【摘 要】
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AV1是开源媒体联盟AOM在2018年推出的新一代视频编解码标准,旨在开发应用于互联网的开源、专利免费的视频编解码器。AV1作为开源媒体联盟的首个视频编解码标准,与上一代视频编解码标准H.265/HEVC以及谷歌公司的VP9相比,AV1在相同的高清视频序列和测试条件下,编码性能均得到了提高。本文主要针对AV1视频编码标准的率失真优化技术进行研究和分析,并以不同的模型和质量评价方式为基础进行改进,提
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AV1是开源媒体联盟AOM在2018年推出的新一代视频编解码标准,旨在开发应用于互联网的开源、专利免费的视频编解码器。AV1作为开源媒体联盟的首个视频编解码标准,与上一代视频编解码标准H.265/HEVC以及谷歌公司的VP9相比,AV1在相同的高清视频序列和测试条件下,编码性能均得到了提高。本文主要针对AV1视频编码标准的率失真优化技术进行研究和分析,并以不同的模型和质量评价方式为基础进行改进,提升编码增益。本文的研究工作可以分为以下三点:（1）针对AV1的层次结构,从失真传播的角度出发,首先列出不同时域层级之间时域率失真优化问题,然后对不同时域层级的聚合失真进行估计,进而根据失真调节拉格朗日乘子完成时域率失真优化。在I帧及ARF（Alternative Reference Frame）优化层面,统计其参考利用率,提出对I帧块级QP的自适应优化。由于AV1默认采用两次编码,根据第一次编码记录的帧间信息对模型参数进行自适应调整。与AV1相比,该方法在亮度分量取得了平均2.00%的BD-Rate（PSNR）编码增益。（2）针对AV1的层次结构,从码率变化的角度出发,首先建立失真与码率变化的模型,进而将模型集成到率失真代价函数中,最终调节拉格朗日乘子完成时域率失真优化。在进行原始运动补偿误差的分析与计算时,考虑不同时域层级对应的参考帧,并进行自适应优化,同时根据第一次编码记录的帧间信息调整计算所需的阈值,最终提高编码效率。与AV1相比,该方法在亮度分量取得了平均1.50%的BD-Rate（PSNR）编码增益。（3）针对AV1在主观质量上的率失真优化问题,结合JND模型,从时域和空域的角度,分析并改进传统的JND模型,将时域缩放因子结合到模型中,以更好反映时域特性。在运动搜索方面,使用基于JND阈值的运动估计得到主观失真,并根据AV1编码结构增加对多参考帧的优化,进而调整以JND模型为基础的拉格朗日乘子,实现主观质量下的率失真优化。与AV1相比,该方法在亮度分量取得了平均1.18%的BD-Rate（SSIM）编码增益。
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