HEVC码率控制技术的研究进展

鉴于码率控制在视频编码应用中的重要性,综述了针对新一代国际视频编码标准HEVC (high efficiency video coding)的码率控制技术研究进展。介绍了码率控制的基本工作原理,通过调节编码器参数使输出码率符合信道带宽限制或满足存储设备的容量需求,主要包含比特分配和比特控制2个部分。然后,介绍了HEVC开发过程中接收的2个重要码率控制技术提案,从码率模型和比特分配两方面阐述了提案中的URQ (unified rate-quantization) 模型码率控制算法和R-λ模型码率控制算法。依据比特控制中的码率模型选择,把近年出现的HEVC码率控制算法分为Q域或λ域方法,并分别展开论述和技术点归纳;对HEVC扩展及其相应的码率控制进行了简要阐述。最后,结合码率控制仍需解决的问题,提出一些值得进一步探索的工作。     

面向应用层QoS的实时视频优化码率控制

基于传统视频信源编码在应用层QoS的联合信源信道优化，研究了信源编码和信道编码之间合理分配带宽以及信道与信源联合编码下的有效码率控制问题．依据视频编码的实时可变帧率下的VBR视频网络传输信道模型，提出了网络接入带宽统计复用基础上的优化信道码率分配；根据信道传输失真，推导出基于图像帧的全局信源信道联合失真估算递归模型，按照模型运算率失真优化下的跳帧参数和帧内宏块刷新率，实现整体的图像编码质量优化控制．相对于普遍采用的基于宏块的局部优化控制策略，所提出的优化码率控制策略能获取更一致的图像质量和更高的性能增益．     

使用前景/背景区域率失真特性的码率控制方法

为提高视频编码器码率控制的性能,根据视频内容将视频帧划分成包含主要运动物体的前景区域和相对静止背景的背景区域,分析各区域的率失真特性,提出一种适用于H.264/AVC编码器的基于区域的宏块层码率控制方法. 比特分配中,根据宏块的区域信息确定加权因子,自适应地为重要宏块分配较大的目标比特预算. 不同区域使用对应参数的二次模型确定宏块量化参数(quantization parameter,QP),并以已编码宏块的QP为参考调整计算所得QP,以降低前景与背景区域间、相邻宏块间的编码质量波动. 宏块编码结束后,根据实际编码信息更新各区域的码率控制参数. 实验测试表明,提出方法能够有效降低实际码率与目标码率之间的相对偏差,提高编码效率和解码恢复视频的主观质量。     

基于率失真理论的联合码率控制方法

在图像通信领域中,对多路节目的复用一般采用各路节目分别独立编码的方式．针对此方式易导致各路重建图像间的显著质量差异的缺陷,文中以率失真理论为基础,采用联合码率控制的方法,根据图像的复杂程度在各路节目之间动态分配比特,以维持节目图像质量的均衡．试验表明,它优于传统的独立编码方法     

一种改进的TMN8率失真模型

在视频压缩中,码率控制是必不可少的.通常码率控制算法使用一定的率失真模型来决策量化参数从而控制码率.H.263视频编码标准使用传统的基于DCT系数一致分布假设的TMN8率失真模型,但实际上DCT系数更接近拉普拉斯分布.为此,在基于DCT系数符合拉普拉斯分布的假设下,改进了传统的TMN8模型,得到了一种新的率失真模型.实验证明,这种改进的率失真模型在码率控制的精度和编码效率上都有较好的效果.     

基于剩余率失真信息的码率控制算法及其VLSI结构设计

引入JPEG2000图像片编码的实时剩余率失真信息,并用它和当前编码通道的率失真斜率在编码过程中判定当前编码通道是否被截断,使得Tier1编码和码流截断并行。最后还设计本算法的VLSI体系结构。实验结果表明：本算法在编码过程中实时截断编码码流,实时性高,资源损耗小;并且重建图像质量高。     

一种基于H.264/AVC的宏块级码率控制优化算法

为了在网络带宽和延迟的限制条件下获得持续稳定的视频编码质量,提出一种优化的宏块级码率控制算法.这种算法基于平均绝对误差(mean absolute difference,MAD)线性预测模型和二元率失真模型,充分利用视频序列的时空相关性,有效降低了MAD预测复杂度和目标位率与实际位率的误匹配率.大量实验结果表明,与JM8.6中的码率控制算法相比,提出的算法大大降低了编码时间,能够实现位优化分配和输出码率的精确控制.     

