C視頻編碼碼率控制方法相比，本發(fā)明的方法在提高了峰值信噪比 的基礎(chǔ)上，較大幅度降低了緩沖區(qū)滯留數(shù)據(jù)量，降低了實(shí)際碼率與目標(biāo)碼率之間的碼率偏 差。本發(fā)明的方法利用已編碼帖累加的緩沖區(qū)滯留數(shù)據(jù)量對(duì)下一帖的目標(biāo)比特分配進(jìn)行調(diào) 整，得到更加精確的帖層目標(biāo)比特，并使該帖累加到緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)量對(duì)緩沖區(qū)狀態(tài)進(jìn)行調(diào) 整。對(duì)梯度的表示方式也進(jìn)行了改進(jìn)，自適應(yīng)獲取帖內(nèi)帖間梯度，使LCU的目標(biāo)比特更加精 確。通過(guò)本發(fā)明方法，可W大幅度減少緩沖區(qū)滯留數(shù)據(jù)量，使編碼輸出比特更加平穩(wěn)，同時(shí) 改善視頻質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1為本發(fā)明的基于梯度的自適應(yīng)高性能視頻編碼碼率控制方法的流程圖。
[0032] 圖2~圖3為本發(fā)明方法與K0103提案每帖緩沖區(qū)滯留數(shù)據(jù)量對(duì)比圖，其中圖2 為序列Rac細(xì)orses在QP為22時(shí)的緩沖區(qū)狀態(tài)；圖3為序列化hnny在QP為27時(shí)的緩沖 區(qū)狀態(tài)。
[0033] 圖4~圖5為本發(fā)明方法與K0103提案每帖實(shí)際輸出比特對(duì)比圖，其中圖4為 Rac細(xì)orses序列在QP為22時(shí)的實(shí)際輸出比特；圖5為化hnny序列在QP為27時(shí)的實(shí)際 輸出比特。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，有必要指出的是，W下的實(shí)施例 只用于對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)熟 悉人員根據(jù)上述
【發(fā)明內(nèi)容】
，對(duì)本發(fā)明做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整進(jìn)行具體實(shí)施，應(yīng)仍屬 于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[003引本發(fā)明的自適應(yīng)碼率控制算法，與肥VC標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試模型歷10. 0的帖間編碼方法比 較過(guò)程如下：
[0036] 1、打開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)歷10. 0測(cè)試模型，配置文件為lowdelay_P_main，在不采用碼率控制 方法的情況下得到量化參數(shù)分別為22、27、32時(shí)的輸出碼率，該碼率即碼率控制的目標(biāo)碼 率。
[0037] 2、本發(fā)明方法將與肥VC視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的參考軟件算法HMl0.0 的碼率控制方法進(jìn) 行比較。同時(shí)打開(kāi)本發(fā)明方法和標(biāo)準(zhǔn)方法的程序，設(shè)置好相同的配置文件，打開(kāi)碼率控制開(kāi) 關(guān)，量化參數(shù)分別取22、27、32。對(duì)四種視頻編碼性能：峰值信噪比（PSNR)、碼率偏差、每帖 緩沖區(qū)滯留數(shù)據(jù)量W及每帖實(shí)際編碼輸出比特（其中PSNR體現(xiàn)視頻的客觀質(zhì)量，碼率偏 差、緩沖區(qū)滯留數(shù)據(jù)量和每帖實(shí)際編碼輸出比特體現(xiàn)碼率控制的效果）進(jìn)行比較分析，比 較性能的差距用W下=個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)：
[0041] 其中，A PSNR表示本發(fā)明方法與歷10. 0標(biāo)準(zhǔn)方法峰值信噪比的差值，A碼率表 示的是本發(fā)明方法與歷10. 0標(biāo)準(zhǔn)方法的實(shí)際碼率與目標(biāo)碼率相比的碼率偏差百分率， A bu化sed表示本發(fā)明方法與歷10. 0標(biāo)準(zhǔn)方法平均每帖緩沖區(qū)滯留數(shù)據(jù)量差值的百分 率。
