基本介紹
- 書名：數字視頻編碼算法最佳化理論、方法和晶片實現
- ISBN：9787121195747
- 頁數：336
- 定價：￥59.0
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2015-01
基本信息,內容簡介,目錄信息,
基本信息
數字視頻編碼算法最佳化理論、方法和晶片實現
作 譯 者：殷海兵等
出版時間：2015-01
千 字 數：487
版 次：01-01
頁 數：336
開 本：16(185*260)
I S B N ：9787121195747
內容簡介
數字視頻是數字媒體套用中最重要的媒體形式，受高清、多視等套用需求驅動，視頻編碼算法最佳化仍是學術界研究的熱點，設計高性能視頻編碼器對於促進AVS2和HEVC等視頻壓縮標準產業化進程有重要意義。 本書首先分析視頻編碼算法理論研究、H.264/AVC視頻編碼晶片結構設計和套用的現狀，並基於此分析視頻編碼算法最佳化、晶片結構設計面臨的主要問題和挑戰。本書從視頻編碼算法最佳化理論、方法和晶片實現三個層面展開論述，包括多模組算法特點、多目標最佳化模型以及視頻編碼算法多模組聯合最佳化設計方法。在多模組、多目標性能聯合最佳化方法指導下，對關鍵算法可定製模組，包括碼率控制、運動估計、模式選擇、視頻預處理等，依次展開分析，給出最佳化設計的算法方案和系統硬體架構，最後給出基於FPGA實現的完整編碼器設計方案。
目錄信息
第1章 緒論 1
1.1 數字媒體套用 1
1.2 數字媒體產業 3
1.3 數字視頻編解碼技術和標準 5
1.4 數字視頻編碼算法最佳化 6
1.4.1 提高性能的編碼新算法 6
1.4.2 特定標準碼流語法結構受限的算法最佳化 7
1.5 本書的結構 7
參考文獻 9
第2章 數字視頻編碼原理 11
2.1 視頻編碼方法概述 11
2.2 基於分塊預測變換混合編碼方案 14
2.3 預測編碼 14
2.3.1 預測差分編碼原理 15
2.3.2 預測方法 16
2.3.3 運動補償預測 16
2.3.4 幀內預測 19
2.4 變換編碼 20
2.4.1 圖像正交變換 20
2.4.2 變換編碼系統框架 21
2.5 量化 22
2.6 熵編碼 23
2.7 基於分塊運動預測混合編碼方案 25
2.8 主流視頻編碼標準 27
參考文獻 35
第3章 率失真理論和視頻編碼率失真最佳化 37
3.1 率失真理論 37
3.2 DCT係數分布模型 38
3.2.1 幾種典型DCT分布 38
3.2.2 幾種分布模型的比較 39
3.2.3 分段截斷DCT分布模型 40
3.3 典型率失真函式模型 42
3.4 率-量化模型分析和比較 45
3.5 失真-量化模型 50
3.5.1 典型D-Q模型 50
3.5.2 D-Q模型分析與比較 51
3.6 率失真最佳化在視頻編碼中的套用 52
參考文獻 54
第4章 數字視頻編碼器設計和最佳化 57
4.1 視頻編碼器最佳化的必要性 57
4.2 視頻編碼器典型實現平台 59
4.3 視頻編碼算法和架構最佳化 60
4.4 基於視覺感知編碼 64
4.5 視頻編碼算法多目標性能最佳化 67
4.6 視頻編碼算法多模組關聯最佳化 68
參考文獻 69
第5章 高清編碼器硬體架構綜述 75
5.1 編碼器IP核和ASIC晶片 75
5.1.1 編碼器架構 75
5.1.2 H.264編碼架構產業化情況 76
5.1.3 學術界H.264/AVC編碼架構 77
5.1.4 典型H.264/AVC編碼器架構 78
5.2 系統架構設計挑戰 80
5.2.1 架構設計挑戰 80
5.2.2 多目標性能最佳化 81
5.3 應對挑戰的典型解決方案 82
5.4 架構設計和模組分析 86
5.4.1 分級系統架構模型 86
5.4.2 SoC系統架構 88
5.4.3 存儲架構 89
5.4.4 互連架構 94
參考文獻 96
第6章 多目標性能最佳化 104
6.1 FPGA/ASIC平台多目標性能參數 104
6.2 多目標性能參數度量 106
6.3 基於多邊形面積度量的性能評價模型 106
6.4 基於功效係數法的性能評價模型 110
6.5 基於單位複雜度效率的性能評價模型 111
6.5.1 晶片流水實現資源消耗度量及模型 112
6.5.2 流水算法率-失真資源消耗代價模型 113
6.6 多目標性能約束下的算法最佳化方法 115
參考文獻 116
第7章 多模組聯合最佳化及算法流水化映射 118
7.1 視頻編碼算法最佳化關鍵模組 118
7.2 多模組之間關聯及算法最佳化 121
7.3 基於耦合關聯度的多模組最佳化方法 123
7.4 流水化算法框架和算法流水化映射 124
7.4.1 多模組聯合最佳化算法框架 124
7.4.2 算法流水化映射 127
7.5 流水化算法驗證平台搭建 130
7.6 基於編碼參數離散取值選擇的多目標性能最佳化方法 132
參考文獻 135
第8章 運動估計算法和硬體架構 137
8.1 塊匹配運動估計算法 137
8.1.1 整像素塊匹配運動估計 138
8.1.2 運動向量預測和編碼 139
