[发明专利]一种视频编码的码率控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字视频处理领域，尤其涉及一种视频编码的码率控制(Rate control)方法。

背景技术

随着多媒体通信业务的快速增长和互联网的迅速发展，对视频编码技术的要求日益提高。现有的国际视频编码标准包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.263和H.264/AVC等。其中，码率控制方法是视频编码的核心技术之一，所述方法的目的是：在给定目标比特率及缓存容量的条件下，尽可能提高压缩视频流的视频质量，有效抑制视频序列的质量波动并减少跳帧次数。因此，码率控制方法需根据已编码图像信息，对当前(当前帧或当前场)图像分配合理的量化系数，使输出图像符合编码要求的目标码率并尽可能保持图像的质量。

现有的码率控制方法，例如，MPEG-2标准的测试模型5(TM5，TestModel 5)、H.263标准的测试模型8(TMN8，Test Model Near 8)、MPEG-4标准的验证模型8(VM8，Verification Model Version 8)、H.264标准的的码率控制模型(JVT-G012)，都能对编码器的输出码率较好地进行控制。但是，现有的码率控制方法的不足之处在于：

1)需使用已编码的视频图像信息，估计当前视频图像的复杂度。而当视频序列运动非常剧烈，场景切换频繁或图像特征发生明显变化时，估计模型所引起的较大误差会导致码率分配的不合理，使编码器的编码性能急剧下降，从而导致视频质量恶化；

2)需占用较多缓存空间，同时，采用的复杂度估计模型和率失真(Rate-distortion)估计模型包含大量的浮点计算，从而给编码器增加了极大的计算负荷，不利于硬件实现，不适用于实时编码领域。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供了一种复杂度较低，利用编码器进行预编码的码率控制方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种视频编码的码率控制方法，包括如下步骤：

A)、判断当前视频图像的类型，如类型为单向帧间预测编码图像(P)，执行步骤B)，如类型为帧内预测编码图像(I)或双向帧间预测编码图像(B)，执行步骤C)；

B)、对视频图像进行预编码，计算出当前视频图像的复杂度；

C)、根据复杂度和目标码率，计算当前视频图像的量化系数；

D)、根据调整后的量化系数对视频图像进行正常编码，编码完成后，更新码率控制模型的参数。

进一步地，所述步骤B)中预编码的编码参数至少包括图像编码范围、搜索范围、参考图像数目、熵编码模式。

进一步地，所述步骤B)中预编码的配置包括

1)、只对图像的中心部分进行预编码，所述中心部分约为图像全幅面的1/9；

2)、对于帧间预测模式，只考虑单参考图像；

3)、使用更小的搜索范围，如为正常编码搜索范围的1/4；

4)、在运动搜索时，决定子块分割模式；

5)、当为帧间预测(Inter prediction)模式时，选择最小的绝对变换差值，决定帧间预测宏块的最佳块类型和分割模式；

6)、不进行运动补偿或者只进行1/2像素精度的运动补偿；

7)、对于帧内预测(Intra prediction)模式，只考虑16×16块分割模式，不考虑平面预测模式；

8)、当为帧内预测模式时，选择最小的绝对变换差值，决定帧内预测宏块的最佳分割模式；并通过配置5)和配置8)的最佳分割模式结果，决定采用帧内预测模式或者帧间预测模式；

9)、累加预编码过程中的每个宏块的最小的绝对变换差值，计算出复杂度，并返回给码率控制器；

10)、编码器将不对运动补偿和帧内预测结果进行熵编码，编码系统无输出。

进一步地，所述步骤C)进一步包括如下步骤：

C1)、判断当前视频图像的类型，如类型为单向帧间预测编码图像，执行步骤C2)，如类型为帧内预测编码图像或双向帧间预测编码图像，直接计算得出该图像的量化系数即可；

C2)、对平均复杂度进行估计；

C3)、计算拉格朗日系数；

C4)、根据已编码比特数调节拉格朗日系数；

C5)、据拉格朗日系数计算出对应的量化系数。