高端图像与视频新技术丛书 新一代高效视频编码H.265 HEVC：原理、标准与实现
作者：万帅，杨付正 编著
出版时间：2014年版
内容简介
本书系统全面地介绍了新一代视频编码标准H.265/HEVC，深入讲解了相关编码原理和实现方法。全书分为12章。第1章概述了视频编码国际标准和H.265/HEVC的发展历程，介绍了H.265/HEVC的特色技术。第2章讨论了数字视频格式和H.265/HEVC的编码视频格式。第3章详细解析了H.265/HEVC编码结构以及参数集，并介绍了H.265/HEVC的档次、层和级别。第4～8章为H.265/HEVC编码技术的分模块论述和语法语义解析，包括预测编码、变换编码、量化编码、环路后处理和熵编码。为方便读者理解，每个模块都包含了相应的背景知识、语法语义、实现方式等。第9～12章针对H.265/HEVC的实现和应用，详细介绍了H.265/HEVC的网络适配层、并行处理技术、率失真优化和编码速率控制。
目录
第1章 绪论 1
1.1 视频压缩与编码概述 2
1.1.1 视频 2
1.1.2 视频压缩与编码 3
1.2 视频编码标准 5
1.2.1 什么是视频编码标准 5
1.2.2 视频编码国际标准的发展 7
1.3 H.265/HEVC简介 12
1.3.1 标准化历程 12
1.3.2 编码框架 13
1.3.3 特色编码技术 15
参考文献 18
第2章 数字视频格式 22
2.1 数字视频 22
2.1.1 颜色空间 23
2.1.2 量化深度 26
2.1.3 空间分辨率 27
2.1.4 时间分辨率 28
2.2 数字视频格式 29
2.2.1 色度亚采样 29
2.2.2 数字视频格式的规范标准 31
2.3 H.265/HEVC编码视频格式 37
2.3.1 编码图像格式 37
2.3.2 解码图像格式 40
参考文献 46
第3章 编码结构 48
3.1 编码结构概述 48
3.2 视频参数集 51
3.2.1 视频层描述 51
3.2.2 视频层参数集 52
3.3 序列参数集 55
3.4 图像参数集 61
3.5 片段层 67
3.5.1 片与片段 67
3.5.2 片头语法语义 69
3.6 Tile单元 75
3.6.1 Tile单元描述 75
3.6.2 Slice与Tile 76
3.7 树形编码块 77
3.7.1 编码单元 78
3.7.2 预测单元 83
3.7.3 变换单元 86
3.8 档次、层和级别 88
3.8.1 档次 88
3.8.2 层和级别 90
参考文献 93
第4章 预测编码 94
4.1 视频预测编码技术 94
4.1.1 预测编码的原理 94
4.1.2 帧内预测编码 97
4.1.3 帧间预测编码 101
4.2 帧内预测 111
4.2.1 帧内预测模式 111
4.2.2 帧内预测过程 117
4.3 帧间预测 124
4.3.1 运动估计 124
4.3.2 MV预测技术 130
4.3.3 加权预测 135
4.4 PCM模式及相关语法语义 137
4.4.1 PCM模式 137
4.4.2 相关语法语义 138
参考文献 138
第5章 变换编码 142
5.1 离散余弦变换 143
5.1.1 DCT原理及特点 143
5.1.2 整数DCT 148
5.1.3 H.265/HEVC中的整数DCT 152
5.2 离散正弦变换 154
5.2.1 DST原理 154
5.2.2 H.265/HEVC中的整数DST 156
5.3 变换结构 158
5.3.1 变换单元 158
5.3.2 相关语法语义 159
5.4 哈达玛变换 160
5.4.1 原理及特点 160
5.4.2 哈达玛变换的应用 161
参考文献 163
第6章 量化 166
6.1 标量量化 167
6.1.1 基本原理 167
6.1.2 均匀量化 168
6.1.3 Lloyd-Max量化器 170
6.1.4 熵编码量化器 171
6.2 H.265/HEVC中的量化 173
6.2.1 量化 173
6.2.2 反量化 175
6.2.3 RDOQ 176
6.2.4 量化参数 178
6.2.5 量化矩阵 182
参考文献 184
第7章 环路后处理 187
7.1 去方块滤波 188
7.1.1 去方块滤波技术 190
7.1.2 去方块滤波的实现方法 199
7.1.3 语法语义 204
7.2 样点自适应补偿 206
7.2.1 SAO技术 207
7.2.2 SAO的实现方法 210
7.2.3 语法语义 217
参考文献 223
第8章 熵编码 226
8.1 熵编码基本原理 226
8.1.1 熵 226
8.1.2 变长编码 229
8.1.3 指数哥伦布编码 230
8.1.4 算术编码 232
8.2 零阶指数哥伦布编码及其应用 235
8.2.1 零阶指数哥伦布编码 235
8.2.2 H.265/HEVC中的应用 237
8.3 CABAC 240
8.3.1 CABAC的原理 240
8.3.2 H.265/HEVC中的CABAC 242
8.3.3 CABAC在H.265/HEVC中的应用 249
8.4 变换系数熵编码 259
8.4.1 变换系数扫描 259
8.4.2 非零系数位置信息编码 261
8.4.3 非零系数幅值信息编码 263
参考文献 265
第9章 网络适配层 269
9.1 分层结构 269
9.2 图像类型 272
9.3 网络适配层单元 276
9.3.1 NALU载荷 277
9.3.2 NALU头 279
9.4 视频比特流中的NALU 282
9.4.1 介入单元 282
9.4.2 参数集 285
9.5 网络适配层单元的应用 286
9.5.1 字节流应用 286
9.5.2 分组流应用 287
参考文献 291
第10章 编解码并行处理 293
10.1 视频编解码并行处理技术 294
10.1.1 并行处理基本概念 294
10.1.2 H.265/HEVC编解码并行处理方式 296
10.1.3 H.265/HEVC编码单元数据依赖关系 297
10.2 H.265/HEVC标准中并行处理新技术 298
10.2.1 Tile 299
10.2.2 波前并行处理 301
10.2.3 依赖片 303
10.3 H.265/HEVC编解码并行策略 303
10.3.1 GOP级并行 304
10.3.2 图像级并行 305
10.3.3 Slice级并行 306
10.3.4 Tile级并行 306
10.3.5 CTB级并行 308
参考文献 310
第11章 率失真优化 312
11.1 率失真优化技术 313
11.1.1 率失真理论 313
11.1.2 视频编码中的率失真优化 322
11.2 H.265/HEVC编码器中的率失真优化方法 327
11.2.1 视频图像组的率失真优化 328
11.2.2 片层的率失真优化 331
11.2.3 CTU层率失真优化 332
11.2.4 CU层率失真优化 333
11.2.5 PU层率失真优化 334
11.2.6 编码参考模型HM中的率失真优化方法 335
参考文献 342
第12章 速率控制 344
12.1 视频编码速率控制 344
12.1.1 速率控制的基本原理 344
12.1.2 缓冲机制 347
12.1.3 速率控制技术 348
12.2 H.265/HEVC速率控制 355
12.2.1 目标比特分配 356
12.2.2 量化参数确定 359
参考文献 361
附录A 术语及英文解释 365
附录B 缩写 384
