基于场景切换的HEVC码率控制算法

HEVC(High Efficiency Video Coding)采用的基于R-λ模型的码率控制算法在控制输出码率的精确和提高编码效率上都取得了良好的效果.然而该算法没有考虑到实际视频编码中场景切换的影响.提出一种新的针对场景切换的码率控制算法.结合帧间的亮度差及其变换趋势判断是否发生场景切换,在场景切换发生时对码率控制的参数以及编码结构都做出及时调整.实验表明,与HEVC自带的码率控制相比,所提出的码率控制算法能够有效应对视频序列中的场景切换,提高了编码质量,降低了编码复杂度,并且保持精确的输出码率.     

一种场景切换下的HEVC码率控制算法

针对HEVC(High Efficiency Video Coding)编码器对图像组(Group of Picture,GOP)层采用平均分配的方式,在场景切换背景下,容易导致场景切换帧以及后续视频图像质量严重下降的问题,本文提出一种基于场景切换的码率控制算法:根据场景的复杂度,重新分配GOP层目标比特,并且当检测到场景切换时,对模型参数,当前帧以及参考帧等做出适当调整.实验结果表明:相比HEVC自带的码率控制算法,该策略能有效降低场景切换带来的负面影响,使序列的平均峰值信噪比(PSNR)最高提升1.4 dB,并保持精确的输出码率.     

基于梯度的HEVC自适应码率控制算法研究

针对新一代视频编码标准HEVC中的码率控制问题,提出了一种基于梯度的自适应码率控制算法.算法的主要特点是自适应获取每个LCU的梯度来表示其复杂度,根据复杂度分配LCU层目标比特.同时,在分配帧层目标比特时利用缓冲区的状态信息,以使编码器输出的实际码率更符合给定的目标码率,并使缓冲区滞留的数据尽量少,即传输时延尽量小.实验结果表明,该算法与标准的HEVC码率控制提案K0103相比,缓冲区滞留数据量平均减少约39.31％,峰值信噪比平均提高约0.54 dB,同时实际码率与目标码率之间的码率偏差平均降低约0.39％.     

基于运动复杂度的AVS帧级码率控制算法

针对AVS的码率控制算法在帧级比特分配上的不足,提出了一种改进的帧级码率控制算法.利用视频中各图像的运动活动性实现了帧级比特分配.并且采用跳帧策略来防止缓冲器上溢,从而可以保护图像序列中的重要细节,优化图像质量.实验结果表明本方法与JVT-G012相比,不但减少了缓冲区的波动幅度,而且提高了恢复图像的峰值信噪比.     

基于复杂度HEVC码率控制的算法优化

针对视频编码标准HEVC(high efficiency video coding)在编码过程中复杂度较高的帧层带宽相对不足而复杂度较低的帧层带宽相对富余之一的问题,为了降低计算复杂度,提高编码质量,本文首先通过研究复杂度在帧层编码过程中对码率分配的影响,提出了由SATD(sum of absolute transformed difference)构建复杂度模型,根据视频内容每帧的复杂程度,通过复杂度模型对帧层进行合理的比特分配。为了建立R-Q曲线,结合最大编码单元(LCU,largest coding unit)层的编码树特点,根据LCU残差信号的混合高斯分布特性进行量化参数(QP)的计算,从而使得输出码率与目标比特相等的同时尽可能提高视频质量。实验结果表明,所提出的算法比HEVC现行码率控制算法性能更加优良并且具有较强的鲁棒性,码率误差在0.01%以内,PSNR增益平均可达0.21dB。     

一种面向HEVC的并行码率控制算法

视频通信时通常带宽有限,为了能在规定的目标码率下获得尽可能高质量的解码图像,需要在视频编码时进行码率控制.目前针对HEVC的并行编码以及对应码率控制已成为研究热点,现有并行结构下的平均比特率控制算法受到帧间依赖性的约束,待编码帧无法及时获得与其并行编码帧的实际比特数,因此本文算法通过预测并行帧的实际比特数来进行码率控制,并在此基础提出了自适应调整帧层量化参数补偿值.仿真结果表明,相比已有算法,前者减少码率误差约为3.38％,后者可提高PSNR约为0.204 dB同时减少约0.3％的码率误差.     

H.264图像复杂度自适应的I帧码率控制算法

该文针对H.264帧内编码码率控制(RC)效果不佳的问题,提出了一种新颖的图像复杂度自适应I帧RC算法。首先用Sobel算子检测I帧亮度像素的梯度,建立44块的边缘方向直方图,得到每个44块最可能的帧内预测模式和相应重构块,最终获得与实际编码相近的残差图像。用残差的平均绝对值表达I帧编码复杂度,并提出了一种经验型码率-量化(R-Q)模型,同时考虑缓冲区状态和序列特性为I帧分配合适的目标比特,最后为每一个图像组(GOP)得到了合适的I帧量化参数(QP)。实验结果表明,该文算法能更准确地控制I帧输出码率,有效阻止缓冲区溢出和跳帧,得到更加平稳的视频质量,序列PSNR波动减少了60%以上。     

