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研究生：	廖俊昉 Liao, Chun-fang
論文名稱：	用於H.264視訊編碼器之轉換域內框模式決策設計 Transform-Domain Block-BasedIntra Mode Decision in H.264/AVC Encoder
指導教授：	劉濱達 Liu, Bin-da 楊家輝 Yang, Jar-ferr
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	電機資訊學院 - 電機工程學系 Department of Electrical Engineering
論文出版年：	2007
畢業學年度：	95
語文別：	英文
論文頁數：	63
中文關鍵詞：	轉換域內框模式決策
外文關鍵詞：	intra mode decision, H.264, intra prediction
相關次數：	點閱：115 下載：2
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本篇論文提出H.264視訊編碼器的內框模式決策，此決策機制利用編碼器之離散餘弦轉換係數以減少需要進行位元率-失真成本計算之模式數目。不同位置的轉換域係數可視為像素以不同型態組合之能量，此決策機制將型態方向類似的係數絕對值總合當作此方向之能量，並選擇能量最強的方向進行位元率-失真成本計算。在四乘四方塊中，決策機制還額外選擇相鄰方向以增加準確性。另外，由於直流模式無方向性，此機制依照轉換域空間之直流係數相對於其它交流係數之能量，判定是否需要做直流模式；H.264標準定義之最可能模式採用上方與左方區塊的預測方向，因此這個模式也列入候選模式。在進行邊長十六像素的巨方塊內框模式決策時，本研究利用H.264取出各個四乘四方塊直流係數的阿答瑪轉換係數進行模式決策。本論文也提出四乘四方塊轉換域內框預測之硬體，此硬體利用整數轉換之線性與預測方塊之對稱性減少傳統計算整數轉換域絕對差值總合的計算量。平均而言，本論文提出之模式決策可選出更少的模式。模擬結果顯示本演算法平均降低峰值信噪比0.015　dB，提高位元率1%。

In　this　thesis,　we　propose　a　novel　algorithm　for　intra　mode　decision　using　the　coefficients　of　the　current　blocks.　Then　a　hardware　design　for　4×4　intra　prediction　using　the　linearity　of　the　H.264　integer　transform　and　the　spatial　property　of　predicted　block　is　proposed.　By　comparing　the　energy　of　the　coefficients　with　similar　transform-domain　tendency,　we　select　the　prediction　modes　whose　directions　are　close　to　the　tendency　with　maximum　weight.　Moreover,　the　Intra_4×4_DC　mode　is　chosen　depending　on　the　ratio　of　the　AC　energy　to　DC　coefficient.　The　most　probable　mode　is　also　chosen　as　a　candidate　to　exploit　the　information　of　the　adjacent　blocks　and　to　reduce　the　bit-rate.　The　number　of　intra　prediction　modes　is　reduced　to　save　the　computation　of　rate-distortion　cost.　The　proposed　hardware　is　designed　to　compute　the　minimum　distortion　of　a　4×4　block.　Comparing　with　the　other　designs,　we　need　fewer　modes.　The　results　show　that　our　proposed　algorithm　reduces　the　PSNR　value　by　appropriately　0.015　dB　in　average,　while　the　bit-rate　increment　is　less　than　1%.

