超高清數字電視視頻壓縮編碼技術與發展趨勢分析

（吉林廣播電視臺，長春 130021）

在科學技術發展作用下，電視技術已經發展為超高清電視。隨著超高清數字電視技術的發展與進步，人們的生活與工作都發生了極大的改變，也為信息產業帶來了新的機會和廣闊的市場，它必將成為新的經濟增長點，從而獲得前所未有的發展。而視頻壓縮編碼技術對超高清電視的普及和發展有著極為重要的作用與地位，通過對編碼技術的深入探索與分析，超高清電視技術面臨的難題終將逐漸破解。

1 超高清數字電視視頻壓縮編碼技術要點

1.1 HEVC/h.265編碼結構

通常情況下，HEVC編碼結構屬于規模極大的四叉樹編碼結構中的一種，通過變換、預測、編碼等單元實現視頻數據精準的預測與分割等工作。其主要特征就是使用的結構極大，其中編碼單元最大像素甚至可達到64×64。當HEVC編碼單元實際運行期間，會通過四叉樹遞歸模式針對視頻信息像素塊進行分割處理，這時大塊結構為64×64，小塊結構為8×8，同時還可確保所有結構形狀為正方形[1]。對比上一代AVC/H.264編碼方式來說，在碼率減小51%～74%的情況下，卻獲得比上代壓縮技術同樣甚至超過的圖像質量。

變換單元的主要功能就是針對編碼單元進行預測，其規模遠遠高于所有編碼單元規模，而單元形狀可為正四邊形。根據不對稱分割與對稱分割方法，可將結構塊劃分為正方形或各個正四邊形。

1.2 幀內預測編碼

幀內預測編碼主要是在空域中進行壓縮處理，這與H.264具有較強的一致性。而為了促進幀內壓縮質量快速提升，HEVC編碼主要具有35種預測編碼模式，期中33個是方向性預測。它測的主要作用是確保幀內預測精準度的提升，而非方向性預測的作用就是針對紋理較為平滑區域進行預測[2]。其中也不需要對所有預測單元都進行全面預測，在實際運行期間僅需要確保非方向性預測數量保持不斷，而方向性預測數量會在預測單元規模作用下不斷發生改變，其中最大可為64×64，最小則為4×4，雖然方向性預測具有較大差異，但差值都擁有較強精準性。

這種預測編碼模式雖然可以有效促進幀內預測精準度的提升，但各種預測模式的復雜性也有了明顯的提高。這時HEVC則會結合預測單元規模針對方向性預測數量進行科學設置，而預測復雜程度仍相對較高，這就導致其成為幀內預測分析需要解決的主要問題。

1.3 環路濾波技術

首先，樣點補償濾波器。當去塊效應濾波處理結束時，樣點濾波補償器就結合所有像素運用特點實施科學的分類處理，接著再進行針對性補償處理。其中補償處理模式主要可分為兩種，即邊緣補償與帶狀補償。通常情況下，帶狀補償就是將相應區域中的各種像素劃分為各種條帶，而各條帶中具有的像素強度間隔有著較強相似性。同時帶狀補償時以0至最大值這一范圍為基礎，將強度間隔劃分為32個，各間隔之間都存在相應的補償數值。另外，間隔還科學分為兩組，并運用一組間隔進行編碼傳輸處理，以此實現比特數的節約。邊緣補償則是針對當前像素與相鄰像素進行科學分析與比較，接著再識別與分類當前像素，這就可在解碼期間利用識別方法實現對應補償處理。

其次，環路濾波器。環路濾破器在降低編碼圖像解碼噪音過程中，通常會以像素狀態為基礎，明確塊中的色度分量與亮度分量應怎樣進行使用。在進行色度分量期間，環路濾波器屬于點對稱的二維FIR濾波器，但在色度分量期間，則屬于5×5的對稱矩形二維FIR濾波器。另外，HEVC主要將環路濾波器分為兩種形態，也就是以像素為基礎的濾波器和以區域為基礎的濾波器。其中像素濾波器可根據實際需求將圖像劃分為16組，并確保各組都使用相應濾波器進行處理。而區域濾波器則是將圖像劃分為16塊，同時將各塊與最大塊編碼單元進行對齊處理，接著使用濾波器針對各塊進行科學處理。

2 超高清數字電視視頻壓縮編碼技術優勢

超高清數字電視視頻壓縮編碼技術主要具有以下優勢：首先，HEVC編碼的最大優勢就是更高的壓縮率，直接的好處就是降低了視頻信號的存儲和傳輸的成本；其次是更低的數據碼率，在同等圖像質量前提下，數據量只有MPEG2的1/16，MPEG4的1/6，H.264的1/2；最后是更高的畫質提升，通過“Deblockingfilter”功能在運動偵測區塊重建時，盡量將邊緣區域平滑化，從而提升了整體圖像質量。

3 超高清數字電視視頻壓縮編碼技術發展趨勢

超高清數字電視是為來電視發展的必然方向，人們對畫面質量的追求永無止境，對完美再現自然景物的努力不會停息。4k→8k→16k→……它將會在我們生活領域各個方面中得以應用。在通信技術與科學技術不斷創新作用下，通過日益提高的編解碼技術和傳輸帶寬的不斷提升，為超高清數字電視技術在各個領域中的應用和推廣創建有力條件。如：隨著5G和IP技術的發展與實現，超高清數字電視視頻壓縮編碼技術得到了完美的展現，這也必將促進超高清數字電視全面發展與使用。

4 結束語

綜上所述，近些年HEVC視頻編碼技術得到了快速發展和完善，對超高清電視的普及和發展做出了巨大貢獻，并在較多行業中有著極為廣泛的使用。為了更好的拓展超高清電視的應用范圍，就需要不斷推陳出新，完善編碼技術的先進性，為我國廣播電視行業快速持續發展奠定堅實基礎。