淺析超高清數(shù)字電視視頻壓縮編碼技術(shù)

彭力

遼寧省廣播電視錦州醫(yī)巫閭山轉(zhuǎn)播臺(tái) 遼寧錦州 121300

對(duì)于電視傳媒技術(shù)來(lái)講，在不斷發(fā)展過(guò)程中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了，由過(guò)去標(biāo)清到現(xiàn)如今高清的轉(zhuǎn)變，并且已經(jīng)漸漸向超高清進(jìn)行發(fā)展，這對(duì)于數(shù)字電視和高清產(chǎn)品來(lái)講是具有非常大的進(jìn)步的[1]。在上個(gè)世紀(jì)末西方經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的一些國(guó)家，包括美國(guó)以及日本等都已經(jīng)進(jìn)行了超高清數(shù)字電視的研發(fā)，并且取得了非常顯著的成就，而對(duì)于我國(guó)來(lái)講雖然起步時(shí)間比較短，但是在限售期的日常生活與工作當(dāng)中，超高清數(shù)字電視都為人們提供了非常大的便利，所以在下文當(dāng)中就將針對(duì)超高清電視使用過(guò)程中電視視頻壓縮編碼技術(shù)進(jìn)行介紹。

1 超高清數(shù)字電視視頻壓縮編碼技術(shù)介紹

對(duì)于超高清數(shù)字電視視頻壓縮編碼技術(shù)來(lái)講之所以要進(jìn)行深入研究并進(jìn)行講解，主要目的就是為了能夠?qū)Ξ?dāng)前超高清數(shù)字電視的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行逐步完善，從而滿(mǎn)足在快速發(fā)展的技術(shù)背景下進(jìn)行數(shù)據(jù)寬帶傳輸?shù)氖褂靡螅ＷC數(shù)字電視畫(huà)面能夠真正實(shí)現(xiàn)超高清化。以4:2:0的色度采樣為例，超高清數(shù)字電視在使用過(guò)程中所接收到的信號(hào)圖像模式是4K，那么圖像的原始數(shù)據(jù)率應(yīng)該為2.8Gbit/s。若是圖像模式為8K那么數(shù)據(jù)率，則需要上升到11Gbit/s。在進(jìn)行視頻壓縮的過(guò)程中，如果使用較為傳統(tǒng)的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)技術(shù)，那么在壓縮之后4K模式的圖像所得到的數(shù)據(jù)壓縮量要小于20M/bit/s，該數(shù)據(jù)壓縮量已經(jīng)基本上滿(mǎn)足了，再進(jìn)行視頻圖像處理時(shí)的相關(guān)工作要求，但最主要的缺點(diǎn)就是采用這種傳統(tǒng)的要求方式，會(huì)給寬帶傳輸提出更高要求。所以為了能夠?qū)D像進(jìn)行更好的壓縮，同時(shí)降低寬帶傳輸過(guò)程中的要求，世界各國(guó)都在針對(duì)視頻壓縮技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的研究，并著手探討新的并且符合當(dāng)前視頻圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)的視頻壓縮編碼技術(shù)。HEVC編碼技術(shù)是在過(guò)去H.264/AVC基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步發(fā)展并研究的視頻編碼技術(shù)，主要是在當(dāng)前超高清電視進(jìn)行視頻壓縮時(shí)進(jìn)行使用，能夠保證視頻圖像壓縮所獲得的效果更好，而且相比較于之前的視頻圖像壓縮效果來(lái)講，整體效果能夠提高一倍。正因?yàn)樾滦鸵曨l編碼技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，所以也在當(dāng)前已經(jīng)漸漸取代傳統(tǒng)的視頻編碼技術(shù)，變成當(dāng)前超高清電視進(jìn)行視頻壓縮時(shí)的主要技術(shù)[2]。

2 超高清數(shù)字電視視頻壓縮HEVC編碼技術(shù)

2.1 編碼技術(shù)結(jié)構(gòu)

對(duì)于新型的視頻壓縮編碼技術(shù)來(lái)講，相比較于過(guò)去傳統(tǒng)的編碼技術(shù)具有很大的區(qū)別，雖然整體的框架仍然是傳統(tǒng)編碼框架，但是內(nèi)部的各結(jié)構(gòu)都進(jìn)行了全面的創(chuàng)新，變得更加擁有靈活性。以H.264編碼框架結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)新型的編碼技術(shù)創(chuàng)新出了一種更加新穎的四叉樹(shù)超大尺寸的編碼結(jié)構(gòu)，在該編碼結(jié)構(gòu)當(dāng)中融入了CU以及PU和TU這三種方式，而且通過(guò)這三種方式將過(guò)去傳統(tǒng)編碼結(jié)構(gòu)當(dāng)中的分隔以及預(yù)測(cè)和編碼，高保真以及高分辨率視頻圖像等進(jìn)行了分隔，主要目的就是為了保證在進(jìn)行視頻壓縮的過(guò)程中所取得的實(shí)際編碼效果要更好。除此之外，對(duì)于新型視頻壓縮編碼技術(shù)來(lái)講，在該結(jié)構(gòu)當(dāng)中所采取的塊結(jié)構(gòu)相比較于過(guò)去的傳統(tǒng)編碼技術(shù)要更大，最大的編碼單元當(dāng)中可以保證編碼像素達(dá)到64×64的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼技術(shù)

