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1、分类号T N 9 1 9 8 密级公开 重庆邮电大学硕士学位论文 英文题目垦曼墨星丛Q 垃Q 塾y i 盘Q 旦曼鱼Q 鱼丛! 堡卫! 曼堡皇卫! 丛i Q n ! 曼星! 塑Q ! Q g Y o f A V S M 硕士研究生张凤 指导教师 学科专业 论文提交日期 至Q ! Q 二垒二麴 论文答辩日期2 0 1 0 - 5 - 3 0 论文评阅人 答辩委员会主席 2 0 1 0 年4 月2 0 日 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 它人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获
2、得重废壑鱼太堂或其它教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 签字日期：妒年 3 ) 。 3 ) l 2 样本j ：首先用F 2 在垂直方向上对最近的4 个1 2 样本最终预测值滤波， 得到中间值j = ( - a a + 5 b + 5 t - h h ) ，其中a a = C l i p l ( ( a a + 3 2 ) 6 ) ，t = C l i p l ( ( t + 3 2 ) 6 ) ， h h = C l i p l ( ( h h + 3 2 ) 6 ) 。标记为a a ，t
3、和1 1 l l 的1 2 样本中间值可用F l 对水平方向 滤波得到( 与b 的计算过程相同) 。最终的预测值j = C l i p l ( ( j + 4 ) 3 ) 。 1 4 样本位置的预测值通过线性插值计算得到。1 1 4 样本的计算过程如下： 1 ) 1 4 样本口：萨( F + 1 ) l ，其中b 是相应位置1 2 样本的最终预测值，F 是整数样本值。 2 ) 1 4 样本c ：一G + 1 ) 1 ，其中b 是相应位置1 2 样本的最终预测值，G 是整数样本值。 3 ) 1 4 样本d ：庐( F + 斛1 ) 1 ，其中h 是相应位置l 2 样本的最终预测值，F 是整数样本
4、值。 4 ) l “样本行：萨( N 柏+ 1 ) 1 ，其中h 是相应位置l 2 样本的最终预测值，N 是整数样本值。 5 ) 1 4 样本f ：i - - - ( h + j + 1 ) 1 ，其中h 和j f 是相应位置1 2 样本的最终预测值。 6 ) l 4 样本七：扣沏垆1 ) 1 ，其中肌和是相应位置1 2 样本的最终预测值。 7 ) l 4 样本办f - - ( b + j + 1 ) l ，其中6 和，是相应位置1 2 样本的最终预测值。 8 ) 1 4 样本g ：织州+ 1 ) 1 ，其中t 和j f 是相应位置1 2 样本的最终预测值。 9 ) 1 4 样本e ，g ，P
5、 和，： e = ( F + _ ，+ 1 ) l g = ( G + _ ，+ 1 ) 1 p = ( N + + 1 ) l ，= ( O + j f + 1 ) l 其中F ，G ，N 和O 是整数样本值，是相应位置l 2 样本的最终预测值。 图2 5 中当前亮度块E 的左上角整像素位置为化力，预测样本矩阵的元素 p r e d M a t r i x x , 纠根据表2 3 赋值。表 x F r a c L 等m v E I 拘水平分量m v E _ x & 3 ， y F r a c L 等于m v E 的垂直分量m v U & 3 。 、，6 2 ，r 口6，_1) 书扩焉舵 I
6、，一 5仆， 2 仉旧泊F“r、【 巾 = a 力 = 玩 、， ， 0 1 3 p p h H C C 重庆邮电大学硕士论文第二章A V S M 视频标准技术特点研究 表2 3预测样本矩阵元素 x F r a c L0O0Ollll22223 333 y F r a c L 0123Ol23Ol 2 3 0l23 p r e d M a t r i x FdhnaeI P bf kr jq C g x , y 】 色度精度为1 8 像素运动预测方法 色度样本插值使用与对应亮度块的运动矢量m v E ( r o v E 的水平分量为m v Ex ， 垂直分量为m v Ey ) 对应的运动矢量m
7、 v C 。m v C 的水平分量为m v Cx ，垂直分量 为m v Cy ，m v C 的基本单位为1 8 样本，m v Cx 的值等于r o v Ex ，m v Cy 的值等于 m v EY 。色度样本插值见图2 8 ，A ，B ，C ，D 是被插值样本周围的整数样本值， d X 与d y 分别是预测样本与A 的水平和垂直距离，d X 等于m v C _ x & 7 ，d y 等于m v C _ y & 7 。如图2 8 所示： 图2 81 8 色度插值 预测样本矩阵的元素p r e d M a t r i x x ，y 】根据下式( 2 7 ) 计算： p r e d M a t d
8、x x ，y 】= C l i p1 ( ( ( 8 - d x ) x ( 8 - d y ) x A + d x ( 一d y ) x B + ( 8 - d x ) x d y x C + d x d y D + 3 2 ) 6 ) ”( 2 7 ) A V S M 采用高精度的运动预测大大地提高了运动估计的精度，使得最终用于 编码的残差明显减小，从而提高帧间编码的效率。 与H 2 6 4 相比较，A V S M 采用了新的插值方法有效地避免了专利问题。表2 4 给出了A V S M 和H 2 6 4 在插值方法上的比较钉。 表2 4A V S M 和H 2 6 4 插值比较 H 2 6
