一种面向H.264/AVC的帧层码率控制算法

分析了H.264/AVC编码后各帧质量波动大的原因，提出基于反馈原理的帧层码率控制算法——RCBF。该算法在保证缓冲区不上溢和下溢的前提下，按照帧复杂度来分配目标比特数，减少因为目标比特数与帧复杂度不一致引起的编码质量波动。同时根据反馈原理，参考前面帧的分配误差调整分配的目标比特数，使帧层码率控制更加准确。实验结果表明，RCBF算法的峰值信噪比PSNR值波动与JM10.2下的码率控制算法JVT-G012相比明显减小，同时平均PSNR值和控制精度也有提高。     

Effective macroblock layer rate control algorithm for H.264/AVC

Rate control plays a critical role in the video encoder. In this paper, an effective macroblock (MB) layer rate control algorithm is proposed for H.264/AVC to improve video quality and reduce the computational complexity. By thoroughly analyzing the temporal–spatial correlation and object direction, the mean absolute difference (MAD) value of current MB is a weighted combination of temporal MAD predicted by previous frame and spatial MAD predicted by current frame, and then four directional patterns are chosen adaptively for data point selection in quadratic rate-quantization (R-Q) model parameters estimation. Finally, a more accurate header bits prediction model is developed to improve the accuracy of allocated bits which can be used for quantization parameter (QP) calculation. Extensive experiment results show that compared with JVT-G012, the proposed algorithm achieves higher average peak signal to noise ratio (PSNR) up to 0.51 dB improvements and more accurate target bit rates.     

基于H264/AVC的帧层码率控制算法

在研究和分析了H.264/AVC经典码率控制算法的基础上,提出了一种新的帧层码率控制算法.该算法充分利用各帧的复杂度以及目标缓冲区优化比特分配,同时采用了卡尔曼滤波器估计MAD的方法.与以往码率控制算法相比,该算法能更加合理地分配各帧的目标比特数,MAD预测也更加精确,从而提高了量化参数QP预测的准确性.实验结果表明,该算法能提高码率控制的精度,并使图像总体质量有一定程度的提高.     

一种低延迟限制下H.264码率控制算法

对于实时、双向视频通信而言,减少传输时所造成的延迟是十分重要的。本文针对H.264视频压缩编码标准,提出了一种在低延迟条件下,仍可维持高画质并避免缓存区溢出的码率控制算法。鉴于I帧量化参数的选择对于整个GOP编码比特及失真的影响,本文通过对整个GOP的预测码率和失真做率失真优化,来选择可以平衡整个GOP编码量和失真的量化参数。同时增加一个主动跳帧策略,在缓存区未达饱和状态时,仍主动跳过一些并不重要的图像,而留出区空间使那些相对重要的图像可以保留。实验结果表明,在低延迟条件下,本文的方法不论在避免跳帧和维持画质方面均高于JVT新近采纳的JVT-H017提案。     

低比特率视频编码中一种有效的码率分配算法

引入能较好地反映视频图像运动特性的差分帧直方图（HOD）来预分配码率.对于运动较为平稳的序,提出了基于HOD的分段常数码率预分配算法.帧级码率预分配根据视频原始序列HOD的统计特性来决定;对于运动程度变化较大的序列,采用修正后的线性HOD模型来预分配码率.实验结果表明,相对于H.264 JM76中的分配算法,该算法使得R-D性能平均提高0.35/dB,视频主观质量的下降也得到了有效的改善.     

基于复杂度的H．264帧级目标比特分配算法

针对现有H.264码率控制在剧烈运动场景和场景切换时,目标比特数和量化参数计算存在的缺陷,提出一种基于帧复杂度的改进策略,根据图像序列的运动性和帧间差异显著的特点,利用帧复杂度对目标比特进行重新分配,同时利用帧的复杂度检测场景切换来调整量化参数。仿真结果表明,该方法能使目标比特数更接近实际编码的比特数,提高峰值信噪比,减少峰值信噪比的波动。     

H.264可伸缩视频编码层间码率控制算法

为H.264/AVC标准的可伸缩编码(SVC)扩展提出了一种自适应的层间码率控制算法。该算法提出了一个选择模型,通过当前层的前一帧或者前一层的当前帧来预测Inter帧所需比特数。首先,将码率—复杂度—量化因子(R-C-Q)模型引入可伸缩的视频编码;接着,使用一个已有的比例—积分—微分(PID)缓冲区控制器来根据缓冲区状态提供当前Inter帧的比特数估计;然后,为了在视频画面发生急剧变化时获得更为精确的估计,利用前一层中的当前帧所用实际比特数来进一步进行当前Inter帧比特数估计;最后,使用选择模型决定最终的预测比特数,并通过R-C-Q模型计算出量化因子(QP)。实验结果表明,相对于推荐的JVT-043码率控制算法,所提出的算法可以在SVC的每层获得更加精确的实际输出比特率,保持缓冲区充盈度的稳定,同时减少跳帧和质量波动,提高整体编码质量。     