Table of Contents　i
List　of　Figures　iii
List　of　Table　iv
CHAPTER　1　Introduction　1
1　Motivation　1
2　Organization　of　this　Thesis　3
CHAPTER　2　Intra　Mode　Decision　Algorithm　5
1　Basic　Concepts　for　CODEC　of　H.264/AVC　5
2　Basic　Concepts　for　Intra　Prediction　7
3　Intra_4×4　Prediction　Modes　8
3.1　Intra_4×4_Vertical　prediction　mode　(Mode　0)　10
3.2　Intra_4×4_Horizontal　prediction　mode　(Mode　1)　11
3.3　Intra_4×4_DC　prediction　mode　(Mode　2)　11
3.4　Intra_4×4_Diagonal_Down_Left　prediction　mode　(Mode　3)　12
3.5　Intra_4×4_Diagonal_Down_Right　prediction　mode　(Mode　4)　13
3.6　Intra_4×4_Vertical_Right　prediction　mode　(Mode　5)　14
3.7　Intra_4×4_Horizontal_Down　prediction　mode　(Mode　6)　15
3.8　Intra_4×4_Vertical_Left　prediction　mode　(Mode　7)　16
3.9　Intra_4×4_Horizontal_Up　prediction　mode　(Mode　8)　17
4　Intra_16×16　Prediction　Mode　18
4.1　Intra_16×16_Plane　prediction　mode　19
5　Chroma_8×8　Intra　Prediction　19
5.1　Intra_Chroma_DC　prediction　mode　20
5.2　Intra_Chroma_Plane　prediction　mode　21
CHAPTER　3　Proposed　Intra　Mode　Decision　Algorithm　23
1　Groups　of　DCT　Patterns　23
2　Intra_4×4　Luma　Prediction　Modes　27
2.1　AC　mode　29
2.1.1　Vertical　direction　and　horizontal　direction　29
2.1.2　Diagonal　direction　30
2.2　DC　mode　31
2.3　Most　probable　mode　32
3　Intra_16×16　Luma　Prediction　Modes　34
4　Intra_Chroma　Prediction　Modes　37
CHAPTER　4　Hardware　Design　for　Transform-Domain　　Intra　Mode　Decision　40
1　Overview　of　Hardware　Design　40
2　The　Intra　Predictors　in　Transform　Domain　42
2.1　Predictors　for　Intra_4×4　Vertical　and　Horizontal　mode　43
2.2　The　predictors　for　Intra_4×4_DC　mode　44
2.3　The　predictors　for　Intra_4×4_Diagonal　modes　45
2.4　The　predictors　for　other　prediction　modes　46
CHAPTER　5　Simulation　and　Synthesis　Results　49
1　Threshold　Value　Definition　49
2　Experimental　Results　51
3　Comparison　of　Different　Fast　Intra　Prediction　Methods　55
4　Synthesis　Results　56
CHAPTER　6　Conclusions　and　Future　Work　57
1　Conclusions　57
2　Future　Work　58
References　59
                                    

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[4]　Video　Codec　for　Audiovisual　Services　at　px64　kbits/s,　ITU-T　Rec.　H.261　v1,　1990.
[5]　Video　Coding　for　Low　Bit　Rate　Communication,　ITU-T　Rec.　H.263,　1998.
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[19]　F.　Pan,　X.　Lin,　S.　Rahardja,　K.　P.　Lim,　Z.　G.　Li,　D.　Wu,　and　S.　Wu,　"Fast　mode　decision　algorithm　for　intraprediction　in　H.264/AVC　video　coding,"　IEEE　Trans.　Circuits　Syst.　Video　Technol.,　vol.　15,　no.　7,　pp.　813-822,　July.　2005.
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[21]　R.　Su,　G.　Liu,　and　T.　Zhang,　"Fast　mode　decision　algorithm　for　intra　prediction　in　H.264/AVC,"　in　Proc.　IEEE　Int.　Conf.　on　Acoustics,　Speech　and　Signal　Processing,　2006,　pp.　921-924.
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[23]　C.　H.　Tseng,　H.　M.　Wang,　and　J.　F.　Yang,　"Improved　and　fast　algorithms　for　intra　4×4　mode　decision　in　H.264/AVC,"　in　Proc.　IEEE　Int.　Symposium　on　Circuits　and　Systems,　May　2005,　pp.　2128-2131.
[24]　C.　H.　Tsai,　Y.　W.　Huang,　and　L.　G.　Chen,　"Algorithm　and　architecture　optimization　for　full-mode　encoding　of　H.264/AVC　intra　prediction,"　in　Proc.　Midwest　Symposium　on　Circuits　and　Systems,　Aug.　2005,　pp.　47-50.
[25]　J.　F.　Wang,　J.　C.　Wang,　J.　T.　Chen,　A.　C.　Tsai,　and　A.　Paul,　"A　novel　fast　algorithm　for　intra　mode　decision　in　H.264/AVC　encoders,"　in　Proc.　IEEE　Int.　Symposium　on　Circuits　and　Systems,　May　2006,　pp.　3498-3501.
[26]　C.　C.　Wang,　T.　S.　Chen,　and　C.　W.　Tung,　"Fast　intra-mode　Decision　in　H.264　using　interblock　correlation,"　in　Proc.　IEEE　Int.　Conf.　on　Image　Processing,　Oct.　2006,　pp.　1345-1348.
[27]　C.　L.　Yang,　L.　M.　Po,　and　W.　H.　Lam,　"A　fast　H.264　intra　prediction　algorithm　using　macroblock　properties,"　in　Proc.　Int.　Conf.　on　Image　Processing,　Oct.　2004,　pp.　461-464.
[28]　Y.　D.　Zhang,　F.　Dai,　and　S.　X.　Lin,　"Fast　4×4　intra-prediction　mode　selection　for　H.264,"　in　Proc.　IEEE　Int.　Conf.　on　Multimedia　and　Expo,　June　2004,　pp.　1151-1154

校內：2009-08-31公開
校外：2010-08-31公開

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