專利名稱：一種視頻編碼碼率控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于視頻編碼技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及視頻編碼控制方法。
背景技術(shù)：
碼率控制是視頻編碼的重要技術(shù)之一，在視頻存儲(chǔ)和傳輸?shù)葢?yīng)用中起著重要作用。對(duì)于碼率受限尤其是低碼率的通信系統(tǒng)來(lái)說，碼率控制顯得尤為重要，將直接決定視頻編碼質(zhì)量的優(yōu)劣。在目前已有的視頻編碼碼率控制方法中，主要由圖像組(GOP-Group ofpicture，)層、幀(Frame)層和基本單元(BU-Basic unit，)層三個(gè)層次的碼率控制構(gòu)成。該碼率控制方法具體步驟為首先在GOP層為各GOP預(yù)分配碼率；在Frame層在各GOP內(nèi)將GOP分配得到的碼率再分配給各幀圖像，并為各幀圖像確定量化參數(shù)；在BU層將每幀圖像劃分為多個(gè)基本單元，將該幀分配得到的碼率再分配給幀內(nèi)各基本單元，并為其確定編碼量化參數(shù)(BU層的碼率控制也可省略，即每幀圖像為一個(gè)基本單元)。
當(dāng)前的碼率控制方法中，第一個(gè)GOP的I幀量化參數(shù)由用戶指定或者根據(jù)編碼碼率計(jì)算確定，剩余各GOP的I幀圖像編碼參數(shù)則根據(jù)前一個(gè)GOP的編碼情況確定，但與前一個(gè)GOP的I幀量化參數(shù)差值一般限制最大為2。在各GOP編碼實(shí)際碼率與預(yù)分配碼率相差不大時(shí)，此方法可以保證碼率資源得到合理分配以獲得較好的編碼質(zhì)量。但當(dāng)視頻圖像特征出現(xiàn)較大變化時(shí)，如視頻對(duì)象運(yùn)動(dòng)加快或者有場(chǎng)景切換等發(fā)生時(shí)，若某一個(gè)I幀量化參數(shù)與預(yù)分配碼率不匹配導(dǎo)致此I幀占用過多碼率資源時(shí)，從而導(dǎo)致下一個(gè)GOP缺乏碼率資源；但下一個(gè)GOP的I幀量化參數(shù)調(diào)整速度受限導(dǎo)致該GOP繼續(xù)占用過多碼率資源，以至于影響后續(xù)多個(gè)GOP碼率資源分配不合理而導(dǎo)致編碼質(zhì)量下降。有文獻(xiàn)指出，當(dāng)起始I幀采用不同的量化參數(shù)，序列編碼平均信噪比相差可超過1dB。當(dāng)前碼率控制方法I幀量化參數(shù)方法雖然確保了相鄰GOP的I幀編碼質(zhì)量下降緩慢，但卻易造成GOP之間出現(xiàn)編碼閃爍效應(yīng)。
對(duì)于如手機(jī)電視等低碼率視頻編碼系統(tǒng)來(lái)說，編碼過程中任何GOP的I幀量化參數(shù)與碼率資源的不匹配將帶來(lái)碼率資源的浪費(fèi)，從而影響整個(gè)序列的編碼質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種視頻編碼碼率控制方法，可以更合理地分配有限的碼率資源，以獲得更好的視頻編碼質(zhì)量，特別適合低碼率視頻通信系統(tǒng)。
本發(fā)明提出的一種視頻編碼碼率控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟1)GOP層碼率預(yù)分配(11)以B表示給定的編碼碼率(即信道帶寬)，F(xiàn)表示幀速率，Ngop表示GOP長(zhǎng)度，Rprev表示前一個(gè)GOP編碼結(jié)束后剩余碼率或超支碼率，若當(dāng)前GOP為視頻序列第一個(gè)GOP，則Rprev初始值為零；(12)若當(dāng)前GOP為視頻序列最后一個(gè)GOP時(shí)，則該GOP預(yù)分配碼率R直接由下式確定R=BFNgop+Rprev---(1)]]>(13)否則，若|Rprev|≤1mBFNgop,]]>則該GOP預(yù)分配碼率R(當(dāng)前GOP剩余幀可用碼率)按下式確定R=BFNgop+Rprev---(2)]]>即上一個(gè)GOP編