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高效视频编码HEVC(High Efficiency Video Coding)诞生于2013年，由ITU-T和ISO/IEC联合制定，为上一代编码标准H.264/AVC的升级版，在同等压缩质量下压缩率能够提高一倍。但目前市场上应用最多的仍然是H.264，HEVC的发展受限于很多情况，其中很重要的一点就是其编码算法过于复杂。以帧内预测为例，相比于H.264，HEVC的预测模式从9种增加至35种，同时对编码单元的尺寸进行了扩展，采用灵活四叉树划分结构。编码时遍历所有深度及预测模式来选出最优划分方式，带来了巨大的计算量。因此，对于帧内编码复杂度优化的研究具有非常重要的意义。
由于编码算法过于复杂，基于CPU的软件编码器无法满足超高清视频实时压缩，构造专用硬件编码器为必要手段。本文以硬件的思维，提出了一种便于硬件实现的帧内预测预处理算法。优化算法主要包括两方面，编码单元尺寸判决的优化和预测模式计算缩减。本文采用prewitt算子提取最高深度4×4尺寸编码块的纹理方向，并通过统计分析得到其组成的大尺寸编码块的纹理复杂度，从而判断编码块的尺寸是否能够提前判决。同时，像素沿纹理方向有着更强的相似度，故该方向的预测模式有更大的可能性被选为最优模式。本文将预测模式沿四个方向分为四组，根据显著纹理方向选择对应模式组进入RMD粗略模式选择阶段，有效降低模式选择的数量。
以上帧内预测优化算法在HM16.7上进行实验，共测试了不同分辨率下19个测试序列，优化算法的编码时间对比原始全扫描算法能够实现55.1%的编码时间减少，且仅有1.35%的平均比特率(BD-BR )上升和-0.07的峰值信噪比(BD-PSNR)损失。与近期其他帧内预测优化算法相比，本文算法有很大的改善。同时，本文设计了一个对原始像素进行预处理的硬件模块，该模块能够实现4×4基础块的纹理方向计算，对大尺寸CU的纹理方向进行统计分析，并进行提前尺寸判决。此预处理模块能够非常方便的嵌入其他优化算法中，最高可满足8K×4K@73fps实时纹理分析的吞吐量要求。
由于编码算法过于复杂，基于CPU的软件编码器无法满足超高清视频实时压缩，构造专用硬件编码器为必要手段。本文以硬件的思维，提出了一种便于硬件实现的帧内预测预处理算法。优化算法主要包括两方面，编码单元尺寸判决的优化和预测模式计算缩减。本文采用prewitt算子提取最高深度4×4尺寸编码块的纹理方向，并通过统计分析得到其组成的大尺寸编码块的纹理复杂度，从而判断编码块的尺寸是否能够提前判决。同时，像素沿纹理方向有着更强的相似度，故该方向的预测模式有更大的可能性被选为最优模式。本文将预测模式沿四个方向分为四组，根据显著纹理方向选择对应模式组进入RMD粗略模式选择阶段，有效降低模式选择的数量。
以上帧内预测优化算法在HM16.7上进行实验，共测试了不同分辨率下19个测试序列，优化算法的编码时间对比原始全扫描算法能够实现55.1%的编码时间减少，且仅有1.35%的平均比特率(BD-BR )上升和-0.07的峰值信噪比(BD-PSNR)损失。与近期其他帧内预测优化算法相比，本文算法有很大的改善。同时，本文设计了一个对原始像素进行预处理的硬件模块，该模块能够实现4×4基础块的纹理方向计算，对大尺寸CU的纹理方向进行统计分析，并进行提前尺寸判决。此预处理模块能够非常方便的嵌入其他优化算法中，最高可满足8K×4K@73fps实时纹理分析的吞吐量要求。