[发明专利]针对有效速率控制和增强视频编码质量的ρ域帧级比特分配的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2007年9月28日提交的美国临时申请序列号No. 60/848,254的优先权，其全部公开一并在此作为参考。

技术领域

本原理总体涉及视频编码，更具体地，涉及对视频进行编码以满 足指定平均比特率的方法及设备。

背景技术

在视频编码系统中，速率控制在呈现良好的总体视频编码性能方 面起重要作用。实际上，不同的应用场景可能引起不同类型的速率控 制问题，可以将这些问题粗略地分类为恒定比特率(CBR)或可变比 特率(VBR)速率控制。在例如视频点播、视频广播、视频会议以及 视频电话等实时网络视频应用中，由于有限的信道带宽，通常必须以 恒定的平均比特率来对输入视频信号进行编码，从而需要CBR速率控 制。另一方面，对于例如将家庭视频或电影压缩为DVD等的各种离线 视频压缩应用而言，不存在严格的恒定比特率限制，而仅有的限制是 总存储空间。在这种情况下，允许VBR编码，与CBR编码相比，VBR 编码在速率控制方面面临的挑战较小。

在实际视频流系统中，在解码器侧的缓冲是必要的，以吸收帧之 间的比特率变化以及可变的传输延迟，从而确保平滑且连续地播放解 码后的视频信号。如果不同帧的比特率变化过大，则缓冲器可能下溢 (underflow)或溢出(overflow)。在任一种情况下，都不能再保持连 续且平滑的视频播放。因此，良好的CBR速率控制方案的目的主要有 三点：(i)实现平均目标比特率；(ii)满足缓冲器约束；(iii)保持一 致的视频质量。其中，速率；(ii)满足缓冲器约束；(iii)保持一致的 视频质量。其中，前两个目的对于系统而言更为急迫，因而在实际中 有更高的优先权。

可以将视频流应用进一步分类为对延迟敏感或对延迟不敏感。交 互式双向流应用(例如视频会议或视频电话)具有非常严格的延迟要 求(通常小于几百毫秒)，因此导致了较小的解码器缓冲器。在这种情 况下，在实现平均比特率并满足缓冲器约束之后，一致的编码视频质 量的范围非常有限。另一方面，在单向流应用中(例如视频点播或视 频广播)，通常可允许几秒或几十秒的延迟，可以采用较大的缓冲器。 基于所有这些考虑，需要产生一种视频编码器，可以提供由具有总体 平均比特率(CBR)的一系列视频帧构成的画面组(Group of Pictures)， 而不使这样的帧的相关质量达到这样的要求。

发明内容

本原理解决了现有技术的这些和其他缺陷和缺点，本原理的目的 是提供一种将可用运动信息重用为视频编码的运动估计预测信息的方 法和设备。

根据本原理的一方面，提供了一种编码器，在对要编码的帧的画 面组进行分析时使用预编码和预分析。针对每个画面组的这样的步骤 的结果具有相同或相似的总体平均比特率，而在这样的画面组中的帧 将具有为编码这样的帧而分配和预留的可变比特率。

根据以下结合附图来阅读的示例实施例的详细描述，本原理的这 些和其他方面、特征以及优点将变得显而易见。

附图说明

根据以下示例附图将更好地理解本原理，附图中：

图1示出了根据本发明原理的实施例的执行预分析和与处理步骤 以对画面组进行编码的示例过程的框图；

图2示出了根据本发明原理的实施例的对画面组执行预分析操作 的示例过程的流程图；

图3示出了根据本发明原理的实施例的基于ρ域和失真建模来执 行帧级(frame-level)比特分配的示例过程的流程图；

图4示出了根据本发明原理的实施例的当画面组中的帧具有可变 比特率时采用恒定比特率对每个这样的画面组进行编码的示例过程的 流程图；

图5示出了根据本原理实施例的本原理可以应用的具有预处理元 件的示例视频编码器的框图。

具体实施方式

本发明的原理可以应用于基于帧内或帧间的任何编码标准。此 外，贯穿说明书，以同义的方式使用术语“画面”和“帧”。即术语帧或 画面表示相同的事物。

本描述说明了本发明的原理。因此，可以认识到，本领域技术人 员能够想到各种实施本发明的原理的设置，虽然这里没有显式地描述 或示出这些设置，但是，这些设置包括在本发明的精神和范围中。