新一代通用視頻編碼H.266/VVC：原理、標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)現(xiàn)

目錄

第1章 緒論 1
1.1 視頻壓縮與編碼概述 1
1.1.1 視頻 1
1.1.2 視頻壓縮與編碼 2
1.2 視頻編碼標(biāo)準(zhǔn) 4
1.2.1 什么是視頻編碼標(biāo)準(zhǔn) 4
1.2.2 視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展 5
1.3 H.266/VVC簡(jiǎn)介 13
1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)化歷程 13
1.3.2 編碼框架及編碼工具 14
參考文獻(xiàn) 16
第2章 數(shù)字視頻格式 19
2.1 數(shù)字視頻 19
2.1.1 色彩 20
2.1.2 亮度動(dòng)態(tài)范圍 23
2.1.3 量化深度 25
2.1.4 空間分辨率 25
2.1.5 時(shí)間分辨率 26
2.1.6 全景視頻 27
2.2 數(shù)字視頻格式 28
2.2.1 色度亞采樣 28
2.2.2 數(shù)字視頻格式的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn) 29
2.3 H.266/VVC編碼視頻格式 35
2.3.1 編碼圖像格式 35
2.3.2 解碼圖像格式 37
參考文獻(xiàn) 43?
第3章 編碼結(jié)構(gòu) 44
3.1 編碼結(jié)構(gòu)概述 44
3.2 多層視頻及參數(shù)集 46
3.2.1 多層視頻編碼結(jié)構(gòu) 46
3.2.2 視頻參數(shù)集 48
3.3 視頻序列及參數(shù)集 51
3.3.1 編碼視頻序列 51
3.3.2 圖像類型 52
3.3.3 序列參數(shù)集 53
3.4 圖像及參數(shù)集 61
3.4.1 圖像參數(shù)集 62
3.4.2 圖像頭 65
3.5 SLICE 69
3.6 TILE 71
3.6.1 Tile劃分 72
3.6.2 Slice與Tile 72
3.7 子圖像 73
3.8 樹形編碼單元 74
3.8.1 CU劃分 75
3.8.2 圖像邊界上的CU劃分 77
3.8.3 CU的相關(guān)語(yǔ)法元素 77
3.9 檔次、層和級(jí)別 79
3.9.1 檔次 80
3.9.2 層和級(jí)別 80
參考文獻(xiàn) 81
第4章 幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼 82
4.1 視頻預(yù)測(cè)編碼技術(shù) 82
4.1.1 預(yù)測(cè)編碼技術(shù) 82
4.1.2 幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼技術(shù) 84
4.1.3 H.266/VVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼概述 86
4.2 參考像素值獲取 89
4.2.1 參考像素范圍 89
4.2.2 參考像素濾波 91
4.3 預(yù)測(cè)值計(jì)算 92
4.3.1 傳統(tǒng)預(yù)測(cè)模式 92
4.3.2 寬角度預(yù)測(cè)模式 96
4.3.3 基于矩陣的預(yù)測(cè)模式 97
4.4 預(yù)測(cè)值修正 100
4.5 幀內(nèi)子區(qū)域劃分 102
4.6 分量間線性模型預(yù)測(cè) 103
4.6.1 亮度分量下采樣 103
4.6.2 線性模型參數(shù) 104
4.6.3 色度預(yù)測(cè)值 105
4.6.4 相關(guān)語(yǔ)法元素介紹 106
4.7 幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式編碼 106
4.7.1 亮度預(yù)測(cè)模式編碼 106
4.7.2 色度預(yù)測(cè)模式編碼 109
參考文獻(xiàn) 110
第5章 幀間預(yù)測(cè)編碼 112
5.1 幀間預(yù)測(cè)編碼概述 112
5.1.1 幀間預(yù)測(cè)編碼原理 112
