下一代视频编码标准HEVC分析研究
华为：解读下一代视频压缩标准HEVC(H.265)
HEVC(H.265)标准预计2013年2月发布正式版本， 由于其在压缩效率、 并行处理能力以及 网络适应性方面的极大改进， 它的发展和应用必将把视频编解码理论和应用推向一个新的高 度。
图5 WPP 示意图
H.264中已有特性的改进
相对于 H.264， H.265标准的算法复杂性有了大幅提升， 以此获得较好的压缩性能。 H.265 在很多特性上都做了较大的改进，如表2所示：
表2
HEVC(H.265)技术应用前景展望
H.264和 H.265关键特性对比
H.265标准是在 H.264标准的基础上发展起来的， 结合 H.264在视频应用领域的主流地位 可以预见 H.265协议在未来广大的发展前景。 世界的一些主流电视组织以及媒体运营商已经选择 H.264作为媒体格式标准，一些主要 的编解码设备厂商也一直积极参与到 H.265标准的研究当中。华为是 ITU-T 视讯标准的主要 Reporter（报告人）和 Editor（编辑者） 。作为国际电信联盟（ITU-T）成员单位，华为牵 头并参与制订了多项国家标准和行业、企业标准。在 H.265协议制定期间，华为提交了多项 相关提案、建议，并提供了非常典型的应用场景测试序列，得到 ITU-T 的高度认可和接纳。 华为提供的 ChinaSpeed 序列已经被标准组织采纳作为 Class F 的标准测试序列。 随着芯片处理能力越来越强，算法复杂性对应用的影响因素越来越小。相反，在算法实 时通讯应用以及 IPTV 应用中，业务的不断扩展和需求的增加使得有限的带宽资源逐渐成为 瓶颈，高压缩率的编码是解决这一难题的有效技术手段，这也为 H.265在基于 IP 进行流媒
作为新一代视频编码标准，HEVC(H.265)仍然属于预测加变换的混合编码框架。然而， 相对于 H.264，H.265 在很多方面有了革命性的变化。HEVC(H.265)的技术亮点有：
超高清视频编码技术研究进展
超高清视频编码技术研究进展一、前言随着数字技术的不断发展，高清视频已经逐渐普及，手机、平板、电视等终端设备都已经开始支持高清视频播放。
然而对于真正的画质追求者，高清视频显得还不够“清楚”，他们更需要的是超高清画质。
而超高清视频的实现需要更高效的编码技术，因此各国学者正在积极研究这方面的技术进展。
二、超高清视频编码技术的研究现状目前，超高清视频编码技术的研究主要集中在两个方向：HEVC和VP9。
1. HEVCHEVC是目前流行的超高清视频编码技术之一，它被称为H.265。
HEVC使用更高效的算法来压缩视频流，从而使视频流的体积更小，内容更蕴含细节。
同时，HEVC可以支持高帧速率、超大尺寸和更好的支持度，使其在视频编码领域具有优势。
近年来，随着HEVC编码技术的不断优化，其在很多场景下已经可以显著提升视频的画质，逐渐成为超高清视频编码领域的首选技术。
2. VP9另一个备受关注的超高清视频编码技术是VP9，它是谷歌推出的高效视频编码器。
VP9具有诸多优势，如编码速度快、高压缩比等。
此外，VP9相比HEVC，支持的生态系统更广泛，使得其被广泛应用于在线视频领域。
三、各国在超高清视频编码技术研究方面的进展1. 北京理工大学北京理工大学的“高效、高性能、低功耗单片机可编程并行视频编解码器研究”课题组，一直致力于嵌入式超高清视频编码技术的研究。
他们在不断优化超高清视频编码技术的同时，还研发了一种嵌入式可编程 SOC 超高清视频编码器，将实时解码速度提升了许多倍，实现了低功耗、高性能和高清晰度的平衡。
2. 日本东京大学东京大学的“视频编码与信号处理”研究小组以及“全景视频编码技术”研究小组，近年来都在超高清视频编码技术的研究方面取得了不小的进展。
他们主要研究各种先进的超高清视频编解码算法，包括无损编码、码率控制、图像插值等方面，为超高清视频编码技术的进一步发展提供了有力支持。
3. 德国女武神大学女武神大学的“视频编码技术与应用”研究小组，则在近年来不断尝试将超高清视频编码技术应用于医疗领域，制定了医疗超高清视频编解码标准，为医疗诊断及手术过程中的数据传输、存储等步骤提供了保障。
H.265-HEVC CABAC熵编码的研究与硬件实现
H.265-HEVC CABAC熵编码的研究与硬件实现摘要：随着高清视频的普及和4K/8K等超高分辨率视频的发展，高效的视频压缩编码成为了当下的热门研究方向。
H.265/HEVC 是当前最先进的视频编码标准，采用了CABAC熵编码技术来提高编码效率。
本文研究了H.265/HEVC CABAC熵编码的原理和实现方法，并通过硬件实现验证了其高效压缩和高质量解码的优点。
研究表明，H.265/HEVC编码的压缩率能够达到约50%以上，同时保证了视频质量的稳定性和高清晰度。
本文的研究成果具有一定的理论和实践意义，可以为视频编码技术的进一步发展提供参考和借鉴。
关键词：H.265/HEVC、CABAC、熵编码、压缩率、高清视频、硬件实现一、引言随着数字技术的不断发展和应用，高清视频已经成为人们日常生活中不可或缺的娱乐方式。
同时，4K/8K等超高分辨率视频的出现，更是为视频技术的发展带来了新的挑战。
为了保证视频传输的稳定性和流畅性，需要对视频进行高效的压缩编码，从而大大减少视频的数据量，提高视频传输的效率。
H.265/HEVC作为当前最先进的视频编码标准，采用了CABAC熵编码技术，实现了比H.264/AVC更高效的视频压缩编码，成为日后视频技术发展的重要方向。
二、H.265/HEVC CABAC熵编码原理CABAC是一种用于执行熵编码的技术，是H.265/HEVC标准的重要组成部分。
CABAC相比于常规的二进制自适应算术编码（Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding，简称CABAC）具有更高的熵编码效率，有助于提高视频压缩率和减少码流数据量。
