超越最新HEVC和AVS2的下一代国际视频编码标准的关键技术研究

Video coding standard is one of the most widely used standards in the fields of electronics, information, and communication. Many international giant IT enterprises use standard essential patent as an effective mean to occupy their leading positions in the industries. The next generation international video coding standards such as FutureVideoCoding are planning to officially start their standardization work. The plan is to complete the basic version by 2020, then to spend 3-5 more years to complete following extension versions. The goal is to achieve 50% reduction of bit-rate under the same video coding quality as the latest video coding standard HEVC. The application areas include traditional nature video contents, computer generated screen contents, and internet webpage contents. All adopted technologies must be implementable in real applications. The project mainly studies 1) for nature video, fully exploring the correlation among all color components of pixels, for example, using new adaptive color-space transform techniques, to further improve coding efficiency; 2) for screen contents, establishing image pattern matching basic theory and exploring new pattern matching methods that break through traditional notions under the guidance of the basic theory to achieve optimal overall trade-off between bit-rate, coding quality, and system complexity for high efficiency SCC technology that has the potential to be adopted by international standards; 3) for internet webpage contents, studying novel low complexity and high coding efficiency technology for high efficiency coding of alpha-channel image coding.

视频编码标准是国际上电子信息通讯领域中应用最广的标准之一，也是国际巨头IT企业通过其专利占据业界领导地位的有效手段和必争之地。下一代国际视频编码标准如FVC的标准制定工作将在今年内正式全面启动。预定2020年完成基础版，此后3-5年陆续完成后续各扩展版；其目标是在相同编码质量下比最新视频编码标准HEVC节省一半比特率；应用领域包括传统自然视频内容、计算机产生的屏幕内容和互联网内容。所采纳的技术必须是在应用中可实现的。本项目研究重点是：针对自然视频编码，充分发掘像素各颜色分量之间的相关性，如运用新的自适应颜色空间变换技术进一步提高压缩效率；针对屏幕内容编码，建立图像的图样匹配基本理论并在此引导下探索突破传统观念的新图样匹配方式，形成达到比特率、编码质量、系统实现复杂度三者最佳综合平衡的高效屏幕图像编码技术；针对互联网内容编码，研究全新的低实现复杂度和高编码效率的透明度通道图像的高效编码方法。

视频编码标准是国际上电子信息通讯领域中应用最广的标准之一，也是国际巨头IT企业通过其专利占据业界领导地位的有效手段和必争之地。本项目围绕中国国家标准AVS2、AVS3和国际IEEE1857.10视频编码标准的制定工作，重点开展了以下研究工作：.1）针对屏幕内容视频，在AVS2、AVS3、IEEE1857.10标准制定过程中，研究、提出和实现了突破传统块划分-预测框架、具有极高编码效率和低芯片实现成本的串预测编码框架及一系列关键技术。.2）针对Alpha图像，研究、提出和实现了超低复杂度且高编码效率的基于串匹配（预测）的无损Alpha图像编码理论与技术。.3）针对自然图像，在AVS2标准制定过程中，研究和实现了独特的色度扩展、精度扩展和无损编码技术。. 本项目的部分成果已经成为AVS2、AVS3、IEEE1857.10标准的一部分。值得强调的是，由于采纳了本项目的串预测技术，由中国发明专利主导的中国国家标准AVS3和国际IEEE1857.10标准中屏幕内容编码预测技术的编码效率增益高达42.43%，而由其他发明专利主导的VVC/H.266标准的编码效率增益是38.72%，两个增益之比是109.60%，前者显著超越了后者。因此，AVS工作组第80次会议决议专门指出了AVS3标准中，屏幕内容编码工具编码效率增益高于同期国际标准屏幕内容编码工具这一亮点。. 视频编解码标准是国际、国内应用最广，用户最多，影响极大的标准，几乎每一件计算机、通讯、音视频产品中都会用到，全球用户超过40亿。本项目的成果将随着AVS3和IEEE1857.10视频编解码标准在中国和国际的实施得到广泛的应用。