【安防知識網(wǎng)】AVS編碼效率的研究，是AVS編碼器達到實用的關鍵所在。下面分別給出這幾方面的應用技術方案。

　　AVS視頻編碼算法的編碼效率優(yōu)化

　　考慮與現(xiàn)有的視頻編碼標準兼容互通問題，此無線視頻編碼框架中的碼流結(jié)構(gòu)和語法采用AVS標準，保證在低碼率下編碼性能優(yōu)越且計算量小，保留那些對編碼貢獻較高的編碼工具和選項，獲得最經(jīng)濟的編碼方案，具體如下：

　　·幀內(nèi)預測：通過鄰塊中已解碼的相鄰像素對4x4小塊進行預測，其中亮度采用5種預測模式，為DC預測、水平、垂直、右下對角和左下方向的空間預測，色度采用4種預測模式，為DC、水平、垂直和PLANE預測;

　　·幀間預測：采用多種塊模式組合的運動補償，塊模式大小為16x16、16x8、8x16、8x8;運動向量的精度為1/4像素;參考幀為1~2幀;預測時塊匹配標準采用SAD公式計算;

　　·整數(shù)變換：采用4x4大小的整數(shù)變換，變換系數(shù)為1、2基，變換與量化同AVS;

　　·熵編碼：CAVLC編碼，同AVS標準;

　　·環(huán)濾波：按塊模式分類的不同強度的去塊濾波器，參考AVS標準中的定義。

　　AVS視頻編碼算法在DSP上的運算效率優(yōu)化

　　無線通信設備大多為電池供電的手持設備，通信耗電最小一直都是移動通信的基本要求。在多媒體通信中，手持設備的功耗主要包括通信能耗和計算能耗兩個方面，因此其計算能力遠不及固定設備。同時，移動設備的成本限制制約了其存儲空間和顯示能力，在此環(huán)境下的無線視頻應用，編解碼計算量和內(nèi)存要求必須適合當前移動設備設計和制造水平。為減少計算量，必須在保證大致相同編碼質(zhì)量和效率的前提下提出可替代的快速算法，并在高效實現(xiàn)過程中考慮內(nèi)存占用問題。

　　因此，以效率優(yōu)化為主要研究目標。擬采取如下綜合優(yōu)化手段：代碼優(yōu)化、關鍵算法的優(yōu)化、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、程序流程的優(yōu)化、編譯參數(shù)優(yōu)化、結(jié)合體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。每種優(yōu)化策略都緊密結(jié)合處理器的硬件體系結(jié)構(gòu)展開。[nextpage]

　　面向低功耗的快速模式選擇算法

　　在混合編碼框架下，支持多編碼模式編碼。如果利用Rate-Distortion Optimal工具來優(yōu)化，會將所有編碼模式全部循環(huán)一遍，會帶來計算復雜度的巨大增加，使功耗上升。在編碼效率和計算復雜度間進行平衡，需要對當前塊的編碼模式進行有效的估計。

　　AVS-S的所有可能的編碼模式分為三個層次，如圖1所示：

圖1  模式選擇層次圖

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　　第一個層次將所有的預測模式按照去除冗余信息的類型分

　　成兩個類別，幀內(nèi)預測(Intra prediction)和幀間預測(Inter prediction)，這個層次的模式選擇下文統(tǒng)稱為Intra/Inter模式選擇。第二個層次是根據(jù)預測模式塊的大小進一步分類，其中幀內(nèi)模式又可以分成Intra16×16、Intra8×8、兩種大小，這三個類別之間的選擇下文統(tǒng)稱為Intra預測塊大小選擇;幀間預測模式可以分為16×16、16×8、8×16、8×8四種塊大小。第三個層次是按照幀內(nèi)預測的方向進一步細分，每一個不同的方向為一個Intra預測模式，這個層次的選擇稱為Intra模式選擇。[nextpage]

　　AVS視頻編解碼算法的魯棒性能優(yōu)化

　　互聯(lián)網(wǎng)或3G無線網(wǎng)絡丟包、誤碼、延遲問題突出，帶來對差錯敏感的壓縮視頻還原質(zhì)量嚴重退化，而實時視頻傳輸對時延敏感，出錯數(shù)據(jù)不可能重傳。因此，需要在視頻編解碼算法中實施容錯技術來減輕傳輸過程中的差錯干擾。

　　抗錯性視頻編碼工具是研究得最早也是研究成果最多領域，其研究成果已經(jīng)被H.263+、H.263++、MPEG-4、H.264等視頻壓縮協(xié)議廣泛采用。它通過修改標準壓縮算法的語法或語義結(jié)構(gòu)來增加一定的冗余信息，達到在出錯情況下解碼器更快地重同步或使錯誤隱藏效果更好的目的，因而非常有效。但是，H.264等標準中采用的容錯工具只是定義了語法和語義，并沒有定義具體的實現(xiàn)算法(類似運動估計這類開放的問題)，所以，研究計算效率高、容錯性能優(yōu)異的控制算法是容錯編碼工具在應用中需要解決的迫切問題。

　　容錯編碼技術通過添加冗余信息增強信道傳輸?shù)聂敯粜裕珔s犧牲了編碼效率，幀內(nèi)編碼可以有效阻止差錯擴散，但是編碼效率不高，必須解決信源編碼效率和信道傳輸魯棒性之間的矛盾，在優(yōu)化端到端的總體失真度的基礎上進行編碼模式的合理選擇。

　　為抑制錯誤的幀間擴散，通過解碼器的反饋，編碼器自適應地插入幀內(nèi)宏塊。在視頻編碼中插入一定數(shù)量的幀內(nèi)模式的宏塊或I幀可以有效地控制視頻編碼中的錯誤擴散。但是過多地插入幀內(nèi)模式的宏塊和I幀會導至編碼效率的下降，產(chǎn)生端到端的時延?？梢钥闯觯绻笠曨l編碼提高出錯抑制性能、增強魯棒性，就必然會降低視頻編碼的效率，傳輸數(shù)據(jù)增加，產(chǎn)生時延。為此必須利用端到端的RD模式優(yōu)化，使編碼效率和容錯效果達到最佳平衡，最終在網(wǎng)絡接收端得到最佳的視頻質(zhì)量，從而優(yōu)化網(wǎng)絡視頻通信系統(tǒng)的性能。

　　視頻信源編碼器在做運動估計、編碼模式判決和碼率控制時都是基于率失真模型的，傳統(tǒng)的率失真模型只是考慮信源編碼失真，沒有考慮信道傳輸?shù)氖д?如誤碼、丟包)，因此，將這個模型直接應用于容錯視頻編碼會產(chǎn)生較大的模型失真。所以，需要建立一個面向IP分組丟失信道的率失真估計模型，該模型能準確表示信道統(tǒng)計和瞬時特性，并能將預估結(jié)果提供給編碼和傳輸層算法使用。

　　綜合AVS視頻編碼方案的魯棒性和實時性的考慮，采用如下差錯控制編碼解碼技術：基于編碼器的差錯彈性編碼、基于解碼器的錯誤掩蓋、編解碼交互的差錯控制。