碼剩余碼率或超支碼率Rprev全部分配給當(dāng)前GOP，并將參數(shù)Rprev更新為零；(14)若|Rprev|>1mBFNgop,]]>則該GOP預(yù)分配碼率R(當(dāng)前GOP剩余幀可用碼率)按下式確定R=(1+Rprev|Rprev|1m)BFNgop---(3)]]>即上一個(gè)GOP編碼剩余碼率或超支碼率Rprev只有部分分配給當(dāng)前GOP，剩余部分將分配給后續(xù)GOP，此部分碼率仍由參數(shù)Rprev表示，并更新Rprev如下式Rprev=Rprev-Rprev|Rprev|1mBFNgop---(4)]]>
在上述公式中，參數(shù)m為經(jīng)驗(yàn)值，取值范圍可確定為1＜m≤10，實(shí)驗(yàn)表明，m值越大，碼率控制精度越低，反之則控制越精準(zhǔn)。按上述分配方案，根據(jù)式(2)和式(3)可知，無(wú)論前面GOP超支比特多么嚴(yán)重，當(dāng)前GOP預(yù)分配碼率將限制在區(qū)間 這將大大減緩了超支比特對(duì)于后續(xù)GOP的編碼影響，有利于視頻編碼質(zhì)量的穩(wěn)定；2)Frame層碼率預(yù)分配及量化參數(shù)確定(21)若當(dāng)前幀為GOP中的I幀，首先計(jì)算當(dāng)前I幀的預(yù)分配碼率TITI=max{R1+15NP155KP+5NB155KB,B8F}---(5)]]>其中，KP和KB為權(quán)重因子，NP和NB為當(dāng)前GOP未編碼的P幀和B幀數(shù)量；則根據(jù)率失真模型r＝M(a+blog2Q)，此I幀量化參數(shù)QI為QI=2RMb-ab---(6)]]>其中，參數(shù)a和b為模型參數(shù)，可根據(jù)已編碼I幀量化參數(shù)和實(shí)際編碼碼率自適應(yīng)更新；參數(shù)M為圖像復(fù)雜度MAD值，對(duì)于序列第一個(gè)I幀，其圖像復(fù)雜度M值可以直接計(jì)算得到，而對(duì)于序列中其它的I幀圖像復(fù)雜度M值計(jì)算，可采取常規(guī)線性預(yù)測(cè)的方法得到，以降低編碼復(fù)雜度；(22)若當(dāng)前幀為P幀，并且為第一個(gè)GOP的第一個(gè)P幀，其量化參數(shù)QP，0為QP,0=QI,0+2TP≤0QI,0+10<TP≤0.25B/FQI,00.25B/F<TP≤B/FQI,0-2TP>B/F---(7)]]>其中，QI，0表示第一個(gè)GOP的I幀量化參數(shù)；(23)若當(dāng)前幀為除第一個(gè)GOP的第一個(gè)P幀之外的其它P幀，首先計(jì)算當(dāng)前P幀應(yīng)分配碼率TPTP=RWPWPNP+WBNB---(8)]]>其中參數(shù)WP和WB為P幀和B幀的權(quán)重因子；式中碼率TP包括開銷比特TP，syntax、運(yùn)動(dòng)矢量編碼比特TP，vectors和DCT系數(shù)編碼的碼率TP，DCT；則實(shí)際用于P幀宏塊DCT系數(shù)編碼的碼率TP，DCT為TP，DCT＝TP-TP，syntax-TP，vectors(9)當(dāng)TP，DCT≤0時(shí)，該P(yáng)幀量化參數(shù)QP為 其中，QI表示當(dāng)前GOP的I幀量化參數(shù)，QP，prev表示當(dāng)前幀前一個(gè)P幀的量化參數(shù)，APSNR表示當(dāng)前P幀之前兩幀P幀(或其一為I幀)的差值，參數(shù)TH為閾值，取值范圍為0.5≤TH≤1.5，實(shí)驗(yàn)表明，此措施有利于遏制GOP內(nèi)最后幾個(gè)P幀由于缺乏碼率資源而編碼質(zhì)量呈直線下降的趨勢(shì)。
