[发明专利]针对硬件实现的H264宏块级码率控制方法

说明书

本发明公开了一种针对硬件实现的H264宏块级码率控制方法，包括采用5级流水线实现H264硬件编码，具体包括IME模块、FME模块、IPTQ模块、DBK模块和EE模块以及WBK模块。所述的硬件实现宏块级码率控制方法主要包括：在计算宏块量化参数QP时，分成2级，先通过宏块的纹理信息计算粗略的量化参数coarse_qp，此值仅用于IME模块和FME模块，在确定了宏块的宏块类型后，宏块的mad值可以得到，根据宏块的mad值重新计算宏块的量化参数mb_qp，此值用于IPTQ模块、DBK模块和EE模块运算处理。本发明方法避免了JVT‑G012算法中复杂的宏块量化参数QP计算，算法简单，易于硬件实现。

技术领域

本发明涉及图像算法编码领域，具体是一种针对硬件实现的H264宏块级码率控制方法。

背景技术

在视频传输中，编码压缩后的码流信息常常需要在有限且带宽不恒定的网络中进行传输，为了使编码后的视频流很好的适应带宽，避免接收端由于瞬时码率过高，导致接收端码流缓冲buffer溢出或是码率太低，导致接收端播放出现卡顿等现象，因此需要在视频编码的过程中，对编码的视频流进行码率控制，使得在一定的带宽限制下能够比较稳定的输出视频流，同时获得较好的视频质量。

在H264的码率控制算法中，由于同时在码率控制和率失真优化环节使用了量化参数，进而导致了H264编码算法中的蛋鸡悖论：在对当前宏块进行率失真优化时，需要先计算得到当前宏块的MAD，进而通过率失真优化算法得到当前宏块的量化参数QP，而当前宏块的MAD只有在量化参数QP已知的条件下，通过H264编码算法，为每个宏块选择最优的编码模式，进而才能得到每个宏块的MAD，这样就存在蛋鸡悖论。为了解决这个问题，H264标准的官方组织JVT采纳了一个比较优秀的码率控制提案JVT-G012，在此提案中，通过线性MAD模型，从前一帧对应位置宏块的MAD值来预测当前宏块的MAD值，从而避免了蛋鸡悖论问题。

虽然JVT-G012算法很好的解决了H264编码过程中的码率控制蛋鸡悖论问题，但由于此算法是基于软件的，对硬件实现不友好，特别是在宏块层采用此码率控制算法，硬件实现会非常复杂，消耗大量的资源，而且在硬件设计中，一般都会采用流水线进行设计，相关参数会存在依赖关系，进一步加大了硬件实现的难度。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种针对硬件实现的H264宏块级码率控制方法，包括采用5级流水线实现H264硬件编码，具体包括IME模块、FME模块、IPTQ模块、DBK模块和EE模块以及WBK模块。

进一步的，所述的IME模块主要实现码率控制和整像素搜索。码率控制计算得到当前宏块粗略的量化参数coarse_qp，此量化参数仅用于IME模块和FME模块，在对当前宏块进行模式决策得到宏块类型后，会在IPTQ模块重新计算宏块的量化参数。coarse_qp的计算依据当前宏块的纹理，对纹理复杂、细节丰富的宏块在slice_qp的基础上适当加大量化参数，对纹理简单、平滑的宏块在slice_qp的基础上适当减少量化参数。当前宏块的纹理计算算法比较简单，而且不依赖周边宏块，方便硬件实现。整像素搜索用于在P/B帧中，从参考帧中找到和当前宏块最匹配的块。常用的搜索算法有很多，为了方便硬件实现，可选用钻石搜索（DS），经过整像素搜索后，可以得到当前宏块inter类型最优的分块类型以及每个分块所对应的最优整像素mv信息。