《高效可伸縮視頻的編碼、分析和調度研究》是依託北京大學，由孫俊擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高效可伸縮視頻的編碼、分析和調度研究
- 項目負責人：孫俊
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在青年基金項目的研究中，申請人深入分析了廣義高斯分布的基礎信源率失真規律，設計了SVC的快速率失真最佳化框架，建立了基於包的精確率失真模型，並在此基礎上提出了SVC的優先權調度算法，結合無線信道傳輸保護策略實現了單用戶的高質量可伸縮視頻服務。本項目於頂級期刊TCSVT上發表文章2篇，投稿頂級期刊TIP文章2篇，一審評審評價很高，正二審中，另有7篇文章被主流國際會議所接收，申請專利10項。圍繞青年科學基金的研究進展，下一步的工作將以基礎信源理論的進一步研究為起點，首先進行廣義柯西分布在通用量化模式下的率失真分析，並將基礎信源理論成果套用於求解可伸縮編碼的最優分級量化問題；然後面向下一代視頻編碼標準（國際標準HEVC以及我國自主標準AVS2）設計高效的可伸縮編碼框架和算法，提高可伸縮視頻的編碼效率；最後在信源模型和最新可伸縮框架研究的基礎上，根據不同套用場景為多用戶提供高質量的可伸縮視頻服務。
結題摘要
本項目對高效可伸縮視頻編碼、分析和調度等重要問題做了系統和深入的研究，取得了豐碩的科研成果。項目期間共發表期刊和會議論文18篇，其中3篇發表在TCSVT、TMM等國際頂級期刊上；申請專利12項，授權專利7項。所完成的研究和取得的成果主要體現在四個方面：可伸縮視頻編碼理論分析研究，HEVC編解碼器的並行最佳化及加速研究，可伸縮視頻傳輸的研究，可伸縮標準研究。在可伸縮視頻編碼理論分析研究中，課題組在此前取得的基礎信源理論分析的研究成果的基礎上，對通用信源的率失真分析進行了研究。針對實際信源到底屬於哪種分布的分歧，課題組的研究基於現目前主要的量化技術，通過理論推導和實驗模擬揭示了無論什麼形式的信源分布都服從的共同規律。課題組所得出的結論能夠減少對實際信源進行率失真建模的複雜性，並能有效指導實際量化器設計的參數選擇。為了應對HEVC標準帶來的計算複雜度的顯著提升，課題組提出了一整套HEVC編解碼並行最佳化和加速的方案。在編碼方面，課題組主要採用一種幀間wavefront並行編碼算法顯著提升了並行度，並提出了一套三級執行緒管理方法來保證具體實現中的編碼加速比。在解碼方面，課題組最佳化了數據結構來降低基本數據操作的開銷，並採用了基於SIMD（單指令多數據）的數據級並行算法以及基於幀的任務級並行解碼基本框架。這一整套並行最佳化和加速的方案使得課題組研發的HEVC編解碼器的計算效率得到極大的提升，並在業界保持領先。此外，課題組還提出了HEVC下採樣轉碼加速算法，顯著節省了轉碼時間。在可伸縮視頻傳輸的研究方面，課題組的成果豐碩。課題組提出高效碼流截取方案，在給定碼率限制下取得最好的視頻質量。課題組引入了PID控制機制，使得可伸縮視頻信源傳送端能夠根據網路狀況的反饋實現對視頻層的調度。課題組最佳化了MPEG-DASH中的碼率自適應算法，參考了緩衝區變化率來選擇目標碼率，相比經典方法實現了平滑度的顯著提升。此外，課題組研究了目前熱門的移動視頻直播，基於多緩衝模型使用PID控制器實現了傳送端碼率自適應，提高了頻寬利用率和直播流暢度。在可伸縮視頻標準方面，項目負責人擔任了國家視頻編碼標準AVS的可伸縮視頻專題組的組長，帶領研究團隊向AVS標準化組織提交了20份有效提案，並研發了AVS2的解碼器，獲得2015年度AVS產業技術創新獎，並與CNTV開展合作。
