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HEVC编码框架解读

中括号内的内容作为主题，我们将一步一步回答并解读HEVC（High

Efficiency Video Coding）编码框架。HEVC是一种用于视频压缩的编码标准，它取代了以前的H.264/MPEG-4 AVC编码标准，并提供更高效的视频压缩和更好的视频质量。下面我们将深入了解HEVC编码框架。

1. 介绍HEVC编码框架

HEVC编码框架是一种用于视频压缩的算法和数据结构的组合，旨在将视频数据尽可能小地压缩，同时保持高质量的视觉体验。框架包含多个模块，每个模块都负责压缩视频数据的一个特定领域。

2. HEVC编码框架的模块

HEVC编码框架由以下几个主要模块组成：

- 输入预处理模块：此模块负责对原始视频进行预处理。它包括去噪、滤波和颜色校正等技术，以提高视频质量和压缩效果。

- 帧分割模块：该模块将视频分成连续的帧，并对每一帧进行处理。帧分割技术包括I帧（关键帧）和P帧（预测帧）等概念，以更好地利用图像的时间和空间相关性。

- 运动估计模块：此模块负责检测视频中物体的运动。它通过比较连续帧之间的像素差异来推断物体的移动方向和速度。运动估计技术有助于识别像素的重复出现，从而实现更高效的压缩。

- 变换编码模块：在该模块中，对运动估计模块的输出进行变换编码。HEVC使用了一种称为4x4和8x8离散余弦变换（DCT）的技术来转换空域的视频数据为频域数据。

- 量化和编码模块：在此模块中，HEVC对转换后的视频数据进行量化和编码处理。量化是通过将每个频域系数除以固定的量化因子来减少数据的精度。编码则利用熵编码技术将量化的频域数据压缩为更小的尺寸。

- 熵解码和逆量化模块：该模块用于将压缩的视频数据解码并逆量化为原始的频域数据。

- 逆变换模块和帧重构模块：这两个模块一起工作，将逆量化的频域数据通过逆变换转换为空域数据，并用于重构压缩后的视频帧。

3. HEVC编码框架的优势

HEVC编码框架相对于以前的编码标准具有许多优势：

- 更高的压缩效率：HEVC可以在保持相对较高的视频质量的同时，将视频数据压缩到更小的体积。这对于传输和存储视频来说非常重要。

- 支持更高的分辨率：HEVC编码标准支持更高分辨率的视频，如4K和8K。这使得HEVC成为用于显示更清晰画质的视频的理想选择。

- 更好的性能：相对于以前的编码标准，HEVC编码框架更高效地利用了视频中的空间和时间相关性，并提供更好的视觉体验。

- 更低的比特率：使用HEVC编码可以以更低的比特率传输视频数据，从而减少网络带宽的需求，并提供更稳定的视频传输流。

总结：

HEVC编码框架是一种高效的视频压缩标准，它通过将视频数据分割成连续的帧，并利用运动估计、变换编码和熵编码等技术，实现了更高的压缩效率和更好的视频质量。HEVC编码框架的优势包括更高的压缩效率、支持更高分辨率、更好的性能和更低的比特率。这使得HEVC成为当前广泛采用的视频压缩标准，以满足不断增长的视频传输和存储需求。

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H.265HEVC码率控制总体框架与代码解读（中）

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第⼆部分接着第⼀部分，介绍初始化之后的具体⽐特分配操作。附上传送门如下上：介绍码率控制的初始化部分中：介绍码率控制的具体实现下：介绍码率控制的应⽤以及码率控制的⼀些研究⽅向

2.码率控制的⽐特分配部分

从初始化部分可以看出，码率控制从GOP,frame，LCU逐级分配⽐特数，在frame与LCU这两块中还要根据⽐特数计算出对应的QP，从⽽运⽤于实际编码之中。

码率控制相较于整个HEVC框架⽽⾔是简单的，初始化的函数部分基本就占据了TEncRateCtrl.cpp的⼀半篇幅，剩下的部分⼤致分为三块：⽐特分配、QP计算以及数据更新。接下来就从这三块进⾏解读。