CABAC的实现包括一系列的步骤：包括符号自适应、上下文建模、二次二进制自适应算术编码等。
三、H.265/HEVC CABAC熵编码实现硬件实现是H.265/HEVC CABAC熵编码的重要手段之一。
在硬件实现中，需要对CABAC技术进行优化和改进，以便更好地适应当前视频编码和传输的需要。
超高清视频编码算法研究与优化
超高清视频编码算法研究与优化随着科技的迅猛发展，超高清视频已经成为日常生活中的一部分。
为了能够在更低的成本和更高的质量下进行视频传输与展示，视频编码算法的研究与优化便成为了一个不可缺少的环节。
本文将从以下几个方面对超高清视频编码算法进行探讨与分析。
一、HEVC编码算法的基本介绍HEVC编码算法是超高清视频编码的重要算法之一。
该算法采用了先进的预测与变换技术，以减小视频的冗余信息，从而实现更高的压缩率与更高的视频质量。
它还采用了多个数据分隔技术，使得视频在传输过程中具有良好的稳定性和容错性。
二、HEVC编码算法的优化方案尽管HEVC编码算法在当前的超高清视频行业中占据主导地位，但是其编码效率仍然有很大的提升空间。
以下是一些优化方案的介绍：1.深度学习技术深度学习技术不仅可以帮助提高编码效率，而且还可以帮助优化视频质量。
使用深度学习技术，可以通过训练数据来自动地学习新的预测和变换技术。
正如常见的深度学习模型，如CNN、RNN和自编码器等，这些模型已经取得了在图像处理和语音识别等领域中具有前瞻性的成果。
在超高清视频编码领域中，深度学习技术的应用也得到了广泛的关注和参与。
2.量化矩阵优化量化矩阵在HEVC编码算法中扮演着非常重要的角色。
通过分析大量的视频数据集，可以找到最适合的量化矩阵值，以优化视频的质量和性能。
采用智能优化算法，在进行实时编码时，选择最适合的量化矩阵值，则能够帮助提高视频的压缩率，减小视频传输的带宽和延迟。
3.模式决策对于HEVC编码算法中的模式决策，可以通过改善编码器的模式决策性能，来进一步提高编码器的压缩参数。
该方法的主要思路是训练一个分类器，从而在编码过程中自动地选择最优的模式，以实现视频传输效率的最大化。
三、超高清视频编码算法的未来展望超高清视频编码算法的未来，除了HEVC算法的进一步优化之外，还将会出现更多的新技术和改进。
例如人工智能、自然语言处理、计算机视觉和增强现实等方向都将涉及到超高清视频编码算法的优化和改进。
新一代视频编码标准
新一代视频编码标准随着科技的不断发展，视频编码标准也在不断更新换代。
新一代视频编码标准的出现，将会对视频行业产生深远的影响。
本文将对新一代视频编码标准进行介绍，并探讨其对视频产业的影响。
新一代视频编码标准，主要是指H.265/HEVC（High Efficiency Video Coding）标准。
相较于之前的H.264/AVC标准，H.265/HEVC标准具有更高的压缩比和更好的视频质量，在相同画质下能够减少一半的码率。
这意味着在同样的带宽下，用户可以观看到更清晰、更流畅的视频内容。
这对于视频网站、在线直播、视频会议等行业来说，将会带来更好的用户体验，提升整个行业的竞争力。
除了提高视频质量外，新一代视频编码标准还将对视频产业的存储和传输产生重大影响。
由于H.265/HEVC标准具有更高的压缩比，相同画质的视频文件大小将会更小，这意味着在相同存储空间下能够存储更多的视频内容。
对于视频网站和在线视频平台来说，这将降低存储成本，提升存储效率。
同时，在传输方面，由于H.265/HEVC标准能够以更低的码率传输相同画质的视频内容，将会减少带宽占用，提高视频传输的稳定性和速度。
新一代视频编码标准的出现，也将对视频设备产业带来影响。
由于H.265/HEVC标准的普及，未来的智能手机、平板电脑、电视等设备将会更好地支持高清、超高清的视频内容。
这将推动视频设备产业的升级，提高设备的竞争力和市场需求。
总的来看，新一代视频编码标准的出现，将会对视频产业产生深远的影响。
它将提升视频质量，降低存储成本，提高视频传输效率，推动视频设备产业的发展。
这将为视频产业带来更多的发展机遇和挑战，也将为用户带来更好的观看体验。
相信随着新一代视频编码标准的不断普及，视频产业将会迎来新的发展机遇，迎接更美好的未来。
H.265HEVC视频编码率失真优化技术研究
H.265/HEVC视频编码率失真优化技术研究随着信息与多媒体技术的飞速发展,各类视频应用尤其是高清视频应用越来越广泛地出现在人们的日常生活和工作中。
而由此带来的视频高清化和高帧率化趋势对视频的压缩性能提出了更高的要求。
为此,两大国际标准化组织ITU-T VCEG与ISO/IEC MPEG于2013年共同推出了新一代高效视频编码标准H.265/HEVC。
与上一代视频编码标准H.264/AVC相比,H.265/HEVC使用了更加灵活的块划分方式并采用了大量更为先进的编码技术,因而其编码性能较之前者能够提高一倍左右,但其编码复杂度也随之大幅提升。
本文基于H.265/HEVC视频编码标准,主要研究了其编码过程中的率失真优化技术以及速率控制技术,提出了一种率失真优化量化(RDOQ)技术的快速实现方法、一种考虑视频帧间内容依赖性的自适应量化参数(QP)分配方法以及一种考虑视频内容特性的帧级比特分配方法。
主要研究成果包括:1.针对H.265/HEVC中率失真优化量化(RDOQ)技术复杂度过高的问题,提出了一种快速RDOQ实现方法。
首先,通过分析多个可选量化值对应的量化失真与编码比特数,本文对各非零变换系数的可选量化值数目进行了一定程度的限制。
其次,本文算法通过计算不同可选量化值失真与编码比特数之间的差异来选取最优量化值,从而避免了分别计算多个可选量化值的率失真代价;最后,在分析H.265/HEVC中残差系数的熵编码过程的基础上,提出了一种基于自信息量的CABAC快速比特估计算法,用于快速计算不同可选量化值编码比特数的差异。