當(dāng)TP，DCT＞0時(shí)，該P(yáng)幀的量化參數(shù)QP由下式確定TP,DCT=M(X1QP+X2QP2)---(11)]]>其中，參數(shù)X1和X2為模型參數(shù)，可根據(jù)已編碼P幀量化參數(shù)和實(shí)際編碼碼率自適應(yīng)更新；參數(shù)M為圖像復(fù)雜度MAD值，可采取常規(guī)線性預(yù)測(cè)的方法計(jì)算，以降低視頻編碼復(fù)雜度；(24)若當(dāng)前幀為B幀，其量化參數(shù)計(jì)算方法如下設(shè)GOP內(nèi)兩個(gè)P幀(或其一為I幀)之間連續(xù)B幀數(shù)量為L(zhǎng)，當(dāng)前B幀前后的P幀量化參數(shù)為QP1和QP2；當(dāng)L＝1時(shí)，當(dāng)前B幀量化參數(shù)QB1為QB1=QP1+QP2+22QP1=QP2QP1+2QP1≠QP2---(12)]]>當(dāng)L＞1時(shí)，當(dāng)前B幀為連續(xù)B幀中的第i個(gè)B幀，其量化參數(shù)QB1為QBi=QP1+α+max{min{QP2-QP1L-1,2(i-1)},-2(i-1)}---(13)]]>其中參數(shù)α表示QB1和QP1之間的差值，由下式確定
3)根據(jù)步驟2)所確定的量化參數(shù)對(duì)各幀進(jìn)行編碼(采用常規(guī)的DCT變換、運(yùn)動(dòng)搜索和熵編碼的編碼方法)；4)Frame層的參數(shù)更新(41)若當(dāng)前幀為I幀，編碼完當(dāng)前幀后，模型參數(shù)a和b按下式更新b=b+2(RI-RI,prew)log2QI+log2QI,prev---(15)]]>a=12[RI+RI,prev-blog2(QIQI,prev)]]]>其中，RI和RI，prev分別為當(dāng)前GOP和上一個(gè)GOP的I幀的實(shí)際編碼碼率，QI和QI，prev分別為當(dāng)前GOP和上一個(gè)GOP的I幀量化參數(shù)；(42)若當(dāng)前幀為P幀，編碼完當(dāng)前幀后，模型參數(shù)X1和X2按下式更新X2=nΣi=1nRP,i-(Σi=1nQi-1)(Σi=1nQiRP,i)nΣi=1nQi-2-(Σi=1nQi-1)2---(16)]]>X1=Σi=1n(QiRP,i-X2Qi-1)n]]>其中，n表示選定的之前已編碼的P幀圖像數(shù)量，RP，i和Qi分別表示選定的n個(gè)P幀的第i個(gè)P幀的實(shí)際編碼碼率和量化參數(shù)；(43)在當(dāng)前GOP中，當(dāng)編碼完當(dāng)前幀I幀、P幀或B幀之后，以RI，P，B表示其實(shí)際編碼碼率，則當(dāng)前GOP剩余可用碼率或者超支碼率R為R＝R-RI，P，B(17)(44)若當(dāng)前幀為當(dāng)前GOP最后一幀，則轉(zhuǎn)入步驟5)，否則轉(zhuǎn)入步驟2)繼續(xù)下一幀圖像編碼。
5)GOP層的參數(shù)更新
(51)當(dāng)前GOP編碼完畢之后，將參數(shù)Rprev更新如下Rprev＝Rprev+R(18)參數(shù)R表示當(dāng)前GOP編碼剩余或者超支碼率；(52)若當(dāng)前GOP為視頻序列最后一個(gè)GOP，則結(jié)束編碼；否則轉(zhuǎn)入步驟1)繼續(xù)下一個(gè)GOP的編碼。
本發(fā)明的原理及技術(shù)效果本發(fā)明相比已有的視頻碼率控制方法，主要有以下優(yōu)點(diǎn)1、在視頻編碼過程中，若前面的GOP編碼占用過多的碼率資源將導(dǎo)致當(dāng)前GOP由于缺乏碼率資源而編碼質(zhì)量下降過快，并由此造成圖像編碼質(zhì)量的振蕩。本方法為了避免出現(xiàn)此情況，在GOP層碼率控制方法中，考慮將超支的比特分配給后面多個(gè)GOP，而不是只分配給當(dāng)前GOP，這將大大減緩了超支比特對(duì)于后續(xù)GOP的編碼影響，有利于視頻編碼質(zhì)量的穩(wěn)定。
2、在Frame層碼率控制方法中，根據(jù)I幀圖像的復(fù)雜度和預(yù)分配碼率資源，對(duì)其量化參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，使得碼率資源的利用更加合理有效；在確定GOP中P幀量化參數(shù)時(shí)，引入了編碼質(zhì)量反饋機(jī)制，即當(dāng)之前P幀由于缺乏碼率編碼質(zhì)量下降過快時(shí)，對(duì)當(dāng)前P幀量化參數(shù)進(jìn)行控制，有效遏制了由于GOP碼率資源缺乏引起的P幀編碼質(zhì)量嚴(yán)重下降的趨勢(shì)，有利于視頻編碼質(zhì)量的穩(wěn)定。
