主頁（http://www.130131.com）：AVS產(chǎn)品化關(guān)鍵點(diǎn)之思考

　　【中國集群通信網(wǎng)】AVS編碼效率的研究，是AVS編碼器達(dá)到實(shí)用的關(guān)鍵所在。下面分別給出這幾方面的應(yīng)用技術(shù)方案。

　　AVS視頻編碼算法的編碼效率優(yōu)化

　　考慮與現(xiàn)有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)兼容互通問題，此無線視頻編碼框架中的碼流結(jié)構(gòu)和語法采用AVS標(biāo)準(zhǔn)，保證在低碼率下編碼性能優(yōu)越且計(jì)算量小，保留那些對編碼貢獻(xiàn)較高的編碼工具和選項(xiàng)，獲得最經(jīng)濟(jì)的編碼方案，具體如下：

　　·幀內(nèi)預(yù)測：通過鄰塊中已解碼的相鄰像素對4x4小塊進(jìn)行預(yù)測，其中亮度采用5種預(yù)測模式，為DC預(yù)測、水平、垂直、右下對角和左下方向的空間預(yù)測，色度采用4種預(yù)測模式，為DC、水平、垂直和PLANE預(yù)測;

　　·幀間預(yù)測：采用多種塊模式組合的運(yùn)動補(bǔ)償，塊模式大小為16x16、16x8、8x16、8x8;運(yùn)動向量的精度為1/4像素;參考幀為1~2幀;預(yù)測時(shí)塊匹配標(biāo)準(zhǔn)采用SAD公式計(jì)算;

　　·整數(shù)變換：采用4x4大小的整數(shù)變換，變換系數(shù)為1、2基，變換與量化同AVS;

　　·熵編碼：CAVLC編碼，同AVS標(biāo)準(zhǔn);

　　·環(huán)濾波：按塊模式分類的不同強(qiáng)度的去塊濾波器，參考AVS標(biāo)準(zhǔn)中的定義。

　　AVS視頻編碼算法在DSP上的運(yùn)算效率優(yōu)化

　　無線通信設(shè)備大多為電池供電的手持設(shè)備，通信耗電最小一直都是移動通信的基本要求。在多媒體通信中，手持設(shè)備的功耗主要包括通信能耗和計(jì)算能耗兩個(gè)方面，因此其計(jì)算能力遠(yuǎn)不及固定設(shè)備。同時(shí)，移動設(shè)備的成本限制制約了其存儲空間和顯示能力，在此環(huán)境下的無線視頻應(yīng)用，編解碼計(jì)算量和內(nèi)存要求必須適合當(dāng)前移動設(shè)備設(shè)計(jì)和制造水平。為減少計(jì)算量，必須在保證大致相同編碼質(zhì)量和效率的前提下提出可替代的快速算法，并在高效實(shí)現(xiàn)過程中考慮內(nèi)存占用問題。

　　因此，以效率優(yōu)化為主要研究目標(biāo)。擬采取如下綜合優(yōu)化手段：代碼優(yōu)化、關(guān)鍵算法的優(yōu)化、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、程序流程的優(yōu)化、編譯參數(shù)優(yōu)化、結(jié)合體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。每種優(yōu)化策略都緊密結(jié)合處理器的硬件體系結(jié)構(gòu)展開。

　　面向低功耗的快速模式選擇算法

　　在混合編碼框架下，支持多編碼模式編碼。如果利用Rate-Distortion Optimal工具來優(yōu)化，會將所有編碼模式全部循環(huán)一遍，會帶來計(jì)算復(fù)雜度的巨大增加，使功耗上升。在編碼效率和計(jì)算復(fù)雜度間進(jìn)行平衡，需要對當(dāng)前塊的編碼模式進(jìn)行有效的估計(jì)。

　　AVS-S的所有可能的編碼模式分為三個(gè)層次，如圖1所示：

圖1  模式選擇層次圖

點(diǎn)擊查看大圖

　　第一個(gè)層次將所有的預(yù)測模式按照去除冗余信息的類型分

　　成兩個(gè)類別，幀內(nèi)預(yù)測(Intra prediction)和幀間預(yù)測(Inter prediction)，這個(gè)層次的模式選擇下文統(tǒng)稱為Intra/Inter模式選擇。第二個(gè)層次是根據(jù)預(yù)測模式塊的大小進(jìn)一步分類，其中幀內(nèi)模式又可以分成Intra16×16、Intra8×8、兩種大小，這三個(gè)類別之間的選擇下文統(tǒng)稱為Intra預(yù)測塊大小選擇;幀間預(yù)測模式可以分為16×16、16×8、8×16、8×8四種塊大小。第三個(gè)層次是按照幀內(nèi)預(yù)測的方向進(jìn)一步細(xì)分，每一個(gè)不同的方向?yàn)橐粋�(gè)Intra預(yù)測模式，這個(gè)層次的選擇稱為Intra模式選擇。