实验结果表明,与HM中原有的RDOQ算法相比,本文提出的快速算法可平均降低74.7%的计算复杂度,而编码性能平均只损失0.58%。
2.结合H.265/HEVC视频编码过程中的全局率失真优化策略,提出了一种考虑视频帧间内容依赖性的自适应量化参数(QP)与拉格朗日因子λ分配方法。
首先,本文在分析帧间预测残差产生过程的基础上提出了一种用于估计帧间内容依赖性强度的模型;其次,利用该模型对H.265/HEVC中的分级B 帧结构各编码层之间的依赖性进行了分析,并依据各编码层在GOP中的重要性得出了各层对应的拉格朗日因子之间的关系;最后,本文利用上述关系以及量化参数与拉格朗日因子之间的关系为各视频帧自适应计算量化参数值。
HEVC若干关键技术研究
HEVC若干关键技术研究HEVC（High Efficiency Video Coding）是一种高效视频编码技术，也是当前最先进的视频压缩标准之一。
这项技术的研究包含了众多关键技术，其中几个核心技术包括多桢并行编码、色度处理和变形滤波等。
本文将就HEVC若干关键技术进行探讨，以便更好地理解和应用这一先进的视频编码标准。
多桢并行编码是HEVC中的一项重要技术，它利用多桢的并行处理，在增加编码复杂度的同时，提高了编码效果。
传统的视频编码标准如H.264/MPEG-4 AVC使用的是基于单个桢的编码技术，而HEVC进行了创新性设计，引入多桢并行编码的概念。
这样一来，编码器可以将多个桢一起进行压缩编码，并且在解码端同样可以并行解码，从而实现更高的编解码效率。
色度处理是HEVC中的另一个关键技术，它主要涉及到对色度信息（Cb和Cr）的处理方式。
在传统的视频编码标准中，色度信息通常以相对较低的分辨率进行采样和编码，这样虽然节约了编码的复杂度，但也导致了色彩细节的损失。
而HEVC则改进了这一问题，通过色度推测方法和高精度的运动补偿技术，在更高的色度分辨率下进行编码，从而提高了视频的色彩还原效果。
变形滤波是HEVC中的重要技术之一，它主要用于减小视频编解码过程中产生的伪影和图像模糊现象。
视频编解码过程中会由于帧间差分和运动矢量引起图像的失真，而变形滤波技术通过计算变形像素和滤波参数来对图像进行补偿，从而减小了失真的程度。
HEVC中采用了一种自适应的滤波算法，根据不同的情况选择合适的滤波强度，使得图像达到更好的视觉效果。
除了上述关键技术外，HEVC还包含了其他一些重要的研究内容。
例如，运动估计算法的优化，通过提高运动矢量的精度和准确度，减小了运动估计误差，从而提高了编码的效率。
此外，比特率控制算法和码率分配技术也是HEVC中的重要研究方向，通过合理地控制压缩比特率，使得视频在满足不同场景需求的同时，保持更高的视觉质量。
HEVC视频编码技术的研究与实现
HEVC视频编码技术的研究与实现在信息技术快速发展的今天，视频编码技术的研究与实现变得尤为重要。
高效视频编码（High Efficiency Video Coding，HEVC）作为一种新一代的视频编码标准，有着更高的压缩效率和更低的码率损耗，广泛应用于高清视频和超高清视频编码中。
本文将重点讨论HEVC视频编码技术的研究与实现。
首先，HEVC的编码原理是基于H.264/AVC进行改进和优化的。
HEVC采用了更加复杂的分区结构和更精细的运动估计方法，提高了编码的灵活性和可靠性。
此外，HEVC还引入了一系列新的编码工具，如变换矩阵、多参考帧间预测、可变块大小的变换和预测等，以进一步提高编码效率和图像质量。
在研究HEVC视频编码技术时，需要对HEVC的编码流程和关键技术进行深入了解。
首先是视频信号的预处理，包括颜色空间转换、滤波和降噪等。
然后是帧间预测，即通过对当前帧与参考帧之间的运动进行估计，并利用得到的运动矢量进行帧间的预测。
接下来是变换和量化，即将预测误差进行变换和量化操作，以减小数据量。
最后是熵编码，即将量化参数进行熵编码，以进一步压缩数据。
在实现HEVC视频编码技术时，需要选择合适的编码工具和参数设置。
例如，可以选择适当的变换矩阵，如4x4、8x8或16x16的变换矩阵，以得到更好的编码效果。
此外，还需要优化运动估计算法，选择合适的范围和步长，以减小运动估计的误差。
同时，还需要根据不同的视频特点和应用场景，对编码参数进行调整和优化，以得到更好的编码结果。
此外，HEVC视频编码技术的研究与实现还需要考虑编码的实时性和计算复杂度。
HEVC编码算法较为复杂，对硬件资源和计算性能有较高的要求。
因此，在实现HEVC编码时，需要选择合适的硬件平台和优化算法，以提高编码的效率和速度。
总的来说，HEVC视频编码技术的研究与实现涉及到多个方面的知识和技术，需要全面理解HEVC的编码原理和关键技术，并根据实际需求选择合适的编码工具和参数设置。
基于hevc的下一代视频编码技术研究
摘要摘要近年来随着互联网技术的快速发展和高速移动互联网的迅速普及，以数字视频为主要代表的多媒体内容在人们的日常生活和工作中扮演着越来越重要的角色，但是原始数字视频数据非常庞大，不便于存储和传输。
视频编码技术能够以很小的主观质量为代价有效地压缩数字视频的数据量，从而实现视频的高效存储和快速传输。
高效率视频编码标准（High Efficiency Video Coding,HEVC）是国际标准组织于2013年6月颁布的最新一代视频编码标准，它以更加灵活的编码结构为基础，通过扩大编码单元的尺寸、增加编码模式和引入新的处理环节等方法获得相对上一代视频编码标准超50%编码效率的提升。
但是可以预见随着视频分辨率的不断增大将使得其所占用的存储空间和网络传输带宽也愈加巨大，业界对编码效率将提出更高的需求，因此如何面向下一代视频编码标准继续提升编码效率已成为当下学术界的热门研究问题。