一种面向SVC的码率控制算法

H.264/AVC可伸缩性扩展视频编码系统(JSVM)提供了一种可伸缩视频编码(SVC)的解决方案,然而它本身并没有提供一种有效的码率控制算法.文中基于JSVM的分层预测结构,提出了一种全新的码率控制算法.首先在码率分配方面,考虑到分层B帧预测(或运动补偿时间域滤波(MCTF))结构,给出一种分层的码率分配方案;然后,针对不同类型和不同时间分解层各自的统计特性,分别为它们设计了不同的率失真(R-D)模型.实验结果表明,文中算法能够有效地控制码率,使得目标码率跟实际产生码率之间的偏差最大不超过2%;同时文中算法较大地提高了解码图像的质量,使得峰值信噪比(PSNR)在低码率端可提高1dB;另外,JSVM是通过不断调整量化参数(QP)使得实际产生的码率逐次逼近目标码率,较之这种尝试型的码率控制算法,文中基于模型的码率控制是在一次编码中产生最终的目标码率,从而大大降低了计算复杂度.     

一种新的H.264/AVC码率控制改进算法*

针对头信息比特灵活多变、预测困难的问题,提出了一种新的基于概率选择的头信息比特预测方法。对于H.264码率控制算法中所采用的帧层比特平均分配而可能导致失衡的问题,引入一种新的图像复杂度衡量因子对比特分配进行调整。结合新的头信息量估计方法和新的比特分配调整方法,对原有的H.264码率控制算法进行了改进,实验证明能达到更好的效果。     

一种新的H.264帧层码率控制算法

本文提出一种新型的基于H.264的帧层码率控制算法。综合考虑码率、视频序列空间复杂度和缓冲区状态,提出一种新型的I帧R-Q(码率-量化参数)模型。基于前一个GOP(帧组)的码率产生情况,调整I帧的时间复杂度,实现了I帧量化参数的自适应调整。根据HOD(差图像直方图)和P帧相对位置进行P帧的比特分配修正。仿真结果证明,所提算法相较于G012模型,可以有效提高重建视频的PSNR(峰值信噪比),降低PSNR波动,并大幅减少跳帧情况的发生。     

基于H.264的新型I帧码率控制算法

针对H.264视频编码标准,在综合考虑码率、缓冲区状态和视频序列复杂度的基础上,提出一种新型的I帧码率控制算法。使用边缘信息,建立幂函数形式和指数函数形式的2种R-Q模型。基于前4个待编码帧的预编码,估计首个I帧的时间复杂度,第1个I帧的比特分配得到修正。仿真结果证明,该码率控制算法可以有效提高重建视频的峰值信噪比(PSNR),降低PSNR波动,并大幅减少跳帧情况的发生。     

一种MPEG-2视频流无缝拼接的码率控制算法

对压缩域中MPEG-2视频流无缝拼接的码率控制进行了研究,分析了通过调整编码参数vbv_delay来确定拼接期的目标比特数,以达到缓冲器平稳过渡的要求,同时结合压缩域中MPEG-2视频流无缝拼接中的帧转换所带来的编码复杂度变化的特点,提出了一种具体的拼接期的目标比特数分配的方案。试验表明：该方案能够有效地实现拼接过程中缓冲器的平稳过渡,同时能获得较好的视觉效果。     

A Novel MBAFF Scheme of AVS

Adaptive frame/field coding techniques have been adopted in many international video standards for interlaced sequence coding. When the frame/field adaptation is applied on the picture level, the coding efficiency is improved greatly, compared with the pure frame coding or the pure field coding. The picture-level adaptive frame/field coding （PAFF） selects frame coding or field coding once for one picture. If this frame/field adaptation is extended to Macro Block （MB） level, the coding efficiency will be further increased. In this paper, a novel MB-level adaptive frame/field （MBAFF） coding scheme is proposed. In the proposed MBAFF scheme, the top field of the current picture is used as a reference. The experiments are implemented on the platforms of Audio Video coding Standard （AVS） base profile and H.264/AVC, respectively. On the AVS platform, 0.35dB gain can be achieved averagely, compared with AVS1.0 anchor. On the H.264/AVC platform, 0.16dB gain can be achieved averagely, compared with MBAFF scheme of H.264/AVC. Additionally, an extensive subjective quality enhancement can be achieved by the proposed scheme.     

