[发明专利]一种视频编码码率控制方法

摘要

本发明涉及一种视频编码码率控制方法，属于视频编码技术领域。该方法包括：GOP层码率控制方法中，将前面GOP剩余或超支的比特分配给后续多个GOP，大大减缓了前面GOP超支比特对于后续GOP的编码影响，有利于视频编码质量的稳定；在Frame层码率控制方法中，根据I帧图像的复杂度和预分配码率，设置其量化参数，使码率资源的利用更加合理有效；确定P帧量化参数是，引入编码质量反馈机制，即当GOP中P帧编码质量下降过快时，控制当前P帧量化参数，以遏制由于GOP剩余码率不足引起的P帧编码质量严重下降的趋势。本发明可以更合理地分配有限的码率资源，以获得更好的视频编码质量，特别适合低码率视频通信系统。

主权项

1、一种视频编码码率控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)GOP层码率预分配(11)以B表示给定的编码码率，F表示帧速率，N_gop表示GOP长度，R_prev表示前一个GOP编码结束后剩余码率或超支码率，若当前GOP为视频序列第一个GOP，则R_prev初始值为零；(12)若当前GOP为视频序列最后一个GOP时，则该GOP预分配码率R直接由下式确定：R=BFNgop+Rprev]]>(13)否则，若|Rprev|≤1mBFNgop,]]>则该GOP预分配码率R按下式确定：R=BFNgop+Rprev]]>并将参数R_prev更新为零；(14)若|Rprev|>1mBFNgop,]]>则该GOP预分配码率R按下式确定：R=(1+Rprev|Rprev|1m)BFNgop]]>并更新R_prev如下式：Rprev=Rprev-Rprev|Rprev|1mBFNgop]]>其中，参数m为经验值；2)Frame层码率预分配及量化参数确定(21)若当前帧为GOP中的I帧，首先计算当前I帧的预分配码率T_I：TI=max{R1+15NP155KP+5NB155KB,B8F}]]>其中，K_P和K_B为权重因子，N_P和N_B为当前GOP未编码的P帧和B帧数量；则根据率失真模型r＝M(a+blog₂Q)，此I帧量化参数Q_I为：QI=2RMb-ab]]>其中，参数a和b为模型参数，参数M为图像复杂度MAD值；(22)若当前帧为P帧，并且为第一个GOP的第一个P帧，其量化参数Q_P，0为：QP,0=QI,0+2,TP≤0QI,0+1,0<TP≤0.25B/FQI,0,0.25B/F<TP≤B/FQI,0-2,TP>B/F]]>其中，Q_I，0表示第一个GOP的I帧量化参数；(23)若当前帧为除第一个GOP的第一个P帧之外的其它P帧，首先计算当前P帧应分配码率T_P：TP=RWPWPNP+WBNB]]>其中参数W_P和W_B为P帧和B帧的权重因子；式中码率T_P包括开销比特T_P，syntax、运动矢量编码比特T_P，vectors和DCT系数编码的码率T_P，DCT；则实际用于P帧宏块DCT系数编码的码率T_P，DCT为：T_P，DCT＝T_P-T_P，syntax-T_P，vectors当T_P，DCT≤0时，该P帧量化参数Q_P为：其中，Q₁表示当前GOP的I帧量化参数，Q_P，prev表示当前帧前一个P帧的量化参数，ΔPSNR表示当前P帧之前两帧P帧(或其一为I帧)的差值，参数TH为阈值；当T_P，DCT＞0时，该P帧的量化参数Q_P由下式确定：TP,DCT=M(X1QP+X2QP2)]]>其中，参数X₁和X₂为模型参数，根据已编码P帧量化参数和实际编码码率自适应更新；参数M为图像复杂度MAD值，采取常规线性预测的方法计算得到；(24)若当前帧为B帧，其量化参数计算方法如下：设GOP内两个P帧或一个P帧和一个I帧之间连续B帧数量为L，当前B帧前后帧量化参数为QP₁和QP₂；当L＝1时，当前B帧量化参数QB₁为：QB1=QP1+QP2+22QP1=QP2QP1+2QP1≠QP2]]>当L＞1时，当前B帧为连续B帧中的第i个B帧，其量化参数QB_i为：QBi=QP1+α+max{min{QP2-QP1L-1,2(i-1)},-2(i-1)}]]>其中参数α表示QB₁和QP₁之间的差值，由下式确定：3)根据步骤2)所确定的量化参数对各帧采用常规的DCT变换、运动搜索和熵编码的编码方法进行编码；4)Frame层的参数更新(41)若当前帧为I帧，编码完当前帧后，模型参数a和b按下式更新：b=b+2(RI-RI,prev)log2QI+log2QI,prev]]>a=12[RI+RI,prev-blog2(QIQI,prev)]]]>其中，R_I和R_I，prev分别为当前GOP和上一个GOP的I帧的实际编码码率，Q_I和Q_I，prev分别为当前GOP和上一个GOP的I帧量化参数；(42)若当前帧为P帧，编码完当前帧后，模型参数X₁和X₂按下式更新：X2=nΣi=1nRP,i-(Σi=1nQi-1)(Σi=1nQiRP,i)nΣi=1nQi-2-(Σi=1nQi-1)2]]>X1=Σi=1n(QiRP,i-X2Qi-1)n]]>其中，n表示选定的之前已编码的P帧图像数量，R_P，i和Q_I分别表示选定的n个P帧的第i个P帧的实际编码码率和量化参数；(43)在当前GOP中，当编码完当前帧I帧、P帧或B帧之后，以R_I，P，B表示其实际编码码率，则当前GOP剩余可用码率或者超支码率R为：R＝R-R_I，P，B(44)若当前帧为当前GOP最后一帧，则转入步骤5)，否则转入步骤2)继续下一帧图像编码。5)GOP层的参数更新：(51)当前GOP编码完毕之后，将参数R_prev更新如下：R_prev＝R_prev+R参数R表示当前GOP编码剩余或者超支码率；(52)若当前GOP为视频序列最后一个GOP，则结束编码；否则转入步骤1)继续下一个GOP的编码。