8.1.3 新的運動預測技術 139
8.2 運動估計算法最佳化 145
8.2.1 快速搜尋算法 145
8.2.2 匹配準則 147
8.3 運動估計面臨主要挑戰及多目標約束 148
8.3.1 挑戰 148
8.3.2 多目標性能最佳化 149
8.4 支持多種分割模式的分像素運動估計算法 149
8.5 整像素、分像素運動估計結構綜述 151
8.5.1 整像素運動估計架構 151
8.5.2 IME中的分層數據復用分析 154
8.5.3 分像素運動估計架構 155
8.5.4 FME架構中並行數據復用分析 156
8.6 高清視頻運動估計算法設計考慮 157
8.6.1 多解析度運動估計算法 157
8.6.2 數據組織和管理 158
8.7 適合高清大視窗的整像素分層運動估計算法 159
8.7.1 多解析度運動估計中的像素組織 159
8.7.2 分層運動估計算法 161
8.7.3 智慧型多中心運動向量選擇 165
8.8 整像素、分像素運動估計協同設計 166
8.9 算法實驗結果 167
8.9.1 局部小視窗大小和性能損失 167
8.9.2 運動估計算法性能 169
參考文獻 170
第9章 模式選擇算法與硬體架構 175
9.1 模式選擇面臨的主要挑戰 175
9.2 模式選擇最佳化關鍵技術 177
9.3 模式選擇算法和硬體結構綜述 178
9.3.1 算法 178
9.3.2 結構 179
9.4 率失真最佳化模式選擇算法 180
9.4.1 率失真最佳化關閉模式預選 180
9.4.2 部分模式率失真最佳化模式選擇 183
9.4.3 算法性能 188
9.5 基於視覺感知的模式選擇 191
9.5.1 psy-rdo算法 191
9.5.2 psy-trellis量化算法 192
9.6 適合硬體實現的率失真最佳化量化 194
9.6.1 SDQ算法概述 196
9.6.2 SDQ格線搜尋 197
9.6.3 硬體實現挑戰 198
9.6.4 硬體友好的率失真最佳化量化預選 199
9.6.5 動態格線圖結構 201
9.6.6 數據依賴免疫的預判決算法 205
9.6.7 完整算法 208
9.6.8 實驗結果 209
參考文獻 211
第10章 碼率控制算法與硬體架構 216
10.1 碼率控制概述 216
10.2 碼率控制多模組約束 217
10.3 碼率控制多目標性能約束 219
10.4 碼率控制最佳化關鍵技術 221
10.5 基於視頻特性的碼率控制整體算法 223
10.5.1 感知模糊複雜度 226
10.5.2 ratefactor參數調整 227
10.5.3 算法最佳化作用機理分析 229
10.6 基於視覺感知的宏塊級MBTree算法 231
10.6.1 Lookahead滑動窗分析 232
10.6.2 參考傳遞代價度量 233
10.6.3 傳遞代價對量化參數偏移影響分析 236
10.7 空域自適應的VAQ量化控制算法 238
10.8 實驗結果 239
10.9 分析討論和展望 242
10.9.1 多模組聯合最佳化 242
10.9.2 拉格朗日係數選擇 243
參考文獻 243
第11章 AVS高清視頻編碼器硬體架構設計 247
11.1 概述 247
11.2 視頻編碼晶片實現方案 249
11.2.1 整體結構和模組分割 249
11.2.2 AVS視頻編碼模組結構 250
11.3 宏塊流水線結構 252
11.3.1 已有流水線結構分析 252
11.3.2 率失真最佳化模式選擇對宏塊流水線的影響 253
11.3.3 支持率失真最佳化模式選擇的四級流水線結構 254
11.4 大視窗整像素運動估計硬體結構 259
11.4.1 整像素運動估計算法和結構分析 259
11.4.2 高清編碼器運動估計算法設計考慮 260
11.4.3 硬體資源高度復用的整像素運動結構 261
11.4.4 資源消耗和性能分析 267
11.5 率失真最佳化模式選擇硬體結構 267
11.5.1 高清編碼器模式選擇硬體架構 267
11.5.2 高清編碼器模式選擇系統結構 268
11.5.3 內部塊級流水線結構分析 271
11.5.4 資源消耗和性能分析 277
11.6 整體結構和VLSI實現 278
11.6.1 行為級功能驗證策略 278
11.6.2 資源消耗和性能分析 284
11.7 結果及討論 285
參考文獻 287
第12章 算法確定模組硬體架構綜述 290
12.1 熵編碼架構 290
12.1.1 算法分析 290
12.1.2 架構 291
12.2 去塊效應濾波架構 293
12.2.1 算法分析 293
12.2.2 架構 294
12.3 MVP算法和結構 297
參考文獻 298
第13章 展望 302
13.1 複雜度度量與性能評估模型 302
13.2 算法和架構的最佳化 304
13.3 HEVC編碼器算法和架構設計 306
13.3.1 HEVC標準新的編碼工具 306
13.3.2 HEVC編碼複雜度與難點分析 307
13.3.3 HEVC編碼器架構設計思路 308
參考文獻 308
