增强型环路滤波算法在HEVC 中的应用
韦昭，全子一**
作者简介：韦昭，（1987-），男，硕士研究生，主要研究方向：视频编码，图像处理
通信联系人：全子一，（1928-），男，教授，主要研究方向：视频编码，图像处理等. E-mail: yef279@bupt.edu.cn
（北京邮电大学信息与通信工程学院，北京 100876）
5 摘要：本文介绍了在HEVC 中采用的去块效应滤波器和自适应环路滤波器，HEVC 即高效的视
频编码，它的目标是保证图像质量不变的基础上，码率比H.264/AVC 较少一半，但允许一定
复杂度的增加，去块效应滤波器即去除由量化对图像产生的块效应，而自适应环路滤波器是
去除图像中的量化噪声，本文对去块效应滤波器和自适应环路滤波器进行改进，以进一步提
高视频序列的编码效率和提升图像的主观质量。
10 关键词：HEVC；视频编码；环路滤波
中图分类号：TN
Application of Enhanced Loop Filter Algnorithm In HEVC
Wei Zhao, Quan Ziyi
15 (School of Information and Communication Engineering, Beijing University of Posts and
Telecommunications, Beijing 100876)
Abstract: In this paper,the deblocking filter and adaptive loop filyer are adopted in HEVC,HEVC
is called High Efficiency Video Coding ,which aims to substantially improve coding efficiency
compared to H.264/AVC,and reduce bitrate requirements by half with comparable image quality,
20 probably at the expense of increased computational complexity.Deblocking aims to decrease the
blocking artifacts caused by quantization of the transform coefficien,and adaptive loop filter aims
to eliminate the quantization error .This paper desides to modify the deblcoking and adaptive loop
filter to improve the coding efficiency and visual quality of image.
Keywords: HEVC; Video Coding; Loop Filter
25
0 引言
随着网络技术和终端处理能力的不断提高，人们对目前广泛使用的MPEG-2, MPEG-4,
H.264 等，提出了新的要求。以满足新的家庭影院、远程监控、数字广播、移动流媒体、便
携摄像、医学成像等新领域的应用。另外，H.264/AVC 发布后，经过几年的积累（新型运
30 动补偿、变换、插值和熵编码等技术的发展），具备了推出新一代视频编码标准的技术基础。
2010 年4 月在德国德累斯顿召开了JCT-VT 第一次会议，确定新一代视频编码标准名
称：HEVC（High Efficiency Video Coding），并且建立了测试模型（TMuC），成立了AD HOC
小组，分领域搜集和审阅技术提案。初步定于2012 年7 月完成标准的最终稿。
新一代视频压缩标准的核心目标是在H.264/AVC high profile 的基础上，压缩效率提高
35 一倍。即在保证相同视频图像质量的前提下，视频流的码率减少50%。在提高压缩效率的
同时，可以允许编码端适当提高复杂度。
HEVC 依然沿用H.264 就开始采用的混合编码框架。帧间和帧内预测编码：消除时间域
和空间域的相关性。变换编码：对残差进行变换编码以消除空间相关性。熵编码：消除统计
上的冗余度。HEVC 将在混合编码框架内，着力研究新的编码工具或技术，提高视频压缩效
40 率。
与 H.264/AVC 不同的是，在HEVC 中采用了去块效应滤波器和自适应环路滤波器,去
块效应滤波器的目的是为了消除由基于块的DCT 变换后对系数进行量化产生的图像块效
 应，自适应环路滤波器是为了去除图像的量化噪声。本文先介绍在H.264 中的去块效应滤波
器，再介绍HEVC 中测试模型HM2.0 中改进的去块效应滤波器和自适应环路滤波器，然后
45 对去块效应滤波器和自适应环路滤波器算法进行改进， 最后分析算法结果。
1 去块效应滤波器
1.1 HEVC 中的去块效应滤波器
在HEVC 中，自适应去块效应滤波用于图像所有的8*8 块的边界， 滤波过程采用光栅
扫描的顺序，先横向，后纵向，先亮度，后色度的顺序对宏块的边界进行处理，图像的边界
50 和特别指出不进行滤波的某些块边界除外。当前宏块的上边或者左边的像素值可能在以前的
宏块环路滤波过程中已经被修改，并且当前宏块环路滤波可能进一步修改这些像素值，当前
宏块垂直边界滤波过程中修改的像素值要作为水平边界滤波过程的输入，如图1 所示为对A
和B 垂直边缘的水平滤波[1]。