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新一代视频编解码标准正式公布!

原标题:新一代视频编解码标准正式公布!

作者 | 马超

忻州懒坦半导体公司

责编 | 王晓曼

封图 | CSDN付费下载自东方IC

近日,新一代国际视频编解码标准(H.266/VVC)正式出炉,其中VVC是JVET(Joint Video Exploration Team)在2018年4月10日美国圣地亚会议上正式得名的(Versatile Video Coding)。

H.266/VVC现在标是周详超越上一代标准H.265/HEVC,挑供更高的压缩性能。从现在的情况望H.266/VVC方案的现在标,已经完善的达成了。相对于H.265/HEVC,新一代国际视频编解码标准(H.266/VVC)能够在不影响主不都雅质量的情况下,将压缩比例挑高了50%。能够说倘若新的H.266/VVC标准能够顺手推广,那么将使整个高清视频走业迎来一波壮大的发展机遇,尤其是与5G的发展叠添,其异日发展空间可谓庞大。

原由H.266/VVC将会成为国际通用的视频标准,代外业界异日视频编码技术的倾向,所以包括高通、HHI、三星、索尼、Intel、诺基亚、喜欢立信等国际巨头一切参与其中。腾讯、华为、大疆等中国科技厂商也有不少贡献。腾讯有超过100项技术挑案获得标准采纳,在国际视频压缩标准钻研拟定周围跻身世界前线。

H.266何以如此高效

H.266/VVC与H.265/HEVC有相通的编解码器模块,都包含块划分、帧内展望、帧间展望、变换与量化、熵编码、滤波。H.266/VVC在每个模块上都有响答的挑高,才最后达到相通主不都雅质量下50%旁边的码率撙节。下面笔者搪塞各模块一致下重点,向各位读者添以解读一下:

编码器框架:(H.266/VVC)基于块的分层编码组织。其参考柔件编码组织如下图所示:

分块:在视频编码算法中,分块是堪称是技术底座,其义务是将图像被分成一系列的树形编码单元(CTU)。CTU能够进一步划分成编码单元(CU)。H.266采用了众类型树组织(Multi-Type Tree),即由四叉树(QT),二叉树(BT)和三叉树(TT)组织构成。这栽划分组织比之前变通许众,极大的挑高了编码性能。

CTU最先由四叉树组织划分,即CTU块能够不划分或递归地划分成4个相通大幼的子块。

然后,在QT的叶节点能够经过二叉树或三叉树组织进一步划分。二叉树和三叉树划分能够交错并递归进走。但是,一旦行使二叉树或三叉树划分,就不批准进走四叉树的划分了。二叉树和三叉树有程度安垂直两栽划分类型。对于二叉树划分,两栽划分类型都是对称的。对于三叉树划分,划分的比例为1:2:1。

由下图能够望到,二叉树划分以中央线将一个块一分为二,而三叉树划分将中央区域保留成一个完善区域,与二叉树划分形成互补,从而挑高了编码效果。此外,1:2:1的划分比例使得三叉树划分后,每一个CU的边长照样是2的整数次幂,既方便进一步划分,又使得变换(transform)设计相对浅易。

帧内展望:这是一栽空间域压缩算法,行使现在块周边已重修像素对现在块进走展望,以去除相邻块之间的空间冗余度,实现更为有效的压缩。

帧间展望:这是一栽时间域压缩算法,行使视频图像帧间的有关性,即时间有关性,来达到图像压缩的主意。

变换与量化:大量统计外明,视频信号中包含着能量上占大片面的直流和矮频成分,即图像的平整片面,也有幼批的高频成分,即图像的细节。所以,能够在频域对于视频进走编码来达到压缩的主意。此外,量化技术能够进一步降矮码率,根据行使请求,在码率和失真中达到均衡。

熵编码:吾们清新熵是代外着一个体系紊乱程度的量,而在新闻论中,体系的熵也代外了其所包含的新闻量,用准确的术语外述是,系同一切符号包含新闻的平均比特数。而视频编码中,要尽能够的缩短冗余,使之挨近熵自己,即行使更少的编码,来外达更众的新闻,熵编码,就是数据压缩中根据视频的概率模型,来压缩效果熵最幼化的算法。

滤波:H.266/VVC中,除上一代标准中已有的Deblocking 和SAO两栽滤波器外,还增补了自适宜环路滤波ALF和亮度映射色度缩放滤波LMCS,从而进一步挑高了编码效果。

来自腾讯的贡献

在本次H.266标准的拟订过程中,文章腾讯众媒体实验室刘杉博士担任标准文本说相符主编,李翔博士任参考柔件说相符主席,实验室数十人次担任行家幼组主席,中央实验负责人。技术方面,腾讯的主要贡献包括:

在笔者望到有关原料后,重点向读者介绍一下下面三个技术。

帧内块复制模式(IBC):

与H.265/HEVCSCC extension中的IBC分歧,在 H.266/VVC的IBC技术中,一切能够对现在编码块进走展望的现在图像的重修像素,将存放在大幼为1个CTU的高速访问内存空间中,并经过现在块所在现在CTU中的位置,阶段性的刷新这个内存空间,实现最大化IBC的展望周围的主意。

如图所示,当左边CTU完善编码时,区域0,1,2,3的重修像素将存储在IBC的内存中(状态0)。现在CTU遵命4->5->6->7的挨次挨次编码四个区域。IBC内存中可用于对现在块进走展望的参考像素如状态1~状态4所示,在此过程中逐步将左边CTU中的像素,更新为现在CTU中的重修像素,直到现在CTU一切区域完善编码。

如许的内存更新机制,在高性能的编码和矮实现成本的两个现在标中达到了一个很益的均衡。

宽角度模式(WAIP):在之前的帧内角度展望中,一切有65栽角度模式,从模式2不息到模式66,宽角度模式从模式2去下扩展10个角度模式,新添了模式-1到-10,从模式66开起扩展10个角度模式,别离为模式67到76,从而能够更益编码压缩长方形的CU。

自然在进走帧内展望的过程中,并不是一切的角度模式都能够行使,而是必要根据宽高最近选择正当候选展望模式的。

众参考走帧内展望技术(MRL): 在之前的帧内展望中,行使现在块的相邻左侧一列和相邻上侧一走行为参考采样来计算现在块的展望值,在MRL技术中,将能够行使的参考走扩展到众走。

也就是在行使角度模式进展望时,要将这众个参考走都尝试过,然后根据 RD COST(率失真亏损)选择最幼的一个参考走,参考走的索引和模式索引相通也要发送到解码端。解码端根据参考走索引来选择对答的参考走进走展望。

在5G盈余周详爆发的时代,视频编码的标准拟订无疑是各国竞争的一制高点,而这一次吾国企业异国落后,深度参与了H.266标准拟定,并牵头众方面的技术钻研开发,这也为吾国自立创新、自立掌握打下了卓异的基础。

在本次标准拟订过程中尤其令普及玩家高昂的一点是,国际视频编解码标准说相符行家组还采纳了腾讯众媒体实验室的挑议,将王者荣耀视频片段纳入了标准测试序列,这也是手游第一次进入测试序列,这将升迁电子竞技场景的编解码效果,也就是说以后游玩直播会更添流畅也更添没清亮了。

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