9、 4A V S M 比较结果 A V S Mv sH 2 6 4 门数 9 0 19 1 51 5 5 1 9 重庆邮电大学硕士论文第二章A V S M 视频标准技术特点研究 关键路径 3 5 93 7 75 0 1 ( N S ) 功耗( m W ) 3 6 0 03 5 6 41 O 内存 1 2 9 61 2 3 2- 4 9 4 2 2 3 变换量化 变换编码是将预测编码得到的残差从时域表示转换到频域的数据表示。以往 的视频编码标准中采用的是基于块的浮点D C T 变换。D C T 变换的优点在于： 1 ) 变换后块内的系数不相关，即可以去除系数之间的相关性，降低冗余度； 2 ) 使能
10、量主要集中在直流系数( D C ) 和少数几个低频系数上，这样可对左上角 的直流系数和低频系数采用较小的量化步长进行精细量化，而对于信息量低的高 频系数则可以加大量化步长。但这种变换也有明显的不足：一是由于D C T 变换是 浮点运算，计算复杂度较大；二是由于计算机浮点运算的特殊结构，变换系数在 D C T 和I D C T 变换后会出现舍入偏差，从而影响解码端图像的精确重建。 A V S M 编码中，构成编码比特流的信息主要是残差变换系数和运动矢量信 息。A V S M 对运动补偿预测或帧内预测后的4 X 4 块残差数据进行整数离散余弦 变换( I D C T ) 3 6 1 1 3 7 1
11、 。不但可以消除浮点运算过程中的舍入误差，使得无误码环 境中编解码端重建后的图像完全相同，而且可以根据不同处理器的结构将变换过 程中的乘法操作简化为移位操作，从而大大降低了运算复杂度。 由于低频包含了图像的主要信息，而人眼对高频数据不敏感，因此我们可以 利用这种特性，通过对变换后的系数进行分类量化来实现压缩。 A V S M 中采用标量量化，避免了乘法和浮点运算。量化的操作公式为： Z v = r o u 耐“2 8 ， 其中，Z “是量化得到的系数；Y i j 是变换系数；Q s t o , 匙m 化步长，用量化参数 Q P 进行索引。A V S M 采用6 4 级量化，量化参数范围为0 至
12、U 6 3 。量化参数每增加8 ， 量化步长就增加一倍，以适应不同的应用和业务对码率和视频质量的要求。 2 2 4 环路滤波 由于A V S M 采用基于块的处理方式，而编码误差会导致图像有块效应，影 响主观效果，为消除块边缘图像跃变的影响，A V S M 采用环路滤波来平滑块边缘， 减小解码宏块的块状效应。因此在A V S M 和H 2 6 4 中都采用了环路滤波，对条 带内每一个宏块的所有块边界进行滤波来有效降低块效应1 3 册l l7 1 。 重庆邮电大学硕士论文第二章A V S M 视频标准技术特点研究 环路滤波以宏块为单位，图像中每个宏块的滤波过程如下： 对亮度和色度分别做环路滤波，
13、见图2 9 ，首先从左到右对垂直边界滤波，然 后从上到下对水平边晃滤波。当前宏块的环路滤波的输入为图像未进行滤波的样 本值，当前宏块环路滤波会修改这些样本值。当前宏块垂直边界滤波过程中修改 的样本值作为水平边边界滤波过程的输入。 宏块亮度边界宏块色度边界 图2 9 宏块中需要滤波的边界示意图 A V S M 具有帧内滤波、帧间滤波和不滤波三种模式。根据宏块类型和宏块中 亮度块的当前量化参数Q P ，按以下方法选择滤波模式：首先，如果当前宏块是帧 内编码宏块，则使用帧内宏块滤波模式。其次，如果当前宏块不是跳过模式的帧 间编码宏块，或者当前宏块的当前量化参数Q P 大于等于门限Q P ，则选择帧间
14、宏 块滤波模式。如果上述两个条件都不满足，则不对当前宏块滤波。在此说明一下： 帧内预测使用环路滤波前的重建图像样本值。 无论是哪种滤波模式，都需要先判断边界是否满足滤波条件。如图2 1 0 所示， p 和q 在水平或垂直边界两侧的4 4 块( 边界用黑色粗线表示) 。用P o 、P l 、Q o 和 Q 1 分别表示p o 、p 卜q o 和q l 滤波后的样本值。 如果该宏块需要滤波，并且下式( 2 9 ) 为真，则对边界样本滤波： A b s ( P o - q o ) l - ”。( 2 1 0 ) 索：J I I n d e x A 为： I n d e x A = C l i p 3
15、 ( 0 ，6 3 ，C u r r e n t Q P 肼+ A l p h a C I O f f s e t ) ( 2 1 1 ) 2 1 重庆邮电大学硕士论文第二章A V S M 视频标准技术特 图2 1 0 滤波边界图 表2 5 块边界阈值仅与I n d e x A 的关系 重庆邮电大学硕士论文第二章A V S M 视频标准技术特点研究 上述滤波过程中，a 称为帧内宏块滤波裁剪参数。C 屿I n d e x C ，之间的关系见 I n d e x C I = C l i p 3 ( 0 ，6 3 ，C u r r e n t ! ( 2 1 2 ) 表2 6 滤波裁减参数C I 与I n d e x C I 的关系 索引 C I 索引 C l 索引 C I 索引C 1 001 6 03 224 86 1O1 7O3 324 97 2O1 8O3 42 5 0 7 3O1 9O3 535 l8 4O 2 0 03 64 5 29 5O2 l03 745 39 6O2 2l3 845 41 0 702 313 94 5 5 l l 8 O2 4l4 055 61 2 902