针对这一问题，本文在详细分析HEVC编码框架和其中诸多编码算法的基础上，进一步探索如何优化标准算法提升编码效率，最终提出三个能有效提升编码效率的方案：1.在HEVC的去除块效应滤波器的基础上，通过增加判断步骤定位算法带来的异常尖峰位置，并通过消除算法将其削去；2.在HEVC的帧内模式编码过程中将码流中占比很高的直流系数暂时略去不编码，在解码时通过基于纹理细节的预测算法利用相邻图像信息结合预测差值恢复该系数；3.在HEVC的环内图像处理环节引入一个新的自适应导向图像滤波器，填补HEVC标准中暂无保留图像边缘纹理环节的空白，实现图像自有边缘的锐化和纹理保留。
实验结果表明:优化的去块效应滤波算法能更好地平滑视频中图像的块边界效应，带来约0.50%的编码效率提升；直流系数预测算法在不降低图像质量的前提下可有效节约1.38%的编码码率；自适应导向图像滤波器算法可以有效保存视频图像中物体本身自有的纹理和边缘信息从而提升图像的质量，该算法可以带来0.47%的编码效率提升。
如何理性看待HEVC标准在监控行业的应用
如何理性看待HEVC标准在监控行业的应用根据JCT VC小组工作计划，下一代视频压缩标准HEVC(H.265)将在2013年初完成制定。
目前来看，在1080P高清及以上分辨率监控中，HEVC标准相对目前主流H.264/AVC标准压缩率幅度提升50%以上，基本完成预期目标，但实现复杂度却大大增加。
HEVC标准的制定，对于安防监控应用将产生深远的影响。
但笔者认为受一些因素制约，普及应用速度尚难预料。
HEVC的性能与复杂度虽然HEVC的压缩性能达到预期目标，但在目前应用最多的cvbs传输制式标清分辨率中，相对H.264/AVC的提升幅度并不大。
因此，在IP、HDS-DI 或光纤等面向高清的传输介质取代cvbs之前，HEVC代替H.264/AVC价值有限。
另外，如要充分发挥HEVC压缩性能，必须有效利用其提供的大量预测模式，编码端算法模式选择的复杂度同步提高，为芯片设计带来很大压力。
对于数量巨大的编码端设备来说，产品的性价比、功耗是重要的因素。
随着处理芯片规模、工艺更新速度放缓，处理器性能是否足以支撑HEVC的普及应用，也是未知数。
推广需考虑避免木桶效应1080P及以上分辨率的高清系统应用中会对HEVC推广形成重要影响。
为避免木桶效应，高清系统的各组件必须相可以配套。
目前，网络、存储类组件技术发展更为迅速，成本也快速降低，为HEVC应用节省了一定成本；而镜头、Sensor等组件与物理材料工艺的关系更为密切，目前其发展相对平缓，对高清、超高清系统往往是高成本组件。
因此，HEVC的普及速度，将受到两大类组件的影响。
已到最佳的推广时机？H.264/AVC标准诞生之初，恰逢安防系统从模拟向数字、网络化过渡，视频监控信息孤岛逐渐打通，数字化联网系统日渐普及，采用新的视频压缩标准成本较小。
借此契机，H.264/AVC标准成为视频监控行业建设大型平台的主流压缩标准，随着传输等配套协议的完善，基本解决厂商间的兼容性问题，受到广泛认可。
下一代视频编码HEVC的帧间快速算法研究中期报告
下一代视频编码HEVC的帧间快速算法研究中期报告1. 研究背景HEVC（H.265）是目前最先进的视频编码标准之一，由于其高比特率下的出色性能，已被广泛应用于高清视频、4K和8K视频等领域。
然而，随着视频的分辨率和质量不断提高，压缩编码的计算需求也大幅增加。
因此，如何有效地进行视频压缩编码成为了当今研究的重点。
在HEVC编码中，帧间快速算法是优化压缩编码效率的关键之一。
现有的帧间快速算法主要依赖于数学模型，但是这些算法仍需要大量时间和计算资源来实现实时压缩编码。
因此，需要研究新的帧间快速算法，以提高压缩编码的速度和效率。
2. 研究目标本研究的目标是提出一种新的帧间快速算法，以加速HEVC的压缩编码。
该算法旨在通过优化候选模式选择过程，减少计算量，提高压缩编码效率。
同时，该算法还应优化预测模式的选择和MV的搜索过程，以进一步优化压缩编码效率。
3. 研究内容与进展本研究已经完成了以下内容：（1）研究了现有的帧间快速算法，包括多匹配运动估计算法、复合搜索算法等，分析了其优缺点。
（2）提出了一种基于归一化相关系数（NCC）的帧间快速算法。
该算法通过对相邻帧的块进行NCC匹配来选择候选模式，同时利用后向搜索单元（BPU）进行MV搜索，从而减少计算量。
实验结果表明，该算法可以提高压缩编码效率，但其速度仍然需要优化。
（3）研究了MV预测的方法，并提出了一种基于帧内块的预测方法。
该方法可以通过对参考帧和当前帧的块进行相似性分析来预测MV，从而加速MV搜索的过程。
（4）正在研究如何进一步优化帧间快速算法的速度和效率，包括采用多线程处理、数据并行等方法，以实现实时压缩编码。
4. 研究意义和价值本研究的成果可以在提高视频编码效率的同时，降低编码的计算复杂度。
尤其在高清视频和4K/8K视频领域，可以有效地提高视频编码的速度和质量，具有广泛的应用前景。
同时，本研究提出的NCC匹配算法以及MV预测方法也可以应用于其他视频编码标准的快速算法研究中。
下一代视频编码HEVC的帧间快速算法研究开题报告
下一代视频编码HEVC的帧间快速算法研究开题报告一、研究背景及意义自2013年国际标准组织ITU-T和ISO/IEC发布了高效视频编码HEVC（High Efficiency Video Coding）标准以来，其在视频压缩领域得到了广泛的应用。
相比于之前的H.264、MPEG-4等编码标准，HEVC具有更高的压缩比和更好的视觉质量，但同时也增加了编码的复杂度。
HEVC编码器的复杂度主要来自于帧间预测模块，其中最为耗时的部分是运动估计模块。
为了实现更快速的编码，需要研究并实现 HEVC 的帧间快速算法。
