数字视频编码算法优化理论、方法和芯片实现PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 数字媒体应用 1

1.2 数字媒体产业 3

1.3 数字视频编解码技术和标准 5

1.4 数字视频编码算法优化 6

1.4.1 提高性能的编码新算法 6

1.4.2 特定标准码流语法结构受限的算法优化 7

1.5 本书的结构 7

参考文献 9

第2章 数字视频编码原理 11

2.1 视频编码方法概述 11

2.2 基于分块预测变换混合编码方案 14

2.3 预测编码 14

2.3.1 预测差分编码原理 15

2.3.2 预测方法 16

2.3.3 运动补偿预测 16

2.3.4 帧内预测 19

2.4 变换编码 20

2.4.1 图像正交变换 20

2.4.2 变换编码系统框架 21

2.5 量化 22

2.6 熵编码 23

2.7 基于分块运动预测混合编码方案 25

2.8 主流视频编码标准 27

参考文献 35

第3章 率失真理论和视频编码率失真优化 37

3.1 率失真理论 37

3.2 DCT系数分布模型 38

3.2.1 几种典型DCT分布 38

3.2.2 几种分布模型的比较 39

3.2.3 分段截断DCT分布模型 40

3.3 典型率失真函数模型 42

3.4 率－量化模型分析和比较 45

3.5 失真－量化模型 50

3.5.1 典型D-Q模型 50

3.5.2 D-Q模型分析与比较 51

3.6 率失真优化在视频编码中的应用 52

参考文献 54

第4章 数字视频编码器设计和优化 57

4.1 视频编码器优化的必要性 57

4.2 视频编码器典型实现平台 59

4.3 视频编码算法和架构优化 60

4.4 基于视觉感知编码 64

4.5 视频编码算法多目标性能优化 67

4.6 视频编码算法多模块关联优化 68

参考文献 69

第5章 高清编码器硬件架构综述 75

5.1 编码器IP核和ASIC芯片 75

5.1.1 编码器架构 75

5.1.2 H.2 64编码架构产业化情况 76

5.1.3 学术界H.2 64/AVC编码架构 77

5.1.4 典型H.2 64/AVC编码器架构 78

5.2 系统架构设计挑战 80

5.2.1 架构设计挑战 80

5.2.2 多目标性能优化 81

5.3 应对挑战的典型解决方案 82

5.4 架构设计和模块分析 86

5.4.1 分级系统架构模型 86

5.4.2 SoC系统架构 88

5.4.3 存储架构 89

5.4.4 互连架构 94

参考文献 96

第6章 多目标性能优化 104

6.1 FPGA/ASIC平台多目标性能参数 104

6.2 多目标性能参数度量 106

6.3 基于多边形面积度量的性能评价模型 106

6.4 基于功效系数法的性能评价模型 110

6.5 基于单位复杂度效率的性能评价模型 111

6.5.1 芯片流水实现资源消耗度量及模型 112

6.5.2 流水算法率－失真资源消耗代价模型 113

6.6 多目标性能约束下的算法优化方法 115

参考文献 116

第7章 多模块联合优化及算法流水化映射 118

7.1 视频编码算法优化关键模块 118

7.2 多模块之间关联及算法优化 121

7.3 基于耦合关联度的多模块优化方法 123

7.4 流水化算法框架和算法流水化映射 124

7.4.1 多模块联合优化算法框架 124

7.4.2 算法流水化映射 127

7.5 流水化算法验证平台搭建 130

7.6 基于编码参数离散取值选择的多目标性能优化方法 132

参考文献 135

第8章 运动估计算法和硬件架构 137

8.1 块匹配运动估计算法 137

8.1.1 整像素块匹配运动估计 138

8.1.2 运动向量预测和编码 139

8.1.3 新的运动预测技术 139

8.2 运动估计算法优化 145

8.2.1 快速搜索算法 145

8.2.2 匹配准则 147

8.3 运动估计面临主要挑战及多目标约束 148

8.3.1 挑战 148

8.3.2 多目标性能优化 149

8.4 支持多种分割模式的分像素运动估计算法 149

8.5 整像素、分像素运动估计结构综述 151

8.5.1 整像素运动估计架构 151

8.5.2 IME中的分层数据复用分析 154

8.5.3 分像素运动估计架构 155

8.5.4 FME架构中并行数据复用分析 156

8.6 高清视频运动估计算法设计考虑 157

