收稿日期:20151208;修回日期:20160202 基金项目:国家自然科学基金资助项目(61271383);华侨大学研究生科研创新能力培育
计划资助项目(1400214010)
作者简介:刘文(1992),男,湖南衡山人,硕士研究生,主要研究方向为视频分析(owen7500@163.com);谢维波(1964),男,教授,硕导,主要
研究方向为信号处理、视频图像分析.
多标准视频编码器的性能评价研究
刘 文,谢维波
(华侨大学 计算机科学与技术学院,福建 厦门 361021)
摘 要:针对目前视频编码标准和视频编码器较多、缺乏统一评价标准和客观评价结果的问题,提出了使用视
频质量、编码速度、码率节省百分比、内存占用等指标相结合的评价体系,同时给出了评测平台的搭建方法。采
用多个不同的公开视频序列为测试源,选取常见的 H.264/MPEGAVC、H.265/MPEGHEVC、VP8、VP9标准和基
于小波的
Hitav对应的编码器搭建评测平台对各编码器进行性能评价实验。实验表明,H.265和 VP9在视频质
量、码流节省方面表现优异,但复杂度过高;H.264复杂度低且在低分辨率和简单视频场景表现优异;Hitav对高
分辨高复杂度视频序列处理较好。结果表明提出的评价体系和测试平台搭建方法可以很好地用于视频编码器
的性能评价。
关键词:性能评价;评价体系;评测平台;视频编码器
中图分类号:TP391 文献标志码:A 文章编号:10013695(2017)02060709
doi:10.3969/j.issn.10013695.2017.02.064
Researchonperformanceevaluationofmultiplestandardsvideoencoders
LiuWen,XieWeibo
(CollegeofComputer&Science,HuaqiaoUniversity,XiamenFujian361021,China)
Abstract:Forthelackofunifiedevaluationstandardandobjectiveevaluationresultsofvariousvideostandardsandvideoen
codersatpresent,thispaperproposedanevaluationframeworkcombinedwithindicatorslikevideoquality,codingspeed,bit
ratesavingpercentageandmemorycost,etc,andprovidedthewaystoconstructanevaluationplatform atthesametime.It
adoptedmultipledifferentopenvideosequencesastestsources,andselectedcorrespondingvideoencodersofcommonvideo
standards,includingH.264/MPEGAVC,H.265/MPEGHEVC,VP8andVP9,andHitavbasedonwavelet,tobuildanevalu
ationplatformandconductedevaluationexperimentsofencoders
’performance.TheexperimentsshowthatH.265andVP9ex
pressoutstandingperformanceinvideoqualityandbitratesavingsbutwithveryhighcomplexity,H.264haslowcomplexity
performsexcellentinsimplescenes,Hitavisgoodatdealingwiththevideoswithhighcomplexityandhighspaceresolutions.
Theresultsshowthattheproposedevaluationframeworkandmethodsofconstructingevaluationplatformareverysuitablefor
performanceevaluationofvideoencoders.
Keywords:performanceevaluation;evaluationframework;evaluationplatform;videoencoder
!
引言
随着信息技术的快速发展,视频作为一种信息媒体已经与
人们的生产生活紧密结合,从安防监控到在线视频点播,从视
频会议到各类视频播放器,高效的视频编码技术成为促进这些
领域快速发展的主要动力。视频编解码技术从
20世纪 80年
代至今经历了三十几年的发展,各国组织和公司都推出各自的
标准。其中国际电信联盟电信标准化部门和国际标准化组织/
国际电工委员会两大组织独占鳌头;我国于 2006年推出了具有
自主知识产权的第一代视频编码标准
AVS,即将推出第二代编
码标准 AVS2
[1]
;商业领域中各公司也不断追求创新推出拥有自
主知识产权的视频编码标准,如谷歌公司的 VPx系列和国内翰
华科技的 Hitav。编码标准的发展历程如图 1所示
[2]
。
视频编码标准为了能广泛适用于各种环境,在制定时一般
只是规定比特流的语法结构和解码流程。这就给视频编码器
的开发人员很大的自由空间,从而一个视频编码标准存在多种
视频编码器。视频编码器的作用是将输入像素数据编码为输
出的码流数据,意义在于压缩视频的数据量,节省带宽和存储
空间。对于各种标准,人们从理论和具体使用上都进行了大量
的比较工作。
Wiegand等 人
[3]
通 过 限 制 码 率 的 方 式 比 较 了
MPEG2、H.263、MPEG4和 H.264在主客观视频质量上的差
异;
Grois等人
[4]
比较了 H.264/AVC、H.265、VP9在码率节省
和客观视频质量方面的差异;Vatolin等人
[5]
则在编码速度和
编码质量上比较全面地比较了 H.264系列编码器。但在工程
实践中,编码器使用者不仅关注视频编码的图像质量,同时会
关注视频质量、编码速度、码率节省百分比、内存占用等多个性
能指标,然而以上研究都较为片面,对于众多的视频编码标准
和编码器缺乏统一全面的评价标准和评价结果,给实际应用中
选用合适的编码器造成一定困难。本文通过考察视频编解码
的流程,提出了完整的评价标准体系并搭建评测平台,采用不
同复杂度的公开视频序列为测试源,对多标准视频编码器性能
进行了全面的性能对比。
第 34卷第 2期
2017年 2月
计 算 机 应 用 研 究
ApplicationResearchofComputers
Vol34No2
Feb.2017