一种基于H.264/AVC的宏块级码率控制优化算法

为了在网络带宽和延迟的限制条件下获得持续稳定的视频编码质量,提出一种优化的宏块级码率控制算法。这种算法基于平均绝对误差(mean absolute difference,MAD)线性预测模型和二元率失真模型,充分利用视频序列的时空相关性,有效降低了MAD预测复杂度和目标位率与实际位率的误匹配率。大量实验结果表明,与JM8.6中的码率控制算法相比,提出的算法大大降低了编码时间,能够实现位优化分配和输出码率的精确控制。     

MPEG-4码率控制算法的改进

尽管码率控制本身不作为视频标准的一个组成部分,但有效的码率控制机制对于视频编码系统来说是一个必不可少的组成部分.因此,每一个视频标准都有相应地的一个或者多个码率控制方案.本文提出了一种基于MPEG-4码率控制方案SRC(Scalable Rate Control)的改进码率控制算法MP4ADV,在编码比特率和图像质量之间有效地实现了恰当的折中.最后给出了SRC、MP4ADV以及H.264参考软件JM9.2中的码率控制算法的比较结果,在对图像质量的提高上更好的体现出了MP4ADV的优越性.     

基于场景切换的码率控制方法

基于对H.264码率控制算法的研究,考虑到图像中编码帧的复杂度和场景切换,提出了场景切换检测方法和相应的码率控制算法,实验结果表明,与以前的算法相比,论文提出的方法在准确控制码率的同时,图像的视觉质量也得到了提高。     

H.264 FMO码流率失真优化调度算法

UDP(User Datagram Protocol)比TCP(Transmission Control Protocol)更适合于对传输的及时性有要求的流媒体,但是实际应用中遇到了分组丢失的严峻挑战.这篇论文中,通过丢弃特定的NALU(Network Access Layer Unit)来详细分析了采用FMO(Flexible Macroblock Ordering)编码选项的H.264码流的抗误码性能,并根据实际的实验数据,获得UDP信道的传输曲线,建立了UDP信道模型.在分析H.264 FMO码流传输性能的基础上,结合UDP信道模型,提出了H.264 FMO码流率失真优化调度算法.仿真结果表明,相对于其他的调度算法,该算法在UDP信道环境下可以获得更优越的传输性能,并保证了UDP分组对TCP分组的友好性.     

率失真优化在H.264预测编码模式选择中的应用

文章论述信息率失真理论,在平均失真度D约束下,通过构造拉格郎日代价函数求解率失真R-D代价值.在H.264帧内、间预测编码模式选择中,采用率失真优化方法,选择率失真R-D代价值最小的模式为最优预测编码模式.通过H.264/AVC参考软件JM12.4,从峰值信噪比PSNR、码率bitrate和编码时间time 3方面分析预测模式选择中使用和未使用率失真优化方法对视频序列编码性能的影响.     

基于高效率视频帧内编码的快速编码单元和预测模式决策算法

针对高效率视频编码采用四叉树分割和35种模式预测等技术来提高视频编码质量,但引起算法复杂度剧增这一问题,本文利用当前编码单元及其相邻单元空间相关性对当前编码单元分割模式进行预测,从而快速决策编码单元的分割模式.此外,通过跳过若干低概率预测模式的率失真最优化处理过程,实现了一种快速的预测模式决策算法.测试结果显示,提出的算法可以平均减少53%的编码时间,并保持BDBR仅为1.17%的良好编码质量.      

丢包网络中鲁棒的视频码率控制算法

在率失真统计分析的基础上，提出了一种丢包网络中联合控制图像级量化参数和最佳宏块编码模式选择的优化算法．该算法克服了以往码率控制方法和误码复原技术互不关联的弊病，利用Lagrange数乘理论，在给定的受限码率下求得最优的图像量化参数和帧内刷新率，使得视频信源编码和信道传输总失真最小．实验结果表明，本算法能够获得比传统算法更高的性能增益．     

Efficient Rate Control Algorithm for Hierarchical Video Coding

For rate control (RC) of hierarchical structure coding,an independent rate-quantization (R-Q) model was proposed based on mean absolute differences (MADs) in different temporal levels (TLs).In the prop...     

模糊控制隶属函数的优化算法及其应用

确定合适的隶属函数对模糊控制效果有重要影响，是应用模糊控制的基础，也是难点之一．本文应用遗传算法优化隶属函数，阐述了基本原理和具体实施过程，最后将该算法应用于一类对象模糊控制系统的设计中．结果表明：该方法简单实用，具有较为理想的效果     

An Improved Rate Control Method Based on Modification at Scene Change for H.264

This paper presents an improved rate control method for H.264. First, the scene changes are detected by the average absolute difference of the brightness histograms between the adjacent frames. Then, the bit allocation and quantization parameters are adjusted, using a certain threshold. In addition, the calculation of the mean absolute difference （MAD） is modified in an alternative way, which makes the rate distortion optimization （RDO） more accurate. Extensive simulation results show that the proposed method, compared with G012, can improve the average peak signal-to-noise ratio （PSNR） and moderate the image quality.