對(duì)于新型視頻壓縮編碼技術(shù)來(lái)講，還可以通過(guò)HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼技術(shù)，對(duì)超高清電視的視頻進(jìn)行編碼操作。對(duì)于該編碼技術(shù)來(lái)講，同樣是以傳統(tǒng)的視頻壓縮編碼技術(shù)框架為基礎(chǔ)的，只是在進(jìn)行視頻壓縮的過(guò)程中能夠通過(guò)時(shí)預(yù)測(cè)操作來(lái)保證視頻壓縮效果得到提升。同時(shí)在進(jìn)行視頻壓縮的過(guò)程中，為了能夠保證視頻壓縮的效率得到提升，這種編碼技術(shù)采用了與傳統(tǒng)編碼技術(shù)不同的方向性幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式，而且由這種技術(shù)提供了高達(dá)35種的預(yù)測(cè)模式，保證在進(jìn)行編碼的過(guò)程中能夠進(jìn)行全方位的預(yù)測(cè)，包括方向性的以及非方向性的預(yù)測(cè)。在這一編碼技術(shù)支持下，能夠保證pu預(yù)測(cè)單元的預(yù)測(cè)操作成功性得到全面的提升。

2.3 環(huán)路濾波技術(shù)

對(duì)于環(huán)路濾波技術(shù)來(lái)講，本身同樣是屬于HEVC視頻壓縮編碼技術(shù)當(dāng)中的一種，對(duì)于該技術(shù)來(lái)講，能夠在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中使視頻壓縮時(shí)的濾波效果更好，在實(shí)際操作過(guò)程中會(huì)使用到去塊效應(yīng)濾波器以及自適應(yīng)樣點(diǎn)補(bǔ)償濾波器和自適應(yīng)環(huán)路濾波器，通過(guò)這些濾波器，能夠?qū)σ曨l壓縮過(guò)程中的反量化后的圖像進(jìn)行更深層次的處理。對(duì)于去塊效應(yīng)濾波器來(lái)講，和傳統(tǒng)視頻壓縮編碼技術(shù)當(dāng)中的技術(shù)原理相同，而對(duì)于自適應(yīng)塊點(diǎn)補(bǔ)償濾波器和環(huán)路濾波器來(lái)講，這兩者都是新型視頻壓縮技術(shù)當(dāng)中的關(guān)鍵技術(shù)相比較于去塊效應(yīng)濾波器，除了對(duì)塊邊緣進(jìn)行濾波之外，還能夠?qū)K中的任何像素進(jìn)行過(guò)濾。首先，是自適應(yīng)樣點(diǎn)補(bǔ)償濾波器。對(duì)于該濾波器來(lái)講，是在完成去塊效應(yīng)濾波處理工作之后，對(duì)塊中的每個(gè)像素使用自適應(yīng)樣點(diǎn)補(bǔ)償濾波器進(jìn)行特征分類(lèi)，然后根據(jù)像素的不同特征來(lái)進(jìn)行不同程度的補(bǔ)償。而如果進(jìn)行詳細(xì)劃分，自適應(yīng)樣點(diǎn)補(bǔ)償濾波器可以分為兩種，分別是袋狀以及邊緣狀[3]。為了能夠使LC U進(jìn)行獨(dú)立的解碼，在單獨(dú)的LC U頂行和底行像素都不能夠?qū)δ０暹M(jìn)行處理，所以對(duì)于左列和右列的像素來(lái)講，也不能夠?qū)δ０暹M(jìn)行單獨(dú)處理。其次，就是自適用環(huán)路濾波器。對(duì)于該濾波器來(lái)講，進(jìn)行應(yīng)用的主要作用是為了能夠保證在進(jìn)行視頻壓縮時(shí)，視頻重建時(shí)圖像不會(huì)失真。所以在進(jìn)行超高清電視視頻壓縮編碼的過(guò)程中，自適應(yīng)環(huán)路濾波器主要就是為了能夠保證色度以及亮度分量過(guò)程中的準(zhǔn)確性，從而實(shí)現(xiàn)真正的視頻壓縮及解碼。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，作者在本文之中對(duì)其進(jìn)行了全面的剖析，對(duì)于超高清視頻電視視頻壓縮解碼技術(shù)來(lái)講，在技術(shù)不斷發(fā)展過(guò)程中，已經(jīng)全面實(shí)現(xiàn)了由標(biāo)清到超高清的轉(zhuǎn)變，對(duì)于數(shù)字傳媒領(lǐng)域來(lái)講超清視頻電視的應(yīng)用會(huì)變得越來(lái)越普遍，同時(shí)技術(shù)的發(fā)展也會(huì)變得越來(lái)越嫻熟，對(duì)現(xiàn)如今人們的日常生活及生產(chǎn)產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的影響。所以在不斷發(fā)展過(guò)程中，需要就當(dāng)前高清數(shù)字電視的視頻壓縮編碼技術(shù)進(jìn)行不斷的深入研究，滿(mǎn)足人們社會(huì)及生活發(fā)展的實(shí)際需要。