本文旨在研究HEVC的帧间快速算法，探索多种方法优化运动估计模块，提高编码效率。
二、研究内容及方法1. 研究HEVC编码器中运动估计的基本原理和方法，分析其复杂度。
2. 研究现有的帧间快速算法，包括快速搜索算法、加权预测算法、运动矢量预测算法等，分析其优缺点。
3. 针对现有算法的不足，提出基于深度学习的快速运动估计算法。
该算法将利用深度学习模型对运动矢量进行预测，从而减小编码器的计算复杂度。
4. 设计并实现上述算法的原型系统，通过实验比较各算法的性能。
5. 针对不同的视频应用场景，进一步细化算法并进行优化。
6. 最终完成算法的优化和推广，并在实际应用中测试其效果。
三、预期结果及意义1. 研究HEVC编码器中运动估计模块的复杂度，对现有快速算法进行分析，提出深度学习-based 的快速算法。
2. 完成算法的实现和原型系统开发，从实验结果中比较不同算法的性能优劣。
3. 通过优化算法，提高编码效率，为HEVC的应用提供更好的支持。
4. 为下一代视频编码标准的研究提供经验和参考。
视频通信中新一代视频编码国际标准HEVC扩展述评
视频通信中新一代视频编码国际标准HEVC扩展述评作者：宋悦凯来源：《中国新技术新产品》2015年第18期摘要：视频通信已经成为通信的主要方式之一，视频编码是视频通信中一个非常重要的组成部分。
近年来，随着高清晰度电视、DVD、蓝光盘等设备的出现，分辨率越来越高的视频得到广泛的应用，高效视频编码标准（High Efficiency Video Coding，HEVC）正是为满足此需求而制定的。
然而，为了满足更多的应用需求，需要对HEVC进行扩展，主要包括可伸缩扩展和精度扩展。
本文主要对HEVC扩展的基本概念、关键编码技术和研究热点进行了详细介绍。
关键词：视频编码；HEVC；可伸缩扩展；精度扩展中图分类号：TN919.81 文献标识码：A1 引言通信技术主要研究信号的产生、信息的传输、交换和处理，研究领域包括计算机通信、视频通信、数字通信、卫星通信、光纤通信、蜂窝通信、个人通信、平流层通信等方面。
近20年来，随着视频业务需求的迅速增长和业务质量要求的提高，视频通信已经成为通信的主要方式之一。
视频通信是对视频业务进行采集、压缩、传输和恢复的过程。
视频编码是视频通信中一个非常重要的组成部分。
多年来，媒体存储、会议电视、可视电话、IPTV、网络电视、视频监控和移动流媒体等一系列的应用，促使了视频编码标准的产生和发展。
国际电信联盟远程通信标准化组（ITU-T for ITU Telecommunication Standardization Sector，ITU-T）与国际标准化组织（International standard organization， ISO）是制定视频编码国际标准的两大组织，已经制定出H.261、MPEG-1、MPEG-2、H.263、MPEG-4 和H.264/AVC等多个标准。
近年来，随着高清晰度电视、DVD、蓝光盘等设备的出现，分辨率越来越高的视频得到广泛的应用，从而相应地产生了对这些视频进行高效率且低复杂度编码的需求，新一代视频编码国际标准即高效视频编码标准（High Efficiency Video Coding，HEVC）正是为满足此需求而制定的。
新一代视频编码(HEVC)中的帧间预测及仿真
新一代视频编码(HEVC)中的帧间预测及仿真电子信息与电气工程学院 5080309215 李雪指导老师：高志勇摘要在视频编码器中，采用运动估计、运动补偿、帧间模式判别等技术的帧间预测编码是视频压缩的主要技术，不同视频压缩的帧间预测标准和算法会严重影响编码器的性能。
本文研究了新一代视频编码（HEVC）中的帧间预测标准和参考编码器（HM6.1）的帧间预测算法；结合H.264实时编码器Medialib中帧间预测算法修改得到HEVC实时编码帧间预测算法；并在HM6.1编码器中实现4种帧间预测改进算法，在超高清视频序列（4Kx2K——4096x2048p@30fps、3840x2160p@30fps）下验证帧间预测改进算法的效率和性能。
在帧间预测中整像元运动估计和模式判别是影响帧间预测部分运算量的重要因素。
在不大幅度降低性能的情况下，本文在整像元运动部分通过控制搜索点个数和采用降低精度的方法来降低一定的复杂度；在模式判别部分采用部分模式判断提前终止的方式来降低运算复杂度。
然后通过仿真实现4种改进算法，验证了该算法可以在不明显降低视频质量的前提下大幅度降低帧间预测运算量。
总的来说，本文结合HEVC编码器算法和H.264实时编码器算法得到的HEVC实时编码器算法在HM6.1编码器平台上通过改进帧间预测算法验证了性能，取得了良好的编码性能、大幅度降低了搜索时间、在保证视频质量的前提下提高了编码效率，具有一定的可行性。
关键词:HEVC视频编码器，超高清，帧间预测算法，帧间模式判别，整像素运动估计ABSTRACTInter prediction which uses motion estimation, motion compensation and inter mode decision is the key point of video compression technology. Different inter prediction standards and algorithms will make a difference on the encoder performance. The paper does research on the inter prediction standard and the inter prediction algorithm of the reference encoder software HM6.1 of HEVC. Further more, with the