[发明专利]一种恒定码率的控制方法

权利要求书

1.一种恒定码率的控制方法，所述方法基于调节视频图像码流的量化参数值来实现码率控制，所述码流包括I帧、P帧和B帧，其特征在于，所述码率控制方法通过以下步骤实现：

步骤1、把视频图像划分成若干个图像组GOP，每个GOP是一组时间上连续的图像，其目标比特数记为Bit_gop，Bitgop=(1+NP+NB)×(RF)+Bitless,]]>上式中N_P和N_B分别为每个GOP中的B帧和P帧图像的帧数，R为信道目标传输码率，F为输出帧率，Bit_less为上一个GOP编码后剩余的比特数，Bit_less的初始值为0；

步骤2、实现帧级码率控制，其进一步包括：

步骤2.1、计算当前B帧或P帧能够得到的比特数为Bit_{cur_pic}＝λ_cur×(Bit_gop-Bit_{cur_gop_used})，上式中Bit_{cur_gop_used}为当前GOP已经使用的比特数，λ_cur是当前图像的加权系数，根据当前图像B帧或P帧的复杂度进行计算；

步骤2.2、分别计算每帧中第i个P帧或B帧的量化参数QP_{P_i}或QP_{B_i}，i＝1，2，3......；

步骤2.2.1、计算QP_{P_i}：

WPP_i=α×QPref+η×L0-2nL0-2,]]>n＝1，2，...，L₀-1

上式中，α为当前帧的编码比特Bit_{cur_pic}与参考帧的编码比特Bit_{ref_pic}的比，即α=Bitcur_picBitref_pic;]]>Q_Pref为P帧的参考帧的量化参数，L₀为GOP的长度，η为经验值，一般取1.8；

步骤2.2.2、计算QP_{B_i}：

用L表示I帧与P帧之间或P帧与P帧之间包含的B帧数量，设B帧参考的两帧图像的量化参数分别为QP₁和QP₂；

则当L大于1时，QPB_i=QP1+Δ+max{min{(QP2-QP1)(i-1)L-1,2(i-1)},-2(i-1)}]]>设定GOP中的第1个I帧的QP和第1个P帧的QP值均为QP₁，则

QP_{B_1}＝QP₁+Δ；

Δ是QP_{B_1}与QP₁的差，Δ取值如下：

当L等于1时，QP_{B_i}＝QP₁+2；

步骤2.3、根据每一帧的量化参数，重新对每一帧进行编码，直至帧结束；若帧未结束，则跳到步骤1；

步骤3、实现宏块级码率控制，其进一步包括：

步骤3.1、计算宏块的平均绝对量化失真MAQD，记为MAQD_MB，

MAQDMB=1NΣi=0N-1|Ci||Ci|≤β×step0|Ci|>β×step]]>

上式中，C_i为宏块的残差DCT变换后的第i个DCT系数，N为一个宏块包含的像素个数，β是实验值，一般取0.98，step是宏块的量化步长；

步骤3.2、计算当前宏块的平均绝对量化失真，记为MAQD_{MB_cur}，由当前宏块左边相邻宏块的MAQD和参考帧的相应位置的宏块的MAQD加权得到，左边相邻宏块和参考帧的相应位置的宏块的MAQD分别记为MAQD_{MB_left}和MAQD_{MB_ref}，则：

步骤3.3、计算当前宏块的目标比特，记为Bit_{MB_cur}，

BitMB_cur=θ×MAQDMB_curAVG(MAQD)×Bitcur_picN]]>

上式中，θ是实验值，由宏块类型和帧类型确定；N是当前帧包含的宏块数目，一般可取0.93；Bit_{cur_pic}为当前帧分配的比特；AVG(MAQD)是当前已经编码的宏块的MAQD的算术平均；

步骤3.4、计算当前宏块的量化参数，记为QP_{MB_cur}，

QP_{MB_cur}＝λ×QP_{MB_prev}+ΔQP

上式中，λ表示当前宏块的编码比特Bit_{MB_cur}与相邻的已经编码宏块的编码比特的平均值AVG(Bit_MB)的比，计算公式为λ=BitMB_curAVG(BitMB),]]>其中

AVG(BitMB)=1iMB_left+iMB_upleft+iMB_up+iMB_upright(BitMB_left+BitMB_upleft+BitMB_up+BitMB_upright)]]>

Bit_{MB_left}、Bit_{MB_upleft}、Bit_{MB_up}和Bit_{MB_upright}分别是待编码宏块的左边、上左边、上边和上右边相邻已经编码宏块的比特；i_{MB_left}、i_{MB_upleft}、i_{MB_up}、i_{MB_upright}的取值如下确定：

QP_{MB_prev}为当前编码宏块前一个已经编码的宏块的量化参数；ΔQP为量化参数的调整量，ΔQP取值由ω的范围确定，ω=MAQDMB_curAVG(MAQD),]]>

步骤3.5、根据宏块级的ΔQP调整量化参数，完成当前宏块的编码；

步骤3.6、判断当前图像所有宏块编码是否完成，若宏块编码已完成，则跳到步骤2；若宏块编码未完成，则跳到步骤3.1；

步骤4、根据步骤2更新当前图像的编码量化参数，完成当前帧编码；判断当前图像组GOP中所有的帧图像的帧编码是否完成，若果已完成，则继续步骤5，否则，更新Bit_less，跳到步骤2.1；

步骤5、如果当前图像的所有图像组的编码均已完成，则结束，否则跳到步骤1。