H.264/AVC中基于决策树的P帧快速模式选择（HHME2013第61号论文）

目的：H.264/AVC帧间预测编码需要对所有可能编码模式计算并比较率失真代价,众多的模式类型导致了P帧编码的计算复杂度非常高。本文提出了一种针对P帧的基于决策树的快速选择候选模式算法。方法：在对宏块进行16×16的帧间运动估计后,首先根据残差宏块中4×4全零系数块个数对部分宏块直接选择出候选模式;然后使用16个4×4块的SATD值,采用决策树分类方法对其余宏块选择候选模式。结果：由于只需对候选模式进行编码,因此有效降低了编码器的计算复杂度。实验结果表明,与原始全搜索编码算法相比,该算法对不同运动程度的视频序列获得了较一致的编码时间节省,同时平均峰值信噪比的损失和平均比特率的增加均较少。结论：本文提出了一种新的P帧帧间预测候选模式选择算法,根据帧间运动估计后的残差宏块信息,采用决策树方法对候选模式集进行分类。实验结果表明,该算法能在保证视频编码质量的前提下,有效地降低编码过程中的计算量,缩短编码时间。     

基于卡尔曼滤波的H．264头信息量估计及其在帧级码率控制中的应用

由于H．264算法中宏块划分的灵活性导致了头信息的数据量变化剧烈而难以预测，同时由于变换系数的数据量大大的减小，又使头信息量在码流中所占的比重远高于在先前各个标准的码流中的比重，因此准确估计头信息量能有效提高H．264码率控制算法的性能。为了准确估计头信息，提出了一种应用卡尔曼滤波器估计帧级总头信息比特数的方法，并将该方法应用于帧级的码率控制。实验结果表明，该算法能准确估计头信息，并能在一定程度上提高相同码率下的总体图像质量。     

An enhanced motion estimation approach using a genetic trail bounded approximation for H.264/AVC codecs

Genetic algorithm-based motion estimation schemes play a significant role in improving the results of H.264/AVC standardization efforts when addressing conversational and non-conversational video applications. In this paper, we present a robust motion estimation scheme that uses a noble genetic trail bounded approximation (GTBA) approach to speed up the encoding process of H.264/AVC video compression and to reduce the number of bits required to code frame. The proposed algorithm is utilized to enhance the fitness function strength by integrating trail information of motion vector and sum of absolute difference (SAD) information into a fitness function. Experimental results reveal that the proposed GTBA resolves conflict obstacles with respect to both the number of bits required to code frames and the execution time for estimation.     

联合率失真模型的帧级码率控制方法

在H.264/AVC视频编码框架下,基于联合率失真模型,提出了一种新的帧级码率控制方法。利用分块数量和平均运动矢量信息,发展了一种精确的头信息估计模型;联合头信息与残差信息模型,并结合残差失真模型,提出新的联合头信息与残差率失真模型;利用精确的估计方法进一步提高率失真性能。相对于最新的JVT H.264/AVC参考软件JM10.2中采用的JVT-G012方法,该方法提高了实际码率与目标码率之间的匹配率达到了98.06%,重构视频的平均亮度PSNR值增加了0.27 dB。     

面向对象的H.264码率控制算法

提出了H.264码率控制改进算法。首先,基于帧间运动估计残差(mean absolutely difference,MAD)的空间和时间相关性提出了十字MAD预测模型;为了平衡缓冲的占有率,在分配帧比特时将前一帧的比特使用情况作为当前帧比特分配时的惩罚因子;最后,结合视频文字对象提取技术实现了基于文字对象的宏块比特分配以及量化步长的计算。实验结果表明,改进算法能在准确控制码率的情况下,提高输出序列的峰值信噪比。     

Rate control algorithm based on intra-picture complexity for H.264/AVC

An efficient rate control algorithm based on the content-adaptive initial quantisation parameter (QP) setting scheme and the peak signal-to-noise ratio (PSNR) variation-limited bit-allocation strategy for lowcomplexity mobile applications is presented. This algorithm can efficiently measure the residual complexity of intra-pictures without performing the computation-intensive intra-prediction and mode decision in H.264/AVC, based on the structural and statistical features of local textures. This can adaptively set proper initial QP values for versatile video contents. In addition, this bit-allocation strategy can effectively distribute bit-rate budgets based on the monotonic property to enhance overall coding efficiency while maintaining the consistency of visual quality by limiting the variation of quantisation distortion. The experimental results reveal that the proposed algorithm surpasses the conventional rate control approaches in terms of the average PSNR from 0.34 to 0.95 dB. Moreover, this algorithm provides more impressive visual quality and more robust buffer controllability when compared with other algorithms.     

H.264/AVC中基于决策树的P帧快速模式选择

目的 H.264/AVC帧间预测编码需要对所有可能编码模式计算并比较率失真代价,众多的模式类型导致了P帧编码的计算复杂度非常高。为此提出一种针对P帧的基于决策树的快速候选模式选择算法。方法在对宏块进行16×16的帧间运动估计后,首先根据残差宏块中4×4全零系数块个数对部分宏块直接选择出候选模式;然后使用16个4×4块的变换域系数绝对值之和(SATD)值,采用决策树分类方法对其余宏块选择候选模式。结果由于只需对候选模式进行编码,因此有效降低了编码器的计算复杂度。实验结果表明,与原始全搜索编码算法相比,该算法对不同运动程度的视频序列获得了较一致的编码时间的节省,同时平均峰值信噪比的损失和平均比特率的增加均较少。结论新的P帧帧间预测候选模式选择算法,根据帧间运动估计后的残差宏块信息,采用决策树方法对候选模式集进行分类。实验结果表明,该算法能在保证视频编码质量的前提下,有效地降低编码过程中的计算量,缩短编码时间。