新一代高效视频编码H.265/HEVC 原理、标准与实现

第1章 绪论 1

1.1 视频压缩与编码概述 2

1.1.1 视频 2

1.1.2 视频压缩与编码 3

1.2 视频编码标准 5

1.2.1 什么是视频编码标准 5

1.2.2 视频编码国际标准的发展 7

1.3 H.265/HEVC简介 12

1.3.1 标准化历程 12

1.3.2 编码框架 13

1.3.3 特色编码技术 15

参考文献 18

第2章 数字视频格式 22

2.1 数字视频 22

2.1.1 颜色空间 23

2.1.2 量化深度 26

2.1.3 空间分辨率 27

2.1.4 时间分辨率 28

2.2 数字视频格式 29

2.2.1 色度亚采样 29

2.2.2 数字视频格式的规范标准 31

2.3 H.265/HEVC编码视频格式 37

2.3.1 编码图像格式 37

2.3.2 解码图像格式 40

参考文献 46

第3章 编码结构 48

3.1 编码结构概述 48

3.2 视频参数集 51

3.2.1 视频层描述 51

3.2.2 视频层参数集 52

3.3 序列参数集 55

3.4 图像参数集 61

3.5 片段层 67

3.5.1 片与片段 67

3.5.2 片头语法语义 69

3.6 Tile单元 75

3.6.1 Tile单元描述 75

3.6.2 Slice与Tile 76

3.7 树形编码块 77

3.7.1 编码单元 78

3.7.2 预测单元 83

3.7.3 变换单元 86

3.8 档次、层和级别 88

3.8.1 档次 88

3.8.2 层和级别 90

参考文献 93

第4章 预测编码 94

4.1 视频预测编码技术 94

4.1.1 预测编码的原理 94

4.1.2 帧内预测编码 97

4.1.3 帧间预测编码 101

4.2 帧内预测 111

4.2.1 帧内预测模式 111

4.2.2 帧内预测过程 117

4.3 帧间预测 124

4.3.1 运动估计 124

4.3.2 MV预测技术 130

4.3.3 加权预测 135

4.4 PCM模式及相关语法语义 137

4.4.1 PCM模式 137

4.4.2 相关语法语义 138

参考文献 138

第5章 变换编码 142

5.1 离散余弦变换 143

5.1.1 DCT原理及特点 143

5.1.2 整数DCT 148

5.1.3 H.265/HEVC中的整数DCT 152

5.2 离散正弦变换 154

5.2.1 DST原理 154

5.2.2 H.265/HEVC中的整数DST 156

5.3 变换结构 158

5.3.1 变换单元 158

5.3.2 相关语法语义 159

5.4 哈达玛变换 160

5.4.1 原理及特点 160

5.4.2 哈达玛变换的应用 161

参考文献 163

第6章 量化 166

6.1 标量量化 167

6.1.1 基本原理 167

6.1.2 均匀量化 168

6.1.3 Lloyd-Max量化器 170

6.1.4 熵编码量化器 171

6.2 H.265/HEVC中的量化 173

6.2.1 量化 173

6.2.2 反量化 175

6.2.3 RDOQ 176

6.2.4 量化参数 178

6.2.5 量化矩阵 182

参考文献 184

第7章 环路后处理 187

7.1 去方块滤波 188

7.1.1 去方块滤波技术 190

7.1.2 去方块滤波的实现方法 199

7.1.3 语法语义 204

7.2 样点自适应补偿 206

7.2.1 SAO技术 207

7.2.2 SAO的实现方法 210

7.2.3 语法语义 217

参考文献 223

第8章 熵编码 226

8.1 熵编码基本原理 226

8.1.1 熵 226

8.1.2 变长编码 229

8.1.3 指数哥伦布编码 230

8.1.4 算术编码 232

8.2 零阶指数哥伦布编码及其应用 235

8.2.1 零阶指数哥伦布编码 235

8.2.2 H.265/HEVC中的应用 237

8.3 CABAC 240

8.3.1 CABAC的原理 240

8.3.2 H.265/HEVC中的CABAC 242

8.3.3 CABAC在H.265/HEVC中的应用 249

8.4 变换系数熵编码 259

8.4.1 变换系数扫描 259

8.4.2 非零系数位置信息编码 261

8.4.3 非零系数幅值信息编码 263

参考文献 265

第9章 网络适配层 269

9.1 分层结构 269

9.2 图像类型 272

9.3 网络适配层单元 276

9.3.1 NALU载荷 277

9.3.2 NALU头 279

9.4 视频比特流中的NALU 282

9.4.1 介入单元 282

9.42 参数集 285

9.5 网络适配层单元的应用 286

9.5.1 字节流应用 286

9.5.2 分组流应用 287

参考文献 291

第10章 编解码并行处理 293

10.1 视频编解码并行处理技术 294

10.1.1 并行处理基本概念 294

10.1.2 H.265/HEVC编解码并行处理方式 296

10.1.3 H.265/HEVC编码单元数据依赖关系 297

10.2 H.265/HEVC标准中并行处理新技术 298

10.2.1 Tile 299

10.2.2 波前并行处理 301

10.2.3 依赖片 303

10.3 H.265/HEVC编解码并行策略 303

10.3.1 GOP级并行 304

10.3.2 图像级并行 305

10.3.3 Slice级并行 306

10.3.4 Tile级并行 306

10.3.5 CTB级并行 308

参考文献 310

第11章 率失真优化 312

11.1 率失真优化技术 313

11.1.1 率失真理论 313

11.1.2 视频编码中的率失真优化 322

11.2 H.265/HEVC编码器中的率失真优化方法 327

11.2.1 视频图像组的率失真优化 328

11.2.2 片层的率失真优化 331

11.2.3 CTU层率失真优化 332

11.2.4 CU层率失真优化 333

11.2.5 PU层率失真优化 334

11.2.6 编码参考模型HM中的率失真优化方法 335

参考文献 342

第12章 速率控制 344

12.1 视频编码速率控制 344

12.1.1 速率控制的基本原理 344

12.1.2 缓冲机制 347

12.1.3 速率控制技术 348

12.2 H.265/HEVC速率控制 355

12.2.1 目标比特分配 356

12.2.2 量化参数确定 359

参考文献 361

附录A术语及英文解释 365

附录B缩写 384