inter prediction algorithm of H.264 real-time encoder, the paper proposes a new inter prediction algorithm used in real-time encoder of HEVC and four kinds of improved inter prediction algorithms used in HM6.1 encoder. The four kinds of algorithms are carried out in case of UHDV(4Kx2K——4096x2048p@30fps, 3840x2160p@30fps) to validate their performance.Integer motion estimation and inter mode decision affect the performance of the encoder directly. Under the premise of no obvious decrease in video performance, by controlling thenumber of search points and decreasing a little accuracy in integer motion estimation part, the complexity can be reduced. Likely, the paper utilizes several mode early skip algorithms in mode decision part to reduce complexity. Then the paper verified these four improved inter prediction algorithms though simulation in HM6.1, and these experiments achieves a good performance by obviously reducing the complexity as well as not obviously affecting the video performance.Overall, the real-time encoder algorithm and the improved algorithm which based on the HM6.1 encoder were proposed to achieve better performance between complexity and video quality, and proved a better performance.Key words: HEVC video encoder, UHDV, inter prediction algorithm, inter mode decision, inter pixel motion estimation第一章绪论1.1课题背景从2003年H.264、A VS[1]标准至今已经有9年历史，H.264和AVS的应用都已经很成熟，从视频监控到流媒体以至到电子消费产业都已经采用了H.264视频压缩标准进行编解码。
新一代视频编码标准HEVC专利申请分析
新一代视频编码标准HEVC专利申请分析作者：杨哲来源：《科技创新与应用》2017年第20期摘要：文章首先对HEVC进行了介绍，然后通过对HEVC进行相关的检索和分析，从全球历年申请量趋势、全球申请人、全球申请目标国、中国历年专利量申请趋势、中国专利申请人以及主要申请人等方面，横向和纵向比较了国内外的发展趋势以及差距。
最后做了小结和展望。
关键词：HEVC；专利分析；专利布局中图分类号：G306 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）20-0018-021 HEVC简介HEVC（High efficiency video coding）是由国际电信联盟通信标准部（ITU-T）旗下的视频编码专家组（VCEG）以及国际标准化组织（ISO/IEC）旗下的运动图像专家组（MPEG）于2010年初成立的联合视频工作组JCT-VC制定的新一代视频编码标准。
与目前使用最广泛的H.264一样，HEVC仍采用了基于块的混合编码框架，但是在很多方面有了突破性变化，进行了大量的技术创新，这些新的技术使得HEVC更加适合高清视频的压缩，在保证了编码质量的前提下，其压缩效率相比H.264提高了一倍以上。
如今数字视频正在向着高帧率、高分辨率和高压缩率不断发展，市场上甚至已经出现了4K电视产品，而HEVC正是这些产品背后不可或缺的技术支撑。
可以预见，在不远的将来，HEVC必将替代H.264成为主流编码标准。
因此，从HEVC开始开发之初，各大科技公司已经进行技术研发，并开始就新的技术进行专利领域的长远布局。
本文通过HEVC的专利发展状况来分析HEVC的目前发展状况。
2 HEVC专利分析针对HEVC，分别在中文文摘数据库（CNABS）和德文特世界专利索引数据库（DWPI）中进行了检索，在全球和中国国内范围内从申请量、申请人以及目标国角度进行了专利现状和发展趋势的分析，另外，还对几个主要申请人进行了介绍和专利申请分析。
推荐-HEVC视频编码技术的研究与实现
的阈值作为分割点，降低搜索树的深度，减小搜索 的范围从而降低复杂度。