本發(fā)明提出的視頻編碼碼率控制方法碼率控制誤差低于3％，可以有效地將編碼碼率控制在給定碼率上；同時(shí)該碼率控制方法對(duì)碼率資源分配更加合理，從而從整體上提高了重建視頻圖像的PSNR值，并且視頻序列各幀編碼質(zhì)量更加平滑，有效減少了重建視頻圖像間的閃爍效應(yīng)，提高了圖像的主觀編碼質(zhì)量。


圖1為編碼碼率控制實(shí)施方法流程圖具體實(shí)施方式
本發(fā)明提出的一種視頻編碼碼率控制方法實(shí)施例，具體包括以下步驟1)GOP層碼率預(yù)分配
(11)本實(shí)施例的編碼碼率B為80kbps，幀速率F為30幀每秒，GOP長(zhǎng)度Ngop為15，參數(shù)m取值為3；Rprev表示前一個(gè)GOP編碼結(jié)束后剩余碼率或超支碼率，若當(dāng)前GOP為視頻序列第一個(gè)GOP，則Rprev初始值為零。
(12)若當(dāng)前GOP為視頻序列最后一個(gè)GOP時(shí)，則該GOP預(yù)分配碼率R直接由下式確定R=BFNgop+Rprev]]>(13)否則，若|Rprev|≤13BFNgop,]]>則該GOP預(yù)分配碼率R(當(dāng)前GOP剩余幀可用碼率)按下式確定R=BFNgop+Rprev]]>即上一個(gè)GOP編碼剩余碼率或超支碼率Rprev全部分配給當(dāng)前GOP，參數(shù)Rprev更新為零；(14)若|Rprev|>13BFNgop,]]>則該GOP預(yù)分配碼率R(當(dāng)前GOP剩余幀可用碼率)按下式確定R=(1+Rprev|Rprev|13)BFNgop]]>即上一個(gè)GOP編碼剩余碼率或超支碼率Rprev只有部分分配給當(dāng)前GOP，剩余部分將分配給后續(xù)GOP，此部分碼率仍由參數(shù)Rprev表示，并更新Rprev如下式Rprev=Rprev-Rprev|Rprev|13BFNgop]]>2)Frame層碼率預(yù)分配及量化參數(shù)確定(21)本實(shí)施例設(shè)權(quán)重因子KP和KB為1.1和1.5，若當(dāng)前幀為GOP中的I幀，首先計(jì)算當(dāng)前I幀的預(yù)分配碼率TITI=max{R1+15NP155×1.1+5NB155×1.5,B8F}]]>
其中，NP和NB為當(dāng)前GOP未編碼的P幀和B幀數(shù)量；則根據(jù)率失真模型r＝M(a+blog2Q)，此I幀量化參數(shù)Q1為QI=2RMb-ab]]>其中，參數(shù)a和b為模型參數(shù)，可根據(jù)已編碼I幀量化參數(shù)和實(shí)際編碼碼率自適應(yīng)更新；參數(shù)M為圖像復(fù)雜度MAD值，對(duì)于序列第一個(gè)I幀，其圖像復(fù)雜度M值可以直接計(jì)算，而對(duì)于序列中其它的I幀圖像復(fù)雜度M值計(jì)算，可采取常規(guī)線性預(yù)測(cè)的方法，以降低編碼復(fù)雜度；(22)若當(dāng)前幀為P幀，并且為第一個(gè)GOP的第一個(gè)P幀，其量化參數(shù)QP，0為QP,0=QI,0+2,TP≤0QI,0+1,0<TP≤0.25B/FQI,0,0.25B/F<TP≤B/FQI,0-2,TP>B/F]]>其中，QI，0表示第一個(gè)GOP的I幀量化參數(shù)；(23)若當(dāng)前幀為除第一個(gè)GOP的第一個(gè)P幀之外的其它P幀，首先計(jì)算當(dāng)前P幀應(yīng)分配碼率TPTP=RWPWPNP+WBNB]]>其中參數(shù)WP和WB為P幀和B幀的權(quán)重因子，可取值為5.0和1.0；式中碼率TP包括開銷比特TP，syntax、運(yùn)動(dòng)矢量編碼比特TP，vectors和DCT系數(shù)編碼的碼率TP，DCT；則實(shí)際用于P幀宏塊DCT系數(shù)編碼的碼率TP，DCT為TP，DCT＝TP-TP，syntax-TP，vectors當(dāng)TP，DCT≤0時(shí)，該P(yáng)幀量化參數(shù)QP為 其中，QI表示當(dāng)前GOP的I幀量化參數(shù)，QP，prev表示當(dāng)前幀前一個(gè)P幀的量化參數(shù)，ΔPSNR表示當(dāng)前P幀之前兩幀P幀(或其一為I幀)的差值，閾值TH取1。