8.6.1 多分辨率运动估计算法 157

8.6.2 数据组织和管理 158

8.7 适合高清大窗口的整像素分层运动估计算法 159

8.7.1 多分辨率运动估计中的像素组织 159

8.7.2 分层运动估计算法 161

8.7.3 智能多中心运动向量选择 165

8.8 整像素、分像素运动估计协同设计 166

8.9 算法实验结果 167

8.9.1 局部小窗口大小和性能损失 167

8.9.2 运动估计算法性能 169

参考文献 170

第9章 模式选择算法与硬件架构 175

9.1 模式选择面临的主要挑战 175

9.2 模式选择优化关键技术 177

9.3 模式选择算法和硬件结构综述 178

9.3.1 算法 178

9.3.2 结构 179

9.4 率失真优化模式选择算法 180

9.4.1 率失真优化关闭模式预选 180

9.4.2 部分模式率失真优化模式选择 183

9.4.3 算法性能 188

9.5 基于视觉感知的模式选择 191

9.5.1 psy-rdo算法 191

9.5.2 psy-trellis量化算法 192

9.6 适合硬件实现的率失真优化量化 194

9.6.1 SDQ算法概述 196

9.6.2 SDQ网格搜索 197

9.6.3 硬件实现挑战 198

9.6.4 硬件友好的率失真优化量化预选 199

9.6.5 动态网格图结构 201

9.6.6 数据依赖免疫的预判决算法 205

9.6.7 完整算法 208

9.6.8 实验结果 209

参考文献 211

第10章 码率控制算法与硬件架构 216

10.1 码率控制概述 216

10.2 码率控制多模块约束 217

10.3 码率控制多目标性能约束 219

10.4 码率控制优化关键技术 221

10.5 基于视频特性的码率控制整体算法 223

10.5.1 感知模糊复杂度 226

10.5.2 ratefactor参数调整 227

10.5.3 算法优化作用机理分析 229

10.6 基于视觉感知的宏块级MBTree算法 231

10.6.1 Lookahead滑动窗分析 232

10.6.2 参考传递代价度量 233

10.6.3 传递代价对量化参数偏移影响分析 236

10.7 空域自适应的VAQ量化控制算法 238

10.8 实验结果 239

10.9 分析讨论和展望 242

10.9.1 多模块联合优化 242

10.9.2 拉格朗日系数选择 243

参考文献 243

第11章 AVS高清视频编码器硬件架构设计 247

11.1 概述 247

11.2 视频编码芯片实现方案 249

11.2.1 整体结构和模块分割 249

11.2.2 AVS视频编码模块结构 250

11.3 宏块流水线结构 252

11.3.1 已有流水线结构分析 252

11.3.2 率失真优化模式选择对宏块流水线的影响 253

11.3.3 支持率失真优化模式选择的四级流水线结构 254

11.4 大窗口整像素运动估计硬件结构 259

11.4.1 整像素运动估计算法和结构分析 259

11.4.2 高清编码器运动估计算法设计考虑 260

11.4.3 硬件资源高度复用的整像素运动结构 261

11.4.4 资源消耗和性能分析 267

11.5 率失真优化模式选择硬件结构 267

11.5.1 高清编码器模式选择硬件架构 267

11.5.2 高清编码器模式选择系统结构 268

11.5.3 内部块级流水线结构分析 271

11.5.4 资源消耗和性能分析 277

11.6 整体结构和VLSI实现 278

11.6.1 行为级功能验证策略 278

11.6.2 资源消耗和性能分析 284

11.7 结果及讨论 285

参考文献 287

第12章 算法确定模块硬件架构综述 290

12.1 熵编码架构 290

12.1.1 算法分析 290

12.1.2 架构 291

12.2 去块效应滤波架构 293

12.2.1 算法分析 293

12.2.2 架构 294

12.3 MVP算法和结构 297

参考文献 298

第13章 展望 302

13.1 复杂度度量与性能评估模型 302

13.2 算法和架构的优化 304

13.3 HEVC编码器算法和架构设计 306

13.3.1 HEVC标准新的编码工具 306

13.3.2 HEVC编码复杂度与难点分析 307

13.3.3 HEVC编码器架构设计思路 308

参考文献 308