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为了找到一个合适的阈值，对6个序列进行测试，测试序列分别为BQTerrace (1920×1080)、ParkScene(1920×1080)、vidyo3(720p)、BasketballDrill(832×480)、 BQMall(832×480)、ParkScene(832×480)，对前两个序列取前80帧全I帧，后面三个 序列取前100帧全I帧。序列的纹理复杂度和大小分辨率各有差别，对每个序列在不 同QP条件下进行测试。表3-1是测试的结果，MAD是按公式(3-8)以LCU为64×64计算 的。表中的数据以64×64预测单元为例，第三列的的数据表示当预测单元的分割模 式为64×64时，该预测单元所属的LCU的MAD值大于50的概率。统计结果表明，当 分割模式为64×64时，其所属的LCU的MAD值绝大部分小于300，对于32×32的分割 模式与64×64一样，其所属LCU的MAD值也都大多小于300。而其他的预测分割模式 16×16、8×8和4×4，由表中的统计数据看出他们所属的LCU的MAD值大部分大于 50。在某些特殊情况下会出现误判的现象，如序列BQMall，对32×32的分割模式， 其所属的LCU的MAD小于50的概率大于百分之十，原因在于图像中一些预测单元内
15 Odd -1 7
-11 5
符号
表示等式
运算次数
I0
O0
O0 = I0 + I1
“+” 2次
I1
O1
O1 = I0 - I1
I0 I1
Cn
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北京航空航天大学2012－2013学年第一学期期末《视频编码技术及其应用》课程大作业班级_____学号__________姓名____________成绩 _________2012 年1 月5日下一代视频编码标准HEVC分析研究（北京航空航天大学计算机学院）目录摘要 (3)关键字 (3)Abstract (3)Key Words (3)1、引言 (3)1.1背景简介 (3)1.2当前视频编码的主要挑战 (4)1.3 H.264的缺点 (5)1.4 HEVC的主要特征 (5)2、HEVC技术分析 (6)2.1 灵活的编码结构 (6)2.2 多方向帧内预测 (7)2.3 大尺度DCT变换 (7)2.4 自适应采样点补偿 (7)2.5 并行化的熵编码 (7)3、结论 (8)4、参考文献 (8)摘要下一代视频编码标准HEVC是继H.264之后视频编码领域的又一重大突破，该标准主要针对目前日益盛行的高清、超高清视频而开发，在克服H.264标准不足的同时，提出了多种针对高清视频编码的新技术。
本文首先介绍了视频编码的背景和当前视频编码领域的主要挑战，随后分析了H.264编码标准的不足之处，进而引出了下一代视频编码标准HEVC。
通过对HEVC中一些新技术的分析介绍，阐明了HEVC在高清视频领域的优势，对于详细了解HEVC的框架结构有提纲挈领的作用。
关键字视频编码；HEVC；超高清视频编码；自适应采样点补偿；并行化熵编码AbstractHEVC(High Efficiency Video Coding) is another breakthrough in video coding field after H.264, it concentrates on High Definition or Super High Definition video coding. In this paper, the background of video coding and some challenges of current video coding field is introduced first. After analysing some shortages of H.264, the author brings out the features of HEVC. The advantages of HEVC in High Definition video coding is clarified by analysing some new technologies in HEVC. This paper will be a introduction to details about HEVC.Key WordsVideo Coding; HEVC; Super High Definition Video Coding; Sample Adaptive Offset; Parallelization of Entropy Coding1、引言1.1背景简介当前世界上的视频编码标准主要来源于国际电信联盟(ITU-T)的视频编码专家组VCEG和国际标准化组织(ISO)的运动图像专家组MPEG，他们基于不同的应用需求，分别制定了H.26x和MPEG系列视频编码标准。
ITU的H.26x系列标准主要应用在实时的视频通信系统中，而MPEG系列标准则主要用于数字监控系统、视频存储、广播电视及因特网领域[1]。
2001年MPEG和VCEG又成立了视频联合工作组JVT，制定了H.264/AVC(即MPEG-4的第10部分)视频编码标准。
H.264标准使得视频压缩效率提高到了一个加，H.264编码标准已不足以应对高清和超高清视频编码的应用，这就为更高效的视频编码标准的提出奠定了前提。
2010年1月，VCEG和MPEG开始发起下一代视频压缩技术正事提案，相关技术由视频编码联合组(JCT-VC)审议和评估。
所收到的27个提案从增加编码复杂度、提高压缩效率，或者从保证编码质量、降低编码复杂度的角度出发，讨论如何在H.264/A VC的基础上进一步提高编码性能。
下一代视频压缩标准主要面向高清电视(HDTV)以及视频捕获系统的应用，提供从QVGA至1080P以及至超高清电视(7680×4320)不同级别的视频应用，其名称定为HEVC(High Efficiency Video Coding)或H.265。
