基于帧间预测的H．264到HEVC快速转码算法

丁 彬，陈耀武

（浙江大学数字技术及仪器研究所，杭州310027）

1 概述

H．264／AVC由于编码效率的提高和实际应用中的灵活性，在视频编解码领域取得了极大的成功［1］。然而，网络带宽的限制和对超高清视频的需求对H．264的编码效率提出了挑战。基于此，视频编码专家组（VCEG）和运动图像专家组（MPEG）成立了视频编码联合协作小组（JCT－VC），提出了高效视频编码（High Efficiency Video Coding，HEVC）作为新一代视频编码标准。在相同视频质量下，HEVC和H．264相比节约50%的码率［2］。由于H．264的普及性和HEVC较高的编码复杂度，利用H．264压缩流信息实现H．264到HEVC的转码成为本文的主题。

虽然在编码框架方面和H．264存在相似性，HEVC的编码单元却存在较大差异。为了提高编码的灵活性，HEVC采用了自适应四叉树编码单元（Coding Tree Unit，CTU），最大编码单元达到64×64，而且可以继续划分成32×32，16×16，8×8大小的编码单元（Coding Unit，CU）［3］。此外，HEVC支持更多的预测单元，包括对称分割模式（2 N×2 N，N×2 N，22 N×2 N，N×2 N）和非对称分割模式（nL×2 N，nR×2 N，22 N×2nU，22 N×2nD）［4］，其中，HEVC的预测单元（Prediction Unit，PU）模式中N可以为4，8，16，32，N×2 N 模式只有在编码深度为3时才可能出现。

为了适应不同设备和场合的需要，视频转码能够改变压缩视频流的码率、分辨率，还可以改变视频内容和编码标准［5］。本文提出的从 H．264到HEVC转码器属于改变编码标准的异构转码器，在H．264解码过程中提取有用信息，并经过处理后优化HEVC编码过程。

2 模式选择的快速算法

HEVC的模式选择原理和H．264相似，在纹理复杂高的区域选择尺寸较小的编码单元，相应的分配较多的编码比特数。HEVC的编码单元最大可达64×64，在模式选择时根据率失真优化（Rate Distortion Optimization，RDO）模型判断最佳编码结构。本文转码器框架如图1所示，首先在解码器部分提取信息，然后在编码部分处理信息。……