[发明专利]快速高效应码率控制的优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频压缩中的码率控制领域，特别涉及一种基于相关性的自适应新码率控制方法和该方法的算法优化。

技术背景

H.264是由联合视频组(Joint Video Team，JVT)近年来致力开发研究的最新视频压缩国际标准。该标准为广播、存储设备、对话服务以及无线网络等方面的视频技术提供了技术支持，该和以往的标准相比，例如：H.263，H.263+，H.263++和MPEG-4，在视频编码效率取得了很大的提高，相同视频质量下，H.264不仅比H.263和MPEG-4节约了50％的码率，而且对网络传输具有更好的支持功能。随着通信和视频技术的发展，视频信号的传输受到了越来越多的资源限制，对视频压缩和通信而言，主要的限制在于有限的通信带宽和存储空间，而这些决定了视频信号的输出码率。因此码率控制在视频通信中起着至关重要的作用。

码率控制的最终目的是为了在有限的缓冲区容量和信道带宽下传输高质量的视频序列。对一些实时的视频通信服务而言，如视频会议，视频手机，这些系统资源常常非常有限，在这种情况下，码率控制的要求很高，一方面需要满足低的传输时延要求，另一方面又要保证缓冲区中数据的容量不能上溢或下溢，保持在通信过程中缓冲区中数据占有量保持比较恒定。因此就需要精确的码率控制方法。但是在地码率通信时，很多现有的码率控制策略，如MPEG2TM5、H.263TMN8、MPEG4VM8均无法适用。

H.264编码标准采用了Li Zheng Guo提出的JVT-G012码率控制方法。该方法利用线性预测来预测当前宏块的MAD，然后再使用MPEG-2中的二次模型(R-D预测模型)来计算量化等级。在JVT-G012标准中提出，码率控制分为GOP层码率控制，帧层码率控制以及宏块层码率控制。我们可在各层建立不同的模型即算法，通过层层地控制以实现高精度的码率控制方法。

视频压缩主要是利用了视频信号之间的相关性，视频压缩采用了各种预测技术来降低视频信号间的冗余，例如，帧内预测技术，帧间预测技术。码率方法也在一定程度上利用了视频信号之间的相关性，其利用这些相关性来进码率控制参数的预测及量化等级的预测。但是，不同的帧之间的相关性不同，若用相关性小的数据进行码率控制模型参数计算以及量化等级的预测，可能导致得到的结果不准确。视频帧与帧之间相关性随着时间间隔的增加，其不断降低，而对每一帧内的宏块，处于不同时空位置的宏块之间相关性也不相同。但G012标准中对这些情况并没有作详细的区分，是其码率控制模型精度不够的一个主要原因，并且需要采用较多的数据进行计算，在JM8.6版本中需要20组数据，虽然采用的数据量多可以在一定程度上保持码率控制的精度，但是当视频序列发生激烈变化或场景切换时，模型中的参数很难跟上其变化，从而使得量化等级也很难跟上其变化，这时，采用过多的过时数据来进行模型计算反而引起模型精度的下降。此外，在计算量化参数(QP)时，需用对MAD模型及RD模型中的参数进行预测，其预测方法涉及到解超维方程组，其算法较复杂。本发明基于发明“一种新的快速高效自适应码率控制方法”的基础上，对其算法进行优化和简化，在保证算法性能的基础上进一步地降低了算法复杂度。

发明内容：

本发明的是鉴于上述问题而完成的，主要目的提供对发明“一种新的快速高效自适应码率控制方法”的进一步优化和简化。这种方法具有很高的码率控制精度，所需用于计算的数据量大大降低，算法复杂度也得到很大程度上降低，此外，相比G012标准而言，本发明能更准确地控制输出码率变化，使得跳帧数目大大降低，并取得更高质量的视频输出。

本发明目的实现主要包括以下步骤：

1)为该即将编码的视频序列(GOP)分配目标编码比特编码一个GOP时对该GOP分配目标比特，计算公式如下

TG=uF·NGop]]>