5.1.2 幀間預(yù)測(cè)編碼關(guān)鍵技術(shù) 115
5.1.3 H.266/VVC幀間預(yù)測(cè)編碼概述 121
5.2 亞像素插值 123
5.2.1 插值濾波器選擇 123
5.2.2 亞像素插值方法 125
5.3 MERGE模式 126
5.3.1 常規(guī)Merge模式 126
5.3.2 Skip模式 130
5.3.3 帶有運(yùn)動(dòng)矢量差的Merge模式 131
5.3.4 聯(lián)合幀內(nèi)幀間預(yù)測(cè)模式 133
5.4 幾何劃分預(yù)測(cè)模式 134
5.4.1 基本原理 134
5.4.2 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn) 136
5.4.3 相關(guān)語(yǔ)法元素 141
5.5 高級(jí)運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)技術(shù) 141
5.5.1 常規(guī)AMVP模式 141
5.5.2 對(duì)稱運(yùn)動(dòng)矢量差分編碼技術(shù) 143
5.5.3 自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量精度 144
5.6 基于子塊的幀間預(yù)測(cè)模式 146
5.6.1 基于子塊的時(shí)域MV預(yù)測(cè)技術(shù) 146
5.6.2 基于子塊的仿射運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償 148
5.6.3 仿射Merge模式 149
5.6.4 仿射AMVP模式 153
5.7 解碼端運(yùn)動(dòng)矢量細(xì)化 155
5.8 基于光流場(chǎng)的預(yù)測(cè)值修正 158
5.8.1 基于光流的預(yù)測(cè)值修正 158
5.8.2 雙向光流預(yù)測(cè)值修正 159
5.8.3 基于光流的仿射預(yù)測(cè)修正 163
5.9 幀間加權(quán)預(yù)測(cè) 165
5.9.1 Slice級(jí)加權(quán)預(yù)測(cè) 166
5.9.2 CU級(jí)雙向加權(quán)預(yù)測(cè)（BCW） 168
5.10 幀間預(yù)測(cè)模式組織結(jié)構(gòu) 169
參考文獻(xiàn) 171
第6章 變換編碼 173
6.1 變換概述 173
6.1.1 離散余弦變換 174
6.1.2 整數(shù)離散余弦變換 176
6.1.3 離散正弦變換 179
6.1.4 整數(shù)離散正弦變換 180
6.1.5 H.266/VVC中的變換 182
6.2 主變換 182
6.2.1 主變換的基本原理 183
6.2.2 主變換的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn) 185
6.3 二次變換 190
6.3.1 二次變換的基本原理 190
6.3.2 二次變換的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn) 193
6.4 哈達(dá)瑪變換 195
6.4.1 哈達(dá)瑪變換的原理及特點(diǎn) 195
6.4.2 哈達(dá)瑪變換的應(yīng)用 196
參考文獻(xiàn) 197
第7章 量化 199
7.1 標(biāo)量量化 199
7.1.1 基本原理 199
7.1.2 均勻標(biāo)量量化 200
7.1.3 Lloyd-Max量化器 202
7.1.4 熵編碼量化器 203
7.2 矢量量化 204
7.2.1 基本原理 204
7.2.2 網(wǎng)格編碼量化 205
7.3 H.266/VVC量化 206
7.3.1 H.266/VVC標(biāo)量量化 207
7.3.2 率失真優(yōu)化量化 209
7.3.3 依賴量化 210
7.3.4 量化參數(shù) 213
7.3.5 量化矩陣 215
參考文獻(xiàn) 217
第8章 熵編碼 219
8.1 熵編碼基本原理 219
8.1.1 熵 219
8.1.2 變長(zhǎng)編碼 221
8.1.3 指數(shù)哥倫布編碼 222
8.1.4 算術(shù)編碼 224
