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视频压缩标准是为了适应视频信号信息量大,占用带宽高的特点而逐渐发展起来的。国际上不同组织针对不同应用制定了如ISO/IEC的MPEG系列、ITU-T的H.26L系列和JVT的H.264/AVC等标准。AVS(Audio Video Coding Standard)工作组于2002年由信息产业部牵头成立,目的是建立中国自主的用于压缩、存储和数字版权管理的音视频及多媒体应用系统。AVS工作组在2004年发布了AVS-M (AVS for Mobile)视频编码标准,作为AVS标准的第七部分(因此也被称为.AVS1-P7),这个标准主要是面向低码率的移动多媒体通信而制定的。本文的研究内容就是针对AVS-M视频编码器的研究与优化。
本文首先介绍视频信息在压缩过程中去除空间冗余、时间冗余和统计冗余的原理,重点在于分析视频压缩原理在AVS-M中的应用。在AVS-M标准中利用整型余弦变换和多方向空间预测来消除空间冗余,并利用量化技术进一步去除不重要的信息;利用基于块的运动估计和运动补偿来消除空间冗余;利用可变长编码消除统计冗余。然后本文对AVS-M视频编码器的性能和复杂度进行了分析,得到AVS-M编码器的性能瓶颈和热点(Hotspot):帧间预测模块和变换量化反变换量化模块,并据此确定了优化方案。
在优化过程中,首先针对帧间预测中运动搜索与估计占用编码时间最多的特点,对视频编码中运动估计的原理与现有算法做了深入的分析,在此基础之上,本文提出了一种新的适用于AVS-M帧间预测的快速运动搜索算法;然后根据视频处理中对大量小数据进行重复操作的特点,本文利用Intel的SSE2扩展指令集对编码器的瓶颈进行优化。实验结果表明,优化取得很好的效果,整个编码器的速度有了很大的提高。在文章的最后对本文的工作与成果做了总结,并对下一步的工作做了计划与展望。