相对以前视频编码标准,如H.261、MPEG.1、MPEG-2、H.263和MPEG-4,新的H.264/AVC视频编码标准显著的提高了编码效率。同时,H.264采用的新技术也大大增加了系统的复杂性和运算开销,尤其是编码端的运动估计部分。 首先,本文简单介绍了H.264标准的主要内容,并着重讨论了几个与运动估计关系密切的关键技术,如多参考帧运动估计、7种预测模式以及1/4像素精度搜索等。 然后,针对传统运动估计算法存在的一个共同问题,我们提出了自适应可拉伸搜索窗口(ASSW)的策略。对大量视频序列的实验结果表明,在平均每个宏块增加不到3个搜索点条件下,我们的ASSW方法能将PSNR平均提高0.0065dB,尤其是对于水平或垂直方向运动剧烈的视频序列,平均PSNR提高0.02dB左右。 最后,我们讨论了两个最新的运动估计算法:PMVFAST和UMHexagonS,它们分别被MEPG-4和H.264标准接受。在此基础上,我们根据H.264的特点和要求,提出了一种更有效的快速运动搜索算法-可变多参考帧自适应搜索算法(VMRFAS)。该算法综合了PMVFAST和UMHexagonS的优点,按照各预测运动矢量的分布情况,自动选择合适的搜索模式,并采取了可变参考帧数目的策略,以进一步加快运动估计速度。此外,为了进一步提高PSNR性能,我们还采用了前面提到的自适应可拉伸搜索窗口(ASSW)技术,以便有效处理某些视频帧中的水平或垂直方向剧烈运动情况。 实验仿真结果表明,VMRFAS算法的搜索点数平均比UMHexagonS减少了9倍,而PSNR只下降了不到0.024dB。而且,该算法在比PMVFAST速度平均加快38%的基础上,还有0.047dB的PSNR增益。因此,VMRFAS算法是一种适合H.264的快速而高效的运动估计算法,具有一定的实用价值。