[0042] 3、編碼對(duì)象為標(biāo)準(zhǔn)的肥VC測(cè)試視頻，它們的名稱、分辨率和帖率分別為： RaceHorses (416x240, 30 帖/秒），PartyScene(832x480, 50 帖 /秒）、Johnny(1280x720,60 帖/秒）、BQTerrace (1920x1080,60帖/秒）。另外，為了測(cè)試本發(fā)明的方法對(duì)突變圖像是 否同樣具有普適性，將四個(gè)具有不同紋理特性的大小為832x480的序列分別取前30帖，連 接成一個(gè)拼接序列，即Pinjie (832x480, 50帖/秒）。
[0043] 4、輸入2個(gè)相同的視頻測(cè)試序列；
[0044] 5、利用歷10. 0標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)視頻測(cè)試序列在肥VC方式下進(jìn)行視頻編碼；
[0045] 6、利用本發(fā)明方法對(duì)視頻測(cè)試序列在肥VC方式下進(jìn)行視頻編碼；
[0046] 7、兩個(gè)程序分別輸出視頻編碼后的碼率、PSNR、平均每帖緩沖區(qū)數(shù)據(jù)量，上述3個(gè) 指標(biāo)的結(jié)果如表1~表3所示。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，本發(fā)明方法與肥VC標(biāo)準(zhǔn)方法的碼率偏差 平均約降低0. 41%，峰值信噪比平均提高約0. 54地，每帖緩沖區(qū)滯留數(shù)據(jù)量平均降低約 41. 26%。而對(duì)于拼接序列，本發(fā)明方法也具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，充分證明了本發(fā)明方法的普適性。
[0047] 表1本發(fā)明算法與歷10. 0標(biāo)準(zhǔn)算法之間碼率偏差的比較
[0049] 表2本發(fā)明算法與歷10. 0標(biāo)準(zhǔn)算法之間PSNR值的比較
[0050]
[005。 表3本發(fā)明算法與歷10. 0標(biāo)準(zhǔn)算法之間平均每帖緩沖區(qū)數(shù)據(jù)量的比較 [0052]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于梯度的自適應(yīng)高性能視頻編碼碼率控制方法，主要是針對(duì)HEVC編碼標(biāo)準(zhǔn) 中的碼率控制部分做了改進(jìn)。其主要特征在于包括以下過(guò)程步驟： (1) 根據(jù)配置文件設(shè)置的目標(biāo)碼率、幀率以及GOP大小得到GOP層目標(biāo)比特和幀層標(biāo)準(zhǔn) 目標(biāo)比特，并設(shè)置緩沖區(qū)大??； (2) 判斷當(dāng)前編碼幀是否為第一幀，若為第一幀，幀層目標(biāo)比特為標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)比特加緩沖 區(qū)大小；若不是第一幀，幀層目標(biāo)比特為經(jīng)過(guò)緩沖區(qū)狀態(tài)調(diào)整后的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)比特； ⑶遍歷當(dāng)前幀的每個(gè)LCU，求出其幀內(nèi)梯度，判斷當(dāng)前幀是不是I幀，若是I幀，則將 幀內(nèi)梯度累加得到幀層總梯度；若不是I幀，則遍歷每個(gè)LCU，獲取其幀內(nèi)幀間自適應(yīng)梯度， 將每個(gè)IXU的自適應(yīng)梯度累加，得到幀層總梯度； (4) 根據(jù)當(dāng)前LCU的梯度占當(dāng)前幀總梯度的比例分配每個(gè)LCU的目標(biāo)比特，并根據(jù)LCU 的尺寸得到每個(gè)LCU的模擬帶寬； (5) 進(jìn)入xCompress⑶，對(duì)每個(gè)IXU進(jìn)行編碼，其編碼實(shí)際比特與模擬帶寬的差值累加 到緩沖區(qū)，得到已編碼幀累加的緩沖區(qū)滯留數(shù)據(jù)，并在下一幀的幀層比特分配時(shí)進(jìn)行反饋 調(diào)節(jié)，得到下一幀的目標(biāo)比特。2. 如權(quán)利要求1所述的基于梯度的自適應(yīng)高性能視頻編碼碼率控制方法，其特征在于 在步驟（2)中已編碼幀累加的緩沖區(qū)狀態(tài)對(duì)當(dāng)前幀目標(biāo)比特的調(diào)節(jié)，以及步驟（3)中自適 應(yīng)梯度表示方式。