　　AVS視頻編解碼算法的魯棒性能優(yōu)化

　　互聯(lián)網(wǎng)或3G無線網(wǎng)絡(luò)丟包、誤碼、延遲問題突出，帶來對差錯(cuò)敏感的壓縮視頻還原質(zhì)量嚴(yán)重退化，而實(shí)時(shí)視頻傳輸對時(shí)延敏感，出錯(cuò)數(shù)據(jù)不可能重傳。因此，需要在視頻編解碼算法中實(shí)施容錯(cuò)技術(shù)來減輕傳輸過程中的差錯(cuò)干擾。

　　抗錯(cuò)性視頻編碼工具是研究得最早也是研究成果最多領(lǐng)域，其研究成果已經(jīng)被H.263+、H.263++、MPEG-4、H.264等視頻壓縮協(xié)議廣泛采用。它通過修改標(biāo)準(zhǔn)壓縮算法的語法或語義結(jié)構(gòu)來增加一定的冗余信息，達(dá)到在出錯(cuò)情況下解碼器更快地重同步或使錯(cuò)誤隱藏效果更好的目的，因而非常有效。但是，H.264等標(biāo)準(zhǔn)中采用的容錯(cuò)工具只是定義了語法和語義，并沒有定義具體的實(shí)現(xiàn)算法(類似運(yùn)動估計(jì)這類開放的問題)，所以，研究計(jì)算效率高、容錯(cuò)性能優(yōu)異的控制算法是容錯(cuò)編碼工具在應(yīng)用中需要解決的迫切問題。

　　容錯(cuò)編碼技術(shù)通過添加冗余信息增強(qiáng)信道傳輸?shù)聂敯粜裕�但卻犧牲了編碼效率，幀內(nèi)編碼可以有效阻止差錯(cuò)擴(kuò)散，但是編碼效率不高，必須解決信源編碼效率和信道傳輸魯棒性之間的矛盾，在優(yōu)化端到端的總體失真度的基礎(chǔ)上進(jìn)行編碼模式的合理選擇。

　　為抑制錯(cuò)誤的幀間擴(kuò)散，通過解碼器的反饋，編碼器自適應(yīng)地插入幀內(nèi)宏塊。在視頻編碼中插入一定數(shù)量的幀內(nèi)模式的宏塊或I幀可以有效地控制視頻編碼中的錯(cuò)誤擴(kuò)散。但是過多地插入幀內(nèi)模式的宏塊和I幀會導(dǎo)至編碼效率的下降，產(chǎn)生端到端的時(shí)延�？梢钥闯�，如果要求視頻編碼提高出錯(cuò)抑制性能、增強(qiáng)魯棒性，就必然會降低視頻編碼的效率，傳輸數(shù)據(jù)增加，產(chǎn)生時(shí)延。為此必須利用端到端的RD模式優(yōu)化，使編碼效率和容錯(cuò)效果達(dá)到最佳平衡，最終在網(wǎng)絡(luò)接收端得到最佳的視頻質(zhì)量，從而優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)視頻通信系統(tǒng)的性能。

　　視頻信源編碼器在做運(yùn)動估計(jì)、編碼模式判決和碼率控制時(shí)都是基于率失真模型的，傳統(tǒng)的率失真模型只是考慮信源編碼失真，沒有考慮信道傳輸?shù)氖д?如誤碼、丟包)，因此，將這個(gè)模型直接應(yīng)用于容錯(cuò)視頻編碼會產(chǎn)生較大的模型失真。所以，需要建立一個(gè)面向IP分組丟失信道的率失真估計(jì)模型，該模型能準(zhǔn)確表示信道統(tǒng)計(jì)和瞬時(shí)特性，并能將預(yù)估結(jié)果提供給編碼和傳輸層算法使用。

　　綜合AVS視頻編碼方案的魯棒性和實(shí)時(shí)性的考慮，采用如下差錯(cuò)控制編碼解碼技術(shù)：基于編碼器的差錯(cuò)彈性編碼、基于解碼器的錯(cuò)誤掩蓋、編解碼交互的差錯(cuò)控制。