基于内容复杂度的视频编码码率控制

该文根据线性模型提出信源内容复杂度的一种度量方式,并以此进行帧级比特分配和宏块级的视频码率控制。仿真表明该方法与MPEG2中的TM5相比,能比较显著地提高信噪比,实现更加准确的码率控制,同时可以在帧间和帧内获得更一致的视觉效果。该算法在MPEG4及低码率视频编码中也是适用的。     

一种场景切换检测及自适应码率控制方法

ＴｅｓｔＭｏｄｅｌ５（ＴＭ５）建议的码率控制算法不能正确处理场景切换,因此解码图像的主观视觉质量在场景切换处将急剧下降。为有效解决此问题,本文提出了一种附加运算量很小的检测场景切换的方法以及相应的自适应码率控制算法来改善切换点处的视觉质量,并保证解码器输入缓存不发生上、下溢。从而使得整个解码视频序列的视觉质量较为恒定。     

基于HEVC帧内预测的复杂度控制

帧内预测在视频编码中是非常重要的模块.在视频实时编码与传输过程中,场景切换会经常出现.此时,一般会采用全Ⅰ帧编码.研究发现,即使是全Ⅰ帧编码,也往往会非常耗时.基于编码单元深度范围和帧内预测中候选预测方向个数研究了HEVC编码器的复杂度控制问题.针对不同的目标编码复杂度,算法自适应地选择不同的方法来优化编码过程.实验结果表明,该算法在保证视频质量的前提下实现了对不同复杂度目标的控制.     

Low complexity encoder optimization for HEVC

High Efficiency Video Coding (HEVC) improved the coding efficiency significantly. Compared to its predecessor H.264/AVC, it can provide equivalent subjective quality with more than 57% bit rate reduction. However, the improvement on coding efficiency is obtained at the expense of much more intensive computation complexity. In this paper, based on an overall analysis of computation complexity at the HEVC encoder, a low complexity encoder optimization scheme is proposed by reducing the number of available candidates for evaluation in terms of the intra prediction mode decision, early termination of coding unit (CU) splitting and adaptive reference frame selection. With the proposed scheme, the rate distortion optimization (RDO) technique of HEVC can be implemented in a low-complexity way for complexity-constrained encoders. Experimental results demonstrate that, compared with the original HEVC reference encoder implementation, the proposed optimization scheme can achieve more than 40% complexity reduction on average with coding performance degradation as only 0.43% which can be ignorable.     

基于能流信息场景检测的码率控制策略

该文首先介绍了用能流信息进行运动估计的方法,然后把该运动信息运用到场景检测中,最后分析了场景切换下MPEG-4 Q2码率控制算法失效的原因,提出了基于场景切换补偿的码率控制策略,并在场景切换时对MPEG-4 Q2算法得到的目标比特数进行修正。实验结果表明,该方法可以在保证编码缓冲器不发生上溢的前提下改善切换点及后继帧图像编码的质量。     

可重构智能表面中的低复杂度毫米波信道追踪算法

针对可重构智能表面(RIS)中的毫米波通信系统,用户至RIS端信道角度参数的缓慢变化,该文提出一种基于牛顿算法的低复杂度信道追踪方案。该方案将RIS部分元件连接射频(RF)链,首先使用2维快速傅里叶变换 (2D-FFT)算法初始化估计角度,并且使用最大似然算法估计路径增益。在后续时隙中,使用牛顿算法追踪每个时隙的角度参数。由于环境突然变化和终端缓慢变化会导致信道矩阵发生突变,若检测到信道突变,则再次初始化参数,否则使用牛顿算法继续追踪角度参数。仿真结果表明,该方案在具有优良性能的前提下复杂度可以达到最低,极大节约算力资源,在计算复杂度和性能之间可以取得很好的平衡。     

一种HEVC快速帧内模式判断算法

针对HEVC帧内预测模式判断过程较为复杂的问题,提出了一种快速帧内模式判断算法.通过将35种帧内预测模式进行分级计算,利用其中17种模式即能得出最佳预测模式.实验结果表明,与参考编码算法相比,所提出的帧内模式判断算法可以降低约53％的计算量,且编码压缩率几乎不变.     

高性能视频编码帧间预测的单元划分优化算法

新一代的高性能视频编码(HEVC)通过应用各种先进技术来大幅提高视频编码的性能,然而,这些方法也大大增加了整个编码过程,尤其是预测编码阶段的计算复杂度。该文提出一种应用于高性能视频编码帧间预测的快速单元划分算法。该算法基于HEVC灵活的四叉树结构,根据被编码单元的运动特性来确定所编码信息的阈值,并以此作为单元划分的提前终止条件,从而减少了不必要的单元划分操作和率失真代价的相关计算,达到节省编码时间和降低编码复杂度的目的。实验结果表明,在峰值信噪比(PSNR)损失仅为0.0418 dB的情况下,所提算法可以平均降低46.1%的编码时间。