3. 如權(quán)利要求2所述的基于梯度的自適應(yīng)高性能視頻編碼碼率控制方法，其特征在于 所述幀層標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)比特為配置文件設(shè)置的目標(biāo)碼率除以幀率得到的每幀目標(biāo)比特，未經(jīng)緩 沖區(qū)狀態(tài)調(diào)整，而所述幀層目標(biāo)比特是經(jīng)緩沖區(qū)狀態(tài)調(diào)整后的幀層目標(biāo)比特。4. 如權(quán)利要求3所述的基于梯度的自適應(yīng)高性能視頻編碼碼率控制方法，其特征在于 所述緩沖區(qū)大小為幀層標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)比特的三分之一。5. 如權(quán)利要求1至4之一所述的基于梯度的自適應(yīng)高性能視頻編碼碼率控制方法，其 特征在于所述緩沖區(qū)狀態(tài)調(diào)整幀層目標(biāo)比特的方法為：其中，Rtar/f表示每幀的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)比特，bufsize表示緩沖區(qū)大小，bufused表示緩沖 區(qū)滯留數(shù)據(jù)量，Θ為調(diào)整系數(shù)，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，本發(fā)明的方法取最優(yōu)值2。6. 如權(quán)利要求5所述的基于梯度的自適應(yīng)高性能視頻編碼碼率控制方法，其特征在于 所述幀間梯度為當(dāng)前LCU每個(gè)像素點(diǎn)與參考幀相同位置的像素點(diǎn)之間的亮度差值累加，具 體求解公式為：其中，if(x，y)表示當(dāng)前位置像素亮度，Ux，y)表示參考幀同位置像素亮度，GintCT(i，j，k)即為幀間梯度。7. 如權(quán)利要求6所述的基于梯度的自適應(yīng)高性能視頻編碼碼率控制方法，其特征在于 所述非I幀的自適應(yīng)梯度為幀內(nèi)梯度與幀間梯度的較小值表示當(dāng)前LCU的復(fù)雜度。8. 如權(quán)利要求7所述的基于梯度的自適應(yīng)高性能視頻編碼碼率控制方法，其特征在于 所述LCU模擬帶寬為根據(jù)當(dāng)前LCU的尺寸占幀尺寸的比例分配的LCU目標(biāo)比特。9. 一種用于執(zhí)行權(quán)利要求1~8之一所述基于梯度的自適應(yīng)高性能視頻編碼碼率控制 方法的HEVC視頻編碼器。
【專利摘要】本發(fā)明針對(duì)HEVC視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)提供了一種基于梯度的自適應(yīng)高性能視頻編碼碼率控制方法。主要包括利用緩沖區(qū)狀態(tài)調(diào)節(jié)幀層碼率控制，以及LCU層自適應(yīng)梯度選擇。在幀層碼率控制中，通過(guò)已編碼幀累加的緩沖區(qū)數(shù)據(jù)量對(duì)當(dāng)前幀目標(biāo)比特進(jìn)行調(diào)節(jié)；在LCU層碼率控制中，對(duì)LCU的復(fù)雜度表示方式進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)I幀的LCU采用幀內(nèi)梯度表示復(fù)雜度，對(duì)非I幀的LCU自適應(yīng)選擇幀內(nèi)幀間梯度的較小值表示復(fù)雜度。本發(fā)明方法使實(shí)際碼率更加符合給定的目標(biāo)碼率，并使緩沖區(qū)數(shù)據(jù)量明顯減少，同時(shí)使輸出比特趨于平穩(wěn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明方法與HEVC標(biāo)準(zhǔn)碼率控制提案K0103相比，緩沖區(qū)數(shù)據(jù)量平均減少約41.26％，峰值信噪比平均提高約0.54dB，同時(shí)實(shí)際碼率與目標(biāo)碼率之間的碼率偏差平均降低約0.41％。
【IPC分類】H04N19/154, H04N19/146
【公開(kāi)號(hào)】CN105392001
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510780842
【發(fā)明人】何小海, 付文杰, 林宏偉, 熊淑華, 滕奇志, 卿粼波
【申請(qǐng)人】四川大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年11月16日