随着信息技术的发展,人们对于超高清视频的需求日渐加深。HEVC作为下一代超高清视频编解码的标准,其具备广泛的应用前景。HEVC是在H.264/AVC的基础上制定产生,与以往编码标准一样,HEVC同样采用混合编码框架,但是HEVC在内部模块的实现技术作出了较大改进。然而,制约着HEVC全面取代H.264/AVC的问题在于HEVC内部算法过于复杂,编码时间过长,无法进行实时的视频通信。HEVC采用四叉树单元划分结构以及35种帧内预测模式。然而,编码单元四叉树的划分以及帧内预测模式数量的增加,造成帧内预测模块编码复杂度的增加。本文通过对HEVC帧内预测进行研究,深入理解其内部实现技术,主要进行了以下工作:(1)HEVC帧内预测模式算法优化。首先对HEVC帧内预测算法进行研究。对于4*4大小编码单元,本文通过prewitt算子来提取编码单元像素变化率最大的方向,该方向的垂直方向与所需最佳角度预测模式相差不大。为降低纹理方向不明显所带来的误差,本文提出纹理方向明显与否的衡量方法。对于大于4*4的编码单元,通过统计发现,MPM作为最佳预测模式的概率很大,因此本文提出利用MPM对经过粗选择得到候选模式列表进行筛选,从而减少参与细选择过程的预测模式数量。上述方法能够有效降低帧内预测的计算复杂度,通过比较优化后的算法与源码中算法的编码时间,表明该方法能够有效缩短编码时间。(2)HEVC帧内预测硬件实现。由于软件编码耗时过长,本文通过硬件并行编码的方法加速编码进行。HEVC帧内预测中预测模式高达35种,各种预测模式之间的计算是独立的,因此可以将35种预测模式进行并行化计算。通过对预测模式的计算的分析,将预测模式的计算分为几类,进行并行计算,从而加快帧内预测的编码速度。在帧内预测的计算过程中,编码单元之间的计算也是相互独立的,因此,编码单元之间的计算同样可以使用并行化计算。为了保证并行化路径之间计算量的平衡性,本文衡量编码单元之间的计算复杂度,提出了利用三条并行化路径处理编码单元。