8.2 零階指數(shù)哥倫布編碼 226
8.2.1 零階指數(shù)哥倫布編碼簡(jiǎn)介 226
8.2.2 H.266/VVC中的零階指數(shù)哥倫布編碼 227
8.3 CABAC 232
8.3.1 CABAC的原理 232
8.3.2 H.266/VVC中的CABAC 236
8.4 變換系數(shù)熵編碼 239
8.4.1 變換系數(shù)掃描 239
8.4.2 最后一個(gè)非零系數(shù)位置信息編碼 240
8.4.3 非零系數(shù)幅值信息編碼 242
8.4.4 變換跳過殘差熵編碼 246
8.4.5 相關(guān)語(yǔ)法元素 247
參考文獻(xiàn) 247
第9章 環(huán)路濾波 249
9.1 亮度映射與色度縮放 250
9.1.1 LMCS技術(shù) 251
9.1.2 LMCS的實(shí)現(xiàn) 252
9.1.3 LMCS的相關(guān)語(yǔ)法元素 254
9.2 去方塊濾波 256
9.2.1 濾波決策 257
9.2.2 濾波操作 264
9.2.3 DBF的相關(guān)語(yǔ)法元素 267
9.3 樣點(diǎn)自適應(yīng)補(bǔ)償 267
9.3.1 SAO技術(shù) 268
9.3.2 SAO的實(shí)現(xiàn) 270
9.3.3 SAO的相關(guān)語(yǔ)法元素 275
9.4 自適應(yīng)環(huán)路濾波 277
9.4.1 維納濾波 277
9.4.2 ALF技術(shù) 278
9.4.3 亮度ALF 280
9.4.4 色度ALF 284
9.4.5 分量間ALF 284
9.4.6 ALF的相關(guān)語(yǔ)法元素 286
參考文獻(xiàn) 288
第10章 面向多樣化視頻的編碼工具 290
10.1 全景視頻編碼 290
10.1.1 水平環(huán)繞運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償 290
10.1.2 虛擬邊界取消環(huán)路濾波 292
10.2 屏幕內(nèi)容視頻編碼 293
10.2.1 幀內(nèi)塊復(fù)制 293
10.2.2 變換跳過模式的殘差編碼 296
10.2.3 塊差分脈沖編碼調(diào)制 297
10.2.4 調(diào)色板模式 298
10.2.5 自適應(yīng)色度變換 301
參考文獻(xiàn) 303
第11章 網(wǎng)絡(luò)適配層 304
11.1 分層結(jié)構(gòu) 304
11.2 網(wǎng)絡(luò)適配層單元 306
11.2.1 NALU頭 307
11.2.2 NALU載荷 309
11.3 視頻比特流中的NALU 311
11.4 網(wǎng)絡(luò)適配層單元的應(yīng)用 313
11.4.1 字節(jié)流應(yīng)用 313
11.4.2 分組流應(yīng)用 314
參考文獻(xiàn) 318
第12章 率失真優(yōu)化 319
12.1 率失真優(yōu)化技術(shù) 319
12.1.1 率失真理論 319
12.1.2 視頻編碼中的率失真優(yōu)化 326
12.2 H.266/VVC中的率失真優(yōu)化 330
12.2.1 視頻圖像組的率失真優(yōu)化 330
12.2.2 片層的率失真優(yōu)化 333
12.2.3 CTU層的率失真優(yōu)化 334
12.2.4 CU層的率失真優(yōu)化 334
12.3 VTM中的率失真優(yōu)化方法 335
12.3.1 CTU編碼優(yōu)化 335
12.3.2 CU劃分模式判別 336
12.3.3 幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式判別 340
12.3.4 幀間預(yù)測(cè)模式判別 341
參考文獻(xiàn) 345
第13章 速率控制 347
13.1 視頻編碼速率控制 347
13.1.1 速率控制的基本原理 347
13.1.2 緩沖機(jī)制 349
13.1.3 速率控制技術(shù) 350
13.2 H.266/VVC速率控制 356
13.2.1 目標(biāo)比特分配 356
13.2.2 量化參數(shù)確定 358
參考文獻(xiàn) 361
附錄A 術(shù)語(yǔ)及英文解釋 363
附錄B 專業(yè)名詞縮寫 376