2.1⽐特分配

2.1.1 GOP⽐特分配

⾸先是GOP的⽐特分配，在1.2节中提到的xEstGOPTargetBits( ) 函数指明了对应的分配⽅法。代码如下

2.1.2 frame的⽐特分配

根据2.1.1中GOP分配的⽐特数，可以得到GOP内各帧的⽐特数，代码如下

2.1.3 LCU的⽐特分配

得到各帧的⽐特数后，可以对帧内各个LCU进⾏⽐特分配，代码如下Int TEncRCGOP::xEstGOPTargetBits( TEncRCSeq* encRCSeq, Int GOPSize )

{

Int realInfluencePicture = min( g_RCSmoothWindowSize, encRCSeq->getFramesLeft() ); //这⾥⽤到了滑动窗⼝g_RCSmoothWindowSize的概念，realInfluencePicture取滑动窗⼝40与编码剩余⽐特数的较⼩值，以精确计算GOP应得

Int averageTargetBitsPerPic = (Int)( encRCSeq->getTargetBits() / encRCSeq->getTotalFrames() );

基于HEVC框架的无损压缩编码算法研究

基于HEVC框架的无损压缩编码算法研究

软件２０１３年第３４卷第２期　Ｓ０ＦＴⅥ　ＲＥ　国际ＩＴ传媒品牌　

基于ＨＥＶＣ框架的无损压缩编码算法研究　

刘铁华　

（北京工业大学计算机学院，北京１００１２４）　

摘　要：为了进一步提高无损压缩的效率，提出了一种基于高效率视频编码（｝ｎ　ＥｆｆｉｄｅｎｃｙＶｉｄｅｏ　Ｃｏｄｉｎｇ，简称ＨＥＶＣ）框架　的无损压缩编码算法。此框架不只是对视频压缩有效，还对于全Ｉ帧视频序列和图像都有很好的压缩效果，我们便是利用这个框架　来压缩图像。该算法通过采用自适应差分脉冲编码调制（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｐｕｌｓｅ　Ｃｏｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，简称ＤＰＣＭ）和误差补偿相结合的方法　来提高预测精度，从而达到降低码率的目的。实验结果表明，该方法比ＨＥＶＣ原有无损压缩方法节省１０％以上的码率，并且对于　纹理复杂的图像也有较好的压缩效果。　关键词：多媒体编码；高效率视频编码　无损压缩；差分编码；误差补偿　中图分类号：ＴＰ　３７　文献标识码：Ｂ　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３—６９７０．２０１３．０２．０２２　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｌｏｓｓｌｅｓｓ　Ｉｎｔｒａ　Ｃｏｄｉｎｇ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＨＥＶＣ　Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　

Ｌ１ＵＴｉｅ—ｈｕａ　

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｒｉｎｇ１００１２￣Ｃｈ￣ａ）　

［Ａｂｓｔｒａｃｔ　１　Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆｔｈｅ　ｌｏｓｓｌｅｓｓ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，ｗｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ａ　ｌｏｓｓｌｅｓｓ　ｉｎｔｒａ　ｃｏｄｉｎｇ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｏｆ　Ｈｉ曲Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　Ｖｉｄｅｏ　Ｃｏｄｉｎｇ，ｒｅｆｅｒｒｅｄ　ｔｏ　ａｓ　Ｈ］ＢＶＣ，ｗｈｉｃｈ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ａｄａｐｔｉｖｅ　ｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｐｕｌｓｅ　ｃｏｄｅ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｒｒｏｒ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ，ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｔｈｅ　ｐｕｒｐｏｓｅ　ｏｆ　ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｂｉｔ　ｒａｔｅ．Ｔｈｉｓ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｗａｓ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｆｏｒ　ｖｉｄｅｏ　ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ．ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ　Ｏｆ　ａｌｌ　Ｉ－ｆｒａｍｅ　ａｎｄ　ｉｍａｇｅｓ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ。ａｎｄ　ｗｅ　ｕｓｅｄ　ｔｈｅ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｃｏｍｐｒｅｓｓ　ｉｍａｇｅｓ．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｃａｎ　ｓａｖｅ　ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　１　Ｏ％ｂｉｔ　ｒａｔｅ　ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｌｏｓｓｌｅｓｓ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｉｎ　ＨＥＶＣ．ａｎｄ　ａｌｓｏ　ｈａｄ　ｇｏｏｄ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｅ脓ｃｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｉｍａｇｅｓ　ｗｉｔｈ　ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ　ｔｅｘｔｕｒｅ．　【Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ］ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ　ｃｏｄｉｎｇ；ＨＥＶＣ；ｌｏｓｓｌｅｓｓ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ；ＤＰＣＭ；ｅｒｒｏｒ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　

