[发明专利]一基于超前预测的码率控制方法

说明书

本发明公开了一种基于超前预测的码率控制方法，通过LOOKAHEAD预测未来视频复杂度，并以此为基准选择编码方式，当视频码率大幅度低于门限码率时，不对视频进行码率惩罚；当视频码率接近门限码率或超越门限码率时，基于超前预测对码率进行控制。本发明更符合网络电视需求，比现有AVBR编码效率高，提高了信道利用率，充分地利用信道资源，使信道不发生下溢造成信道资源浪费，并在尽可能保证视频画面质量的情况下，使信道不发生上溢造成数据丢失，在有限的信道容量下尽可能多传输视频节目。

技术领域

本发明属于视频编码技术领域，具体涉及一种基于超前预测的码率控制方法。

背景技术

视频编码有多种码率控制方法，主要分为两大类：质量优先，码率优先。质量优先是保证视频画质不变，鉴于视频内容复杂度随时间变化，故编码后的码率也是随时间变化的，称其为变比特率(VBR)编码；码率优先是保证编码后的码率恒定，为此，画质随视频复杂度变化，称其为固定比特率(CBR)编码。

CBR适用于固定信道传输，如各个省级电视台卫视节目编码；VBR适用于文件存储，如硬盘存储。

对于实时节目，可以采用超前(LOOKAHEAD)方式，先预编码一些帧，得到其复杂度与关联度，为正式编码提供更精确的码流分配依据。LOOKAHEAD方式可以用于CBR或VBR编码。

随着网络发展，网络电视正在普及。目前网络电视编码主要存在以下问题：

1、CBR编码，浪费网络带宽。为了提高画质，必须把码率设的较高，以满足复杂视频编码质量，但对于简单视频，这种码率编码很浪费。如果把码率设为一个较为中立的数值，由于码率恒定不变化，视频中的复杂的场景会因为码率不足导致画质较差，而简单场景码率则会比较高，造成码率的浪费。

2、VBR编码，能按需分配码流，一旦画面复杂，会出现超高码流，造成网络拥塞，观看卡顿。

3、目前网络电视常用平均变比特率(AVBR)编码，瞬时码流随画面复杂度变化，在一段时间内(大约几秒钟)平均码流恒定。AVBR兼具CBR与VBR优点，但对于复杂度低的视频，本可用更低码率编码，但必须用平均码率，浪费了编码效率及网络带宽。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于超前预测的码率控制方法，通过LOOKAHEAD预测未来视频复杂度，提前选择VBR或AVBR编码方式。

本发明采用以下技术方案：

一种基于超前预测的码率控制方法，通过LOOKAHEAD预测未来视频复杂度，并以此为基准选择编码方式，当视频码率大幅度低于门限码率时，不对视频进行码率惩罚；当视频码率接近门限码率或超越门限码率时，基于超前预测对码率进行控制。

具体的，包括以下步骤：

S1、采用LOOKAHEAD预编码，获知未来数帧可能码率；

S2、结合已编码码率及未来数帧可能码率，计算出平均码率；

S3、将步骤S2计算的平均码率与码率门限作比较，判断平均码率是否接近码率门限，若未接近码率门限，则不改变编码质量；若接近或超越码率门限，则降低编码质量，提升平均码率当前帧的QP值；

S4、采用步骤S3的平均码率当前帧QP值作为编码当前帧的参考进行正式编码。

进一步的，步骤S1中，先对一个预测长度内的每个帧的QP值进行码率预测，将计算得出的码率预测值保存在数组中等待正式编码步骤时调用。

更进一步的，正式编码步骤中，先利用未来数帧的帧内帧间关联度与依存度计算得出QP值，然后通过惩罚系数Y计算出新的QP值。