當(dāng)TP，DCT＞0時(shí)，該P(yáng)幀的量化參數(shù)QP由下式確定TP,DCT=M(X1QP+X2QP2)]]>其中，參數(shù)X1和X2為模型參數(shù)，可根據(jù)已編碼P幀量化參數(shù)和實(shí)際編碼碼率自適應(yīng)更新；參數(shù)M為圖像復(fù)雜度MAD值，可采取常規(guī)線性預(yù)測(cè)的方法計(jì)算，以降低視頻編碼復(fù)雜度；(24)若當(dāng)前幀為B幀，其量化參數(shù)計(jì)算方法如下設(shè)GOP內(nèi)兩個(gè)P幀(或其一為I幀)之間連續(xù)B幀數(shù)量為L(zhǎng)，當(dāng)前B幀前后的P幀量化參數(shù)為QP1和QP2；當(dāng)L＝1時(shí)，當(dāng)前B幀量化參數(shù)QB1為QB1=QP1+QP2+22QP1=QP2QP1+2QP1≠QP2]]>當(dāng)L＞1時(shí)，當(dāng)前B幀為連續(xù)B幀中的第i個(gè)B幀，其量化參數(shù)QBi為QBi=QP1+α+max{min{QP2-QP1L-1,2(i-1)},-2(i-1)}]]>其中參數(shù)α表示QB1和QP1之間的差值，由下式確定 3)根據(jù)步驟2)所確定的量化參數(shù)對(duì)各幀進(jìn)行編碼(采用常規(guī)的DCT變換、運(yùn)動(dòng)搜索和熵編碼的編碼方法)；4)Frame層的參數(shù)更新(41)若當(dāng)前幀為I幀，編碼完當(dāng)前幀后，模型參數(shù)a和b按下式更新b=b+2(RI-RI,prev)log2QI+log2QI,prev]]>a=12[RI+RI,prev-blog2(QIQI,prev)]]]>
其中，RI和RI，prev分別為當(dāng)前GOP和上一個(gè)GOP的I幀的實(shí)際編碼碼率，QI和QI，prev分別為當(dāng)前GOP和上一個(gè)GOP的I幀量化參數(shù)；(42)若當(dāng)前幀為P幀，編碼完當(dāng)前幀后，模型參數(shù)X1和X2按下式更新X2=nΣi=1nRP,i-(Σi=1nQi-1)(Σi=1nQiRP,i)nΣi=1nQi-2-(Σi=1nQi-1)2]]>X1=Σi=1n(QiRP,i-X2Qi-1)n]]>其中，n表示選定的之前已編碼的P幀圖像數(shù)量，RP，i和Qi分別表示選定的n個(gè)P幀的第i個(gè)P幀的實(shí)際編碼碼率和量化參數(shù)；(43)在當(dāng)前GOP中，當(dāng)編碼完當(dāng)前幀I幀、P幀或B幀之后，以RI，P，B表示其實(shí)際編碼碼率，則當(dāng)前GOP剩余可用碼率或者超支碼率R為R＝R-RI，P，B(44)若當(dāng)前幀為當(dāng)前GOP最后一幀，則轉(zhuǎn)入步驟5)，否則轉(zhuǎn)入步驟2)繼續(xù)下一幀圖像編碼。
5)GOP層的參數(shù)更新(51)當(dāng)前GOP編碼完畢之后，將參數(shù)Rprev更新如下Rprev＝Rprev+R參數(shù)R表示當(dāng)前GOP編碼剩余或者超支碼率；(52)若當(dāng)前GOP為視頻序列最后一個(gè)GOP，則結(jié)束編碼；否則轉(zhuǎn)入步驟1)繼續(xù)下一個(gè)GOP的編碼。
權(quán)利要求