视频编码标准H265的性能优化

视频编码标准H265的性能优化

视频编码标准H265的性能优化

一、视频编码标准H265概述

H265，也称为HEVC（High Efficiency Video Coding），是继H264之后的新一代视频编码标准。它由MPEG（Moving

Picture Experts Group）和VCEG（Video Coding Experts

Group）联合开发，旨在提供更高的压缩效率和视频质量。H265的推出，不仅提升了视频传输和存储的效率，而且对整个视频产业的发展产生了深远的影响。

1.1 H265技术的核心特性

H265技术的核心特性主要体现在以下几个方面：

- 更高的压缩率：H265能够提供比H264更高的压缩率，理论上可以在相同的视频质量下减少大约50%的数据量。

- 更好的视频质量：H265支持更高的分辨率和色彩深度，能够提供更清晰、更细腻的视频画面。

- 支持更宽的色域和动态范围：H265能够支持更宽的色域和更高的动态范围，使得视频内容更加丰富多彩。

1.2 H265技术的应用场景

H265技术的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：

- 4K和8K视频流：H265能够高效地编码4K和8K超高清视频，满足未来高清视频传输的需求。 - 视频监控：H265的高压缩率使得它非常适合用于视频监控领域，可以有效减少存储和传输成本。

- 网络视频服务：H265被广泛应用于网络视频服务，如视频点播、直播等，提供更流畅的视频体验。

二、H265编码标准的制定

H265编码标准的制定是一个全球性的过程，需要全球范围内的视频技术专家和组织的共同努力。

2.1 国际视频编码标准组织

国际视频编码标准组织是制定H265编码标准的权威机构，主要包括MPEG和VCEG。这些组织负责制定H265编码的全球统一标准，以确保不同国家和地区的视频编码能够实现互联互通。

2.2 H265编码标准的关键技术

H265编码标准的关键技术包括以下几个方面：

一种新的用于屏幕图像编码的HEVC帧内模式

一种新的用于屏幕图像编码的HEVC帧内模式

一种新的用于屏幕图像编码的HEVC帧内模式

陈先义;赵利平;林涛

【摘 要】由于传统编码方式对屏幕图像的编码效果不佳，该文根据屏幕图像包含大量非连续色调内容的特点，在HEVC(High Efficiency Video Coding)基础上，提出一种新的帧内编码模式称为帧内串匹配(Intra String Copy, ISC)。基本思想是在HEVC的编码单元(Coding Unit, CU)级别上，引入字典编码工具：编码时，在一定长度的字典窗口内，利用散列表，对当前CU内的像素，进行串搜索和匹配；解码时，根据像素串匹配的距离和匹配长度，在重建缓存内复制相应位置像素重建当前CU像素。实验结果表明，在编码复杂度增加很少的情况下，对于典型的屏幕图像测试序列，在全帧内(All Intra, AI)，随机接入(Random Access, RA)，低延迟(Low-delay B, LB)3种配置下，有损编码模式比HEVC分别节省码率15.1%,12.0%,8.3%，无损编码模式分别节省码率23.3%,14.9%,11.6%。%Because of the poor effect of the traditional coding

methods on the screen content coding, considering the screen content is

rich in non-continuous tone content, a new intra coding mode based on

High Efficiency Video Coding (HEVC), which is called Intra String Copy (ISC),

is proposed. The basic idea is adopting the dictionary coding tool on the