● 摘要
HEVC是即将发布的新一代视频编码标准，采用了多种先进的编码技术，获得了比现有最新的H.264编码标准更高的压缩效率，但同时也引入了更高的计算复杂度，目前还无法应用到实时编解码的实际视频应用中。其中，HEVC中的环路滤波模块在沿用去方块滤波的同时，还引入了样本点自适应偏移和自适应环路滤波，可以更有效的去除视频编码中产生的失真，提高重建视频的主客观质量，但也存在算法时间复杂度高的问题，增加了视频实时编解码器实现的难度。因此，研究并实现快速的环路滤波算法具有重要意义和实用价值。本文主要研究环路滤波模块在编码器中耗时最多的自适应环路滤波和解码器中耗时最多的去方块滤波，并对该模块进行C代码实现。本文的工作主要包括以下几个方面：（1）分析并实现了HEVC中的环路滤波模块。在HEVC制定过程中环路滤波模块采用了新的编码工具样本点自适应偏移和自适应环路滤波，并且去方块滤波和H.264中的相比有所变化。为了评估环路滤波模块对实现实时编解码器产生的影响，本文在详细介绍该模块的基础上从时间和质量等方面进行了性能分析。最后根据实验室基于TI C6678的DSP硬件平台编码器实现的需要，C代码优化实现了环路滤波模块。（2）提出了基于边界预判的快速去方块滤波算法。去方块滤波可有效去除视频编码中出现的方块效应，提高重建视频的主观质量，但由于边界滤波的高度自适应性，算法存在着时间复杂度高的问题。本文首先对HEVC中的去方块滤波算法进行了性能分析，针对去方块滤波算法边界判断时间复杂度高的问题，在总结目前国内外已有的去方块滤波优化算法的基础上，提出了基于边界预判的快速去方块滤波算法。实验结果表明，与标准算法相比在视频编码质量几乎没有下降的情况下，本文提出的快速去方块滤波算法可节省约30%的去方块滤波算法时间。（3）提出了基于纹理和空间相关性的快速自适应环路滤波算法。自适应环路滤波可以使重建视频与原始视频之间的均方差最小，有效地提高重建视频的客观质量，但同时存在滤波器系数模式选择耗时较多的问题。考虑到相邻最大编码单元之间存在着较强的相关性，本文根据视频内容的纹理和空间相关性对每个最大编码单元的滤波器模式进行预判，提出了基于纹理和空间相关性的快速自适应环路滤波算法。实验结果表明，与标准算法相比在视频编码质量几乎没有下降的情况下，本文提出的快速自适应环路滤波算法可节省约70%的自适应环路滤波算法时间。