編碼的設(shè)計(jì)與調(diào)試 - 符合AVS-M標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時(shí)編碼器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　2.1 編碼庫

　　開發(fā)支持AVS-M標(biāo)準(zhǔn)的編碼庫是本項(xiàng)目的重點(diǎn)，根據(jù)AVS-M標(biāo)準(zhǔn)與H.264標(biāo)準(zhǔn)的異同對x264編碼庫進(jìn)行修改，修改的原則是在不改變原先H.264編碼功能的前提下增加AVS-M編碼功能。為了同時(shí)支持上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，在此采用運(yùn)行時(shí)開關(guān)的方法使得編碼庫既支持H.264標(biāo)準(zhǔn)又支持AVS-M標(biāo)準(zhǔn)，并且兩者可以動態(tài)地切換。如下是在開發(fā)過程中涉及的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的不同部分。

　　2.1.1 NAL層

　　AVS-M和H.264類似，碼流的基本單元都是NAL，每個(gè)NAL可以包含序列頭、圖像頭和條帶等多種語法結(jié)構(gòu)。不同之處是H.264中為了避免與起始碼混淆，當(dāng)NAL內(nèi)部出現(xiàn)0x000001時(shí)，要在0x01之前插入一個(gè)0x03。所以我們在實(shí)現(xiàn)AVS-M時(shí)，要把這個(gè)插入0x03的模塊刪除。

　　2.1.2 條帶上層語義

　　在AVS-M中，有和H.264相對應(yīng)的序列參數(shù)集和圖像參數(shù)集。另外AVS-M增加了圖像頭，這使得每幀圖像數(shù)據(jù)的邊界清晰明了，方便了解碼器的實(shí)現(xiàn)。我們在實(shí)現(xiàn)AVS-M時(shí)，也要相應(yīng)地加入圖像頭的支持。

　　2.1.3 幀內(nèi)預(yù)測

　　在亮度幀內(nèi)預(yù)測中，AVS-M和H.264都有9種模式，但是他們的排列順序是不相同的，如圖1所示。

　　在實(shí)現(xiàn)過程中，我們使用了一個(gè)映射表將兩種不同的排列順序聯(lián)系起來，使得代碼的改動達(dá)到了最小。當(dāng)然我們也要按照標(biāo)準(zhǔn)修改幀內(nèi)預(yù)測的細(xì)微差別。

　　另外，AVS-M中只有4x4一種幀內(nèi)預(yù)測模式，而H.264還有16x16和8x8兩種模式，所以我們要關(guān)掉兩種不用的模式。在色度方面，AVS-M不用基于“平面”的預(yù)測，所以也要把它從X264中去掉。最后還要注意，在幀間預(yù)測幀（P幀）中如果出現(xiàn)幀內(nèi)預(yù)測宏塊，它的相鄰幀間預(yù)測塊的幀內(nèi)預(yù)測模式的預(yù)測值在AVS-M中被定義為不可用（-1），而在H.264中被定義為DC預(yù)測模式（2）。

　　2.1.4 運(yùn)動向量預(yù)測

　　在AVS-M中，當(dāng)前塊的運(yùn)動向量預(yù)測是使用它左下角、上方和右上角的運(yùn)動向量，而H.264是使用左上角、上方和右上角的運(yùn)動向量，如圖2所示。

　　另外，運(yùn)動向量預(yù)測值的計(jì)算方法也略有不同。

　　2.1.5 分?jǐn)?shù)像素插值

　　在AVS-M和H.264中，半像素精度的樣本值都是使用雙線性插值的方法，當(dāng)然它們使用了不同的濾波器。最需要注意的是，在水平和垂直方向都是四分之一精度的樣本預(yù)測時(shí)，AVS-M使用的是“星形”法，而H.264使用的是“菱形”法，如圖3所示。

　　在AVS-M中，e，g，p和r采用下面公式計(jì)算。

　　e = （ F + j + 1 ） 》》 1

　　g = （ G + j + 1 ） 》》 1

　　p = （ N + j + 1 ） 》》 1

　　r = （ O + j + 1 ） 》》 1

　　而在H.264中，e，g，p和r采用下面公式計(jì)算。

　　e = （ b + h + 1 ） 》》 1

　　g = （ b + m + 1 ） 》》 1

　　p = （ h + t + 1 ） 》》 1

　　r = （ m + t + 1 ） 》》 1

　　2.1.6 變換和反變換

　　AVS-M和H.264使用了類似的整數(shù)DCT變換，需要注意的是色度方面。在AVS-M中，色度使用了和亮度相同的變換方法，而H.264中對色度的DC分量又進(jìn)行了一次變換。

　　2.1.7 量化和反量化

　　AVS-M和H.264使用了類似的量化方法，都是使用了查表、乘法和移位，而避免了除法。需要注意的是AVS-M中要對量度量化參數(shù)做一次映射來做為色度的量化參數(shù)。

　　2.1.8 變長編碼

　　AVS-M使用了基于上下文的多階哥侖布碼，而H.264有專門的CAVLC或CABAC編碼方式。需要注意的是在AVS-M中對幀內(nèi)預(yù)測增加了一種“直接”模式，即所有4x4塊都使用預(yù)測模式。所以我們在變長編碼時(shí)，要先判斷“直接”模式是否出現(xiàn)，然后再進(jìn)行相應(yīng)的處理。

　　2.1.9 環(huán)路濾波

　　AVS-M和H.264中都有環(huán)路濾波，這可以顯著減少塊效應(yīng)，提高視覺質(zhì)量。它們的具體實(shí)現(xiàn)是不同的，總體來說AVS-M要比H.264簡化。

　　2.1.10 調(diào)試

　　在調(diào)試過程中，我們使用了比較法。就是從編碼器端將每幀的預(yù)測值和殘差存到一個(gè)文件中，然后使用標(biāo)準(zhǔn)的解碼器進(jìn)行解碼，并在解碼的同時(shí)比較預(yù)測值和殘差，然后確定出錯(cuò)的宏塊，進(jìn)行調(diào)試。這樣通過比較編碼器端的重建圖像和解碼器端的輸出圖像，從而保證的編碼器的正確性。