其核心目标在于：在H.264/AVC High Profile 的基础上，对高分辨率/高保真的视频图像压缩效率提高1倍，即在保证相同视频图像质量的前提下，视频流的码率减少50%[2]。
1.2当前视频编码的主要挑战随着数字视频应用产业链的快速发展，特别是从2005 年高清数字视频的普及应用开始，原有的标清数字视频应用已经快速走向淘汰，数字视频的应用格式从720 P 到1080 P，数字视频帧率从30 fps 到60 fps，短短几年就不断的突破发展。
高清数字视频相对于原来的标清数字视频，不只是分辨率的提升，还有以下的显著特点[3]：(1) 宏块个数爆发式增加以前的标清数字视频，比如PAL格式的标清视频，分辨率为720×576，帧率为25fps，每秒钟的宏块个数(假设宏块大小为16×16)为：(720×576×25)/(16×16) = 40500；但是一个720P的高清视频，分辨率为1280×720，帧率为60fps，其每秒钟的宏块个数为：(1280×720×60)/(16×16) =216000，是PAL 数字视频的5.3 倍；一个1080P的高清视频，分辨率为1920×1080，帧率为60 fps，其每秒钟的宏块个数为：(1920×1088×60)/(16×16) =489600，是PAL 数字视频12.1 倍。
由此可见，高清或超高清视频格式下，每帧内的宏块个数相对于标清有爆发式的增加。
(2) 运动矢量数值大幅度增加相对于一个PAL(720×576)制式的标清数字视频，如果物体在两帧时间内从画面左侧高速运动到画面右侧，其运动矢量就是720，但是对于1080P(1920×1080)的高清数字视频，如果物体在两帧时间内从画面左侧高速运动到画面右侧，其运动矢量就是1920 了。
由此可见，在高清和超高清视频格式下，对于运动矢量的描述，需要更大的数据结构。
(3) 宏块内容复杂度降低以前的标清数字视频，需要在一个有限的分辨率画面中包含尽可能多的画面内容，因此平均分配到一个宏块中的画面内容就会比较复杂，而进入高清数字视频之后，摄像头的摄像角度基本上没有太多的增加，但是由于分辨率的增加，因此平均分配到每个宏块中的画面内容相对会更加简单，如图1[3]所示，左侧为低分辨率中一个宏块包含的内容，右侧表明高分辨率下同样的内容分到多个宏块中了，相对来说每个宏块的内容复杂度已经大大降低，由此，可以设计更加高效的运动估计方法来提高单个宏块的编码效率。
图1 宏块内容复杂度降低1.3 H.264的缺点高清视频的出现和普及使得H.264编码技术在很多方面都疲于应付，越来越不能适应高清编码的需要。
主要变现在以下几个方面[3]：(1)宏块个数的爆发式增长，会导致每个编码宏块的预测模式、运动矢量、参考帧索引和量化级等宏块级的参数信息在海量的高清数字视频宏块个数中，占用太多的码流资源，在有限的带宽资源中，分配给真正描述图像内容的残差系数信息的可用带宽明显减少了。
(2)单个宏块内容复杂度的降低化，导致一个4×4 或8×8 块内的变换系数也倾向于低频化，相邻的4×4 或8×8 块变换后的低频系数相似程度也大大提高，也就是说，以4×4 或8×8 为单位的变换并不能提高低频系数的压缩效率，由于变换块的颗粒度太小，会导致高清数字视频编码时，在相邻的变换块之间出现大量的数值比较接近的低频系数。
(3)在H .264 的宏块信息中，对于一个单向预测的宏块，H .264 的水平运动矢量和垂直运动矢量的和最小为2 最大为32，对运动矢量的预测使用的是哥伦布指数编码[4]，该编码方式的特点是数值越小使用的比特数越少，由于高清数字视频的应用，运动矢量数值会大幅度增加，导致的结果就是用来描述运动矢量数值的比特数也大幅度增加。
(4)H .264 使用的熵编码方式为CA VLC(适应性变动长度编码法)[5]和CABAC(适应性二元算术编码)[6] 2种，这2 种都是基于上下文的编码方法，都要求编码过程为串行编码，由于并行度太低，这种方式在H .264 的产业化实现过程中，特别是针对GPU/DSP/FPGA/ASIC 等并行化程度非常高的CPU，熵编码和熵解码的串行化处理是非常浪费资源的。
由此可见，在高清视频盛行的今天，H.264似乎已走到尽头，需要一种更加高效的视频编码技术来代替H.264标准。
1.4 HEVC的主要特征HEVC主要是在原H.264/AVC的编码框架上，提出更先进的改进技术，包括扩展的编码单元尺寸、基于块的更灵活的帧间/帧内预测方式、大尺寸块的变换、新的熵编码方法、更加复杂的内插滤波器等[7,8]。
HEVC进行了大量的技术创新[8]，优点主要体现在：(1)压缩效率更高。
(2)视频质量更高。
(3)健壮性更好。
(4)对IP网络的友好性好。
2、HEVC技术分析2.1 灵活的编码结构HEVC定义了3种类型的单元，包括编码单元(CU)、预测单元(PU)和变换单元(TU)[9]。
1幅图像可以被分为多个片，而1个片又可以被分为多个最大编码单元(LCU)，一个最大编码单元又可以分为4个编码单元。
HEVC定义了5种尺寸类型的编码单元：128×128(LCU)、64×64、32×32、16×16、8×8(SCU)，而不仅限于H.264中的16×16大小的固定单元。
预测单元被定义为编码单元的支节点，预测单元的尺寸可以是方块也可以是矩形，可根据需要进行设定，但其尺寸最大不应超过相应编码单元的尺寸。
而变换单元则是针对正交变换和量化。
这三个单元的分离，使得变换、预测和编码三个环节的处理更加灵活，也有利于各环节的划分更加符合视频图像的纹理特征，有利于各个单元更优化的完成各自的功能[10]。
三种类型的单元如图2所示：图2 三种类型的单元图像首先以最大编码单元(LCU)为单位进行编码，在LCU内部按照四叉树结构进行子块划分，直至成为最小编码单元(SCU)。