[发明专利]一种适用于视频切片的码率控制比特分配方法

说明书

本发明提供一种适用于视频切片的码率控制比特分配方法，其中：对于输入的视频切片，同时维护两个码率控制算法，即自适应比特率算法(ABR)和恒定比特率算法(CBR)，两个码率控制算法分别为当前编码块提供了指导编码的码率。通过综合两种码率控制算法，并分析当前编码块在切片中的位置，指导当前编码块进行编码。本发明基于视频切片的应用场景，提出了新的基于视频切片的码率控制比特分配方法，该方法考虑在一个视频切片内部，帧间码率可以波动，但是切片与切片之间码率需要保持稳定的特性，充分利用CBR码率控制算法的码率平稳性和ABR码率控制算法的性能优越性，在保持视频切片内部编码性能的同时，控制切片编码码率的精准性。

技术领域

本发明涉及一种图像处理技术领域的方法，具体是一种适用于视频切片的码率控制比特分配方法。

背景技术

视频编码标准经过多年的发展，目前已经形成了比较成熟的基于块的混合编码框架。最新的HEVC高效视频编码标准已经开始商业应用。编码完成的视频一般通过网络传输到达客户端，OTT实时流式传输(Twitch，YouTube等公司使用)现在变得越来越流行。为了在不同网络条件下为媒体消费者提供更好的服务，编码器中的码率控制算法起着关键作用。在流式传输过程中，为了适应不同的下载带宽的客户，视频流以多比特率进行编码。为了适应网络波动，这些比特流被分割成固定周期的视频切片。理想情况下，每个切片的目标比特率等于用户的带宽乘以持续时间，以实现精确比特流切换的最佳性能。然而，自适应比特率算法(ABR)在实际编码器(如x265)中广泛使用的码率控制算法对视频切片的码率分配没有严格的限制。此外，大多数目前的码率控制研究都集中在降低编码失真或保持整个序列基于恒定比特率算法(CBR)的视频质量一致性，该算法在帧级比特分配中过于严格，损失了部分速率失真(RD)性能。因此，对于每个视频切片的精确码率控制，同时保持RD性能，需要一种适用于视频切片的码率控制方法。视频切片的码率控制的主要目标是在每个分段中实现目标比特率而不关心切片中的帧级比特率波动，同时拥有较好的编码性能。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

本发明针对现有视频编码中码率控制算法的缺陷，提供了一种适用于视频切片的码率控制比特分配方法。该方法结合CBR模型(HM参考软件中的R-λ模型)和ABR模型(x265编码器中的ABR模型)的优点，根据当前帧在视频切片中的位置，侧重使用不同模型提供的指导码率，该方法更加合理地结合了两种模型的优点，为视频切片的码率控制提供了一种合理的模型，使得编码后的码率在保持切片质量的前提下，降低切片与切片之间的码率波动。

为实现以上目的，本发明所述的适用于视频切片的码率控制比特分配方法，包括如下步骤：

S1，在编码当前帧之前，确定当前帧属于视频切片中的第几帧，即当前帧在视频切片中的位置，并确定视频切片的长度，即视频切片中的帧数；

S2，使用基于ABR模型下的码率控制比特分配方法，计算当前帧需要分配的比特数量，并根据比特数量得到当前帧级QP值QP_x265-ABR；

S3，使用基于CBR模型下的码率控制比特分配方法，计算当前帧需要分配的比特数量，并根据比特数量得到当前帧级QP值QP_R-λ；

S4，根据当前帧在视频切片中的位置以及视频切片中的帧数，将QP值QP_x265-ABR和QP_R-λ进行加权，得到最终的码率控制。

优选地，所述S2中，ABR模型下的码率控制比特分配方法采用ABR码率控制算法，ABR模型采用HEVC编码器x265中采用的ABR模型。

优选地，所述ABR码率控制算法，包括如下步骤：

S2.1，在编码当前帧之前，计算当前帧i的SATD(i)；