1.一種視頻編碼碼率控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟1)GOP層碼率預(yù)分配(11)以B表示給定的編碼碼率，F(xiàn)表示幀速率，Ngop表示GOP長(zhǎng)度，Rprev表示前一個(gè)GOP編碼結(jié)束后剩余碼率或超支碼率，若當(dāng)前GOP為視頻序列第一個(gè)GOP，則Rprev初始值為零；(12)若當(dāng)前GOP為視頻序列最后一個(gè)GOP時(shí)，則該GOP預(yù)分配碼率R直接由下式確定R=BFNgop+Rprev]]>(13)否則，若|Rprev|≤1mBFNgop,]]>則該GOP預(yù)分配碼率R按下式確定R=BFNgop+Rprev]]>并將參數(shù)Rprev更新為零；(14)若|Rprev|>1mBFNgop,]]>則該GOP預(yù)分配碼率R按下式確定R=(1+Rprev|Rprev|1m)BFNgop]]>并更新Rprev如下式Rprev=Rprev-Rprev|Rprev|1mBFNgop]]>其中，參數(shù)m為經(jīng)驗(yàn)值；2)Frame層碼率預(yù)分配及量化參數(shù)確定(21)若當(dāng)前幀為GOP中的I幀，首先計(jì)算當(dāng)前I幀的預(yù)分配碼率TITI=max{R1+15NP155KP+5NB155KB,B8F}]]>其中，KP和KB為權(quán)重因子，NP和NB為當(dāng)前GOP未編碼的P幀和B幀數(shù)量；則根據(jù)率失真模型r＝M(a+blog2Q)，此I幀量化參數(shù)QI為QI=2RMb-ab]]>其中，參數(shù)a和b為模型參數(shù)，參數(shù)M為圖像復(fù)雜度MAD值；(22)若當(dāng)前幀為P幀，并且為第一個(gè)GOP的第一個(gè)P幀，其量化參數(shù)QP，0為QP,0=QI,0+2,TP≤0QI,0+1,0<TP≤0.25B/FQI,0,0.25B/F<TP≤B/FQI,0-2,TP>B/F]]>其中，QI，0表示第一個(gè)GOP的I幀量化參數(shù)；(23)若當(dāng)前幀為除第一個(gè)GOP的第一個(gè)P幀之外的其它P幀，首先計(jì)算當(dāng)前P幀應(yīng)分配碼率TPTP=RWPWPNP+WBNB]]>其中參數(shù)WP和WB為P幀和B幀的權(quán)重因子；式中碼率TP包括開銷比特TP，syntax、運(yùn)動(dòng)矢量編碼比特TP，vectors和DCT系數(shù)編碼的碼率TP，DCT；則實(shí)際用于P幀宏塊DCT系數(shù)編碼的碼率TP，DCT為TP，DCT＝TP-TP，syntax-TP，vectors當(dāng)TP，DCT≤0時(shí)，該P(yáng)幀量化參數(shù)QP為 其中，Q1表示當(dāng)前GOP的I幀量化參數(shù)，QP，prev表示當(dāng)前幀前一個(gè)P幀的量化參數(shù)，ΔPSNR表示當(dāng)前P幀之前兩幀P幀(或其一為I幀)的差值，參數(shù)TH為閾值；當(dāng)TP，DCT＞0時(shí)，該P(yáng)幀的量化參數(shù)QP由下式確定TP,DCT=M(X1QP+X2QP2)]]>其中，參數(shù)X1和X2為模型參數(shù)，根據(jù)已編碼P幀量化參數(shù)和實(shí)際編碼碼率自適應(yīng)更新；參數(shù)M為圖像復(fù)雜度MAD值，采取常規(guī)線性預(yù)測(cè)的方法計(jì)算得到；(24)若當(dāng)前幀為B幀，其量化參數(shù)計(jì)算方法如下設(shè)GOP內(nèi)兩個(gè)P幀或一個(gè)P幀和一個(gè)I幀之間連續(xù)B幀數(shù)量為L(zhǎng)，當(dāng)前B幀前后幀量化參數(shù)為QP1和QP2；當(dāng)L＝1時(shí)，當(dāng)前B幀量化參數(shù)QB1為QB1=QP1+QP2+22QP1=QP2QP1+2QP1≠QP2]]>當(dāng)L＞1時(shí)，當(dāng)前B幀為連續(xù)B幀中的第i個(gè)B幀，其量化參數(shù)QBi為QBi=QP1+α+max{min{QP2-QP1L-1,2(i-1)},-2(i-1)}]]>其中參數(shù)α表示QB1和QP1之間的差值，由下式確定 