專利名稱：視頻壓縮碼率控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種視頻壓縮中快速精確控制碼率的方法。
由于視頻編碼與內(nèi)容有關(guān)，壓縮過的幀的數(shù)據(jù)量會有變化，這樣單位時間內(nèi)的數(shù)據(jù)量(碼率)就會有波動。而在實際應(yīng)用中，尤其是視頻流傳輸時，需要恒定的碼率。碼率控制的原理就是利用一種數(shù)學(xué)模型來通過當(dāng)前已知的用戶指定碼率和已壓縮比特數(shù)來重新計算下一幀的量化因子，從而改變編碼后的比特數(shù)，達(dá)到控制碼率的目的。
目前碼率控制比較好的方法是MPEG4中提出的可分級性碼率控制策略(SRC)，該方式的主要內(nèi)容是利用二階率失真模型，并將碼率控制細(xì)化到每一個塊或者宏塊上。這種方法的缺點(diǎn)是運(yùn)算過于復(fù)雜，實現(xiàn)困難。
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種運(yùn)算量少并且控制精度高的碼率控制算法。
下面對本發(fā)明的方法作出說明(1)本發(fā)明利用一階率失真模型R＝X1*S*Q**(-1)，其中R代表已經(jīng)編碼得到的數(shù)據(jù)量(比特數(shù))，X1是模型一階系數(shù)，S是當(dāng)前真的復(fù)雜度，以平均絕對值差MAD來表示，Q是即將需要的量化因子。
1.初始化模型系數(shù)X1；2.計算當(dāng)前幀的目標(biāo)碼率3.計算量化因子；4.更新模型參數(shù)。
上述4步在MPEG4標(biāo)準(zhǔn)文檔中描述，除了使用一階率失真模型；步驟2中指定碼率可以改變，改變方法在下面的(2)說明；(2)1.初始化計數(shù)器count＝0，目標(biāo)碼率升高計數(shù)器count_up＝1，目標(biāo)碼率降低計數(shù)器count_down＝-1，目標(biāo)碼率＝用戶指定碼率；2.每壓縮完一幀比較實際碼率和用戶指定碼率，若前者大則count加1，若后者大則count減1；
3.如果count大于N*count_up，其中N為指定的閾值，一般指定為15，count_up加1，count＝0，并且如果count_down＜-1，則目標(biāo)碼率重新設(shè)置為用戶指定碼率*(1+Alpha)，一般Alpha＝0.05，同時count down＝-1；否則目標(biāo)碼率加當(dāng)前目標(biāo)碼率*Beta，一般Beta＝0.10；4.如果count小于N*count_down，其中N為指定的閾值，一般指定為15，count_down減1，count＝0，并且如果count_up＞1，則目標(biāo)碼率重新設(shè)置為用戶指定碼率*(1-Alpha)，一般Alpha＝0.05，同時count_up＝1；否則目標(biāo)碼率減當(dāng)前目標(biāo)碼率*Beta，一般Beta＝0.10；(3)統(tǒng)計丟幀的間隔，兩幀的間隔保持在平均丟幀間隔的正負(fù)1幀之間，并且丟幀受當(dāng)前量化因子影響1.如果當(dāng)前幀與上一編碼幀之間的間隔小于平均間隔減1則丟掉該幀；2.如果當(dāng)前幀與上一編碼幀之間的間隔等于平均間隔加1則編碼；3.在其它情況時如果當(dāng)前量化因子已經(jīng)超過某一指定的閾值，同時碼率已經(jīng)超過指定碼率，則丟棄該幀。該閾值控制在碼率較低時損失視頻質(zhì)量與丟幀之間的折衷，建議取值31。
本方法利用反饋改變目標(biāo)碼率，經(jīng)試驗證明碼率控制在更短時間內(nèi)趨于穩(wěn)定，而且碼率波動更?。煌瑫r由于丟幀比較平均，也使得視頻視覺效果更好；最后，采用的一階率失真模型運(yùn)算量小，速度更快。
權(quán)利要求
1.一種提高視頻壓縮中碼率控制精度和速度的方法，其特征包括(a)采用反饋策略改變當(dāng)前目標(biāo)碼率，使用連續(xù)高于或者連續(xù)低于指定碼率的幀數(shù)作為反饋數(shù)據(jù)。(b)平均丟幀的間隔。(c)將量化因子的大小作為丟幀的條件之一。
2.根據(jù)權(quán)利要求1(a)中所述的方法，其特征是根據(jù)碼率的歷史紀(jì)錄來調(diào)整用戶指定的目標(biāo)碼率。如果連續(xù)超過指定碼率的幀數(shù)超過某一個閾值T1，則降低指定碼率；如果連續(xù)低于指定碼率的幀數(shù)超過閾值T2，則增大指定碼率。閾值T1和T2可以動態(tài)調(diào)整。
3.在權(quán)利要求2中，根據(jù)試驗測得比較理想的初始閾值(T1和T2同時適用，下同)是幀率的1/2，在每一次同方向變化時，閾值增加一倍。同方向變化指如果上一次因為連續(xù)超過碼率的幀數(shù)超過閾值而本次又是連續(xù)超過，或者連續(xù)兩次以上都是因連續(xù)低于碼率而改變閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1(b)中所述的方法，其特征是根據(jù)丟幀的歷史紀(jì)錄來控制丟幀的間隔，使兩幀之間的間隔在平均間隔的正負(fù)1幀之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1(c)中所述的方法，其特征是設(shè)置一個量化因子的閾值，只有在當(dāng)前量化因子大于該閾值時才允許丟幀。
全文摘要
一種提高視頻壓縮中碼率控制精度與速度的方法，該方法在利用一階率失真模型控制碼率的基礎(chǔ)上，加入反饋機(jī)制，改變目標(biāo)碼率，使得碼率控制更加精確，并且使用的一階模型運(yùn)算速度更快；采用統(tǒng)計丟幀歷史來平均丟幀的間隔；同時，丟幀時參考量化因子的大小，允許用戶可以在圖像質(zhì)量和幀率之間選擇折衷方案。該方法不僅速度快，精度高，而且壓縮后的圖像質(zhì)量變化平穩(wěn)。
文檔編號H04N7/24GK1406072SQ0113070
公開日2003年3月26日 申請日期2001年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月21日
發(fā)明者谷云洪 申請人:北京威速科技有限公司