,尤其是在实时视频通信和一些资源或功耗受限的嵌入式应用中。 为了降低H.264编码器的复杂度,人们做了大量的工作,探索各种帧内帧间预测的快速算法,如:钻石搜索算法,基于六边形的搜索算法,三步法,交叉搜索算法,基于块的梯度下降搜索法,非对称十字型多层次六边形格点运动搜索算法等。 本文提出两种低复杂度的基于全搜索的快速算法——4T法和基于简单查表的SAE复用快速算法。现有的快速算法一般都是基于减少参与计算的参考点的数量来达到快速运算的目的,它们一般都是基于这样一个假定,在搜索窗内,随着到最佳匹配点的距离越来越近,匹配误差越来越小且是单调减小。因此,很多快速算法容易陷入局部最优点。4T法和基于简单查表的SAE复用快速算法是两种基于全搜索的快速算法,可以明显改善这一点。4T法是基于降采样的快速算法,主要思想是通过减少每个匹配点参与运算的点数来达到快速搜索的目的。实验数据表明,4T法可以在不明显降低信噪比的情况下加快搜索速度,解码后图像的主观质
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