3)根據(jù)步驟2)所確定的量化參數(shù)對(duì)各幀采用常規(guī)的DCT變換、運(yùn)動(dòng)搜索和熵編碼的編碼方法進(jìn)行編碼；4)Frame層的參數(shù)更新(41)若當(dāng)前幀為I幀，編碼完當(dāng)前幀后，模型參數(shù)a和b按下式更新b=b+2(RI-RI,prev)log2QI+log2QI,prev]]>a=12[RI+RI,prev-blog2(QIQI,prev)]]]>其中，RI和RI，prev分別為當(dāng)前GOP和上一個(gè)GOP的I幀的實(shí)際編碼碼率，QI和QI，prev分別為當(dāng)前GOP和上一個(gè)GOP的I幀量化參數(shù)；(42)若當(dāng)前幀為P幀，編碼完當(dāng)前幀后，模型參數(shù)X1和X2按下式更新X2=nΣi=1nRP,i-(Σi=1nQi-1)(Σi=1nQiRP,i)nΣi=1nQi-2-(Σi=1nQi-1)2]]>X1=Σi=1n(QiRP,i-X2Qi-1)n]]>其中，n表示選定的之前已編碼的P幀圖像數(shù)量，RP，i和QI分別表示選定的n個(gè)P幀的第i個(gè)P幀的實(shí)際編碼碼率和量化參數(shù)；(43)在當(dāng)前GOP中，當(dāng)編碼完當(dāng)前幀I幀、P幀或B幀之后，以RI，P，B表示其實(shí)際編碼碼率，則當(dāng)前GOP剩余可用碼率或者超支碼率R為R＝R-RI，P，B(44)若當(dāng)前幀為當(dāng)前GOP最后一幀，則轉(zhuǎn)入步驟5)，否則轉(zhuǎn)入步驟2)繼續(xù)下一幀圖像編碼。5)GOP層的參數(shù)更新(51)當(dāng)前GOP編碼完畢之后，將參數(shù)Rprev更新如下Rprev＝Rprev+R參數(shù)R表示當(dāng)前GOP編碼剩余或者超支碼率；(52)若當(dāng)前GOP為視頻序列最后一個(gè)GOP，則結(jié)束編碼；否則轉(zhuǎn)入步驟1)繼續(xù)下一個(gè)GOP的編碼。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟(14)中參數(shù)m的取值范圍為1＜m≤10。
3.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟(21)中的模型參數(shù)a和b根據(jù)已編碼I幀量化參數(shù)和實(shí)際編碼碼率自適應(yīng)更新。
4.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟(23)參數(shù)TH取值范圍為0.5≤TH≤1.5。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種視頻編碼碼率控制方法，屬于視頻編碼技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括GOP層碼率控制方法中，將前面GOP剩余或超支的比特分配給后續(xù)多個(gè)GOP，大大減緩了前面GOP超支比特對(duì)于后續(xù)GOP的編碼影響，有利于視頻編碼質(zhì)量的穩(wěn)定；在Frame層碼率控制方法中，根據(jù)I幀圖像的復(fù)雜度和預(yù)分配碼率，設(shè)置其量化參數(shù)，使碼率資源的利用更加合理有效；確定P幀量化參數(shù)是，引入編碼質(zhì)量反饋機(jī)制，即當(dāng)GOP中P幀編碼質(zhì)量下降過快時(shí)，控制當(dāng)前P幀量化參數(shù)，以遏制由于GOP剩余碼率不足引起的P幀編碼質(zhì)量嚴(yán)重下降的趨勢(shì)。本發(fā)明可以更合理地分配有限的碼率資源，以獲得更好的視頻編碼質(zhì)量，特別適合低碼率視頻通信系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04N7/26GK1988659SQ20061017150
公開日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2006年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月30日
發(fā)明者陸建華, 余成偉 申請(qǐng)人:清華大學(xué)