[发明专利]一种GPU加速编码器码率控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种编码器码率控制方法，尤其是涉及一种GPU加速编码器码率控制方法。

背景技术

随着高清视频渐渐融入人们的生活，GPU(Graphic Processing Unit，图形处理器)加速编解码的应用场合逐步增多。其中GPU加速编码应用越来越多的被用进高清视频会议、网络监控、流媒体服务器等实时性视频传输平台。GPU加速编码固然可以提高编码效率，但以上这些应用都要求编码器的输出码率符合信道的传输限制。传输信道的带宽受限，或网络状况有一定波动，这就要求视频编码器要根据信道的特点控制输出码率，以适应信道的传输速率。而现今由于基于GPU加速的编码器码率控制方法并不灵活，导致传输效果不理想。

随着视频编码标准的更新，有不同的码率控制提案被相继提出。RM8码率控制模型被用在H.261视频编码器中。它采用了一个缓冲编码模型，编码器的输出与一个缓冲区相连。该模型构造了一种编码量化参数与缓冲区充满度的线性关系。但该模型仅通过缓冲区的充满度的大小调整量化参数的大小，并没有考虑到缓冲区本身的充满情况，使得缓冲区很容易产生上溢出和下溢出。Tihao Chiang等人在“IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology”中发表的“A new rate control scheme using quadratic rate distortion model”中提到的基于TM5模型的码率控制方法，需要通过已知的目标码率对一个GOP画面组做比特数分配，这也给编码器应用在实时传输系统中造成了不便。在Ribas-Corbera J.等人的文章“Rate control in DCT video coding for low-delay communications”中，采用了对数R-D模型，这就需要计算帧中的方差信息。在基于GPU加速的编码器中，计算方差会降低编码器效率，将计算瓶颈转移到方差的计算上。JVT-G012是JVT组织关于码率控制的会议论文，在《Adaptive Basic Unit Layer Rate Control for JVT》一文中，JVT-G012提出了一种H.264码率控制的提案。但是在该算法中，计算MAD和率失真优化都需要在基本单元层进行，这使得在基于GPU加速的编码器中很难应用到此算法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可应用在GPU加速视频编码器中，并可在不清楚目标码率的情况下动态调整码率的GPU加速编码器码率控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种GPU加速编码器码率控制方法，该方法包括以下步骤：

1)编码器当前画面组以初始量化参数编码，并将编码好的视频码流输入缓冲区，缓冲区根据传输信道的情况将视频码流输出；

2)码率控制器监视缓冲区充满度，码率控制器根据缓冲区充满度的值及缓冲区充满度变化率计算出新的量化参数；

3)在每个画面组的编码开始前，将当前新的量化参数传入编码器，作为该画面组的量化参数。

所述的步骤2)中的计算新的量化参数的公式为

QP_i＝max{0，mmin{31，QP_i-1+func1(B_f)+func2(dB_f)}}

式中，QP_i为新的量化参数，QP_i-1为上一次的量化参数，B_f为缓冲区充满度值，0≤B_f≤1，dB_f缓冲区充满度变化率，func1为根据当前缓冲区充满度值来调整量化参数的函数，func2为根据当前缓冲区充满度变化率来调整量化参数的函数，每一次的量化参数保持在0～31的范围内。

所述的func1的计算公式为

func1(B_f)＝E(B_f-B_fd-β)-E(B_fd-B_f-β)