视频传输中的码率控制技术研究进展毕迎春王相海

码率控制技术对提高和平滑解码视频质量起着至关重要的作用。近年来各种视频编码标准和应用都对码率控制技术进行了大量的研究,如基于H.261和H.263的视频会议,基于MPEG-1和MPEG-2的媒体存储,以及最新的基于MPEG-4视频对象编码。首先对码率控制问题进行了基本描述,然后介绍了标准中的经典码率控制技术,接着将目前的码率控制技术归纳为3类:基于DCT视频编码器的码率控制技术、基于小波视频编码器的码率控制技术和精细粒度可分级视频编码的码率分配算法,并对这三类码率控制方法的发展进行了概括性阐述与比较性研究,讨论了各种算法的基本思想及其优缺点,最后对视频传输中的码率控制技术的未来发展趋势进行了展望。     

可伸缩视频编码的码率控制技术研究

可伸缩视频编码能生成空域、时域、质量可伸缩的视频码流,如何对其进行码率控制来生成最优的可伸缩性码流,对适应不同需求的终端十分重要.结合可伸缩视频编码码率控制的研究现状,描述了最新的研究进展,综述了码流控制的原理、经典算法,分析总结了可伸缩视频编码的关键技术及在可伸缩视频编码中的挑战.通过对增强层中各种码率控制算法的优缺点的分析,总结出增强层的时域可扩展和空域可扩展中码率控制的最优解决方案.最后对可伸缩编码中码率控制技术的发展趋势进行了展望.     

视频通信中的码率控制技术研究

介绍了视频通信中的码率控制技术,对码率控制技术的研究发展现状进行了综述.特别是,对以TMN8算法为核心的码率控制算法做了比较详细的介绍,分析了此算法存在的不足,并简要介绍了一些解决方法.     

基于相关性分析的MVC比特分配算法

针对目前尚未深入研究多视点视频编码（Multi—view Video Coding,MVC）码率控制的问题,提出了一种基于相关性分析的多视点视频编码码率控制算法。该算法的核心是先根据视差预测和运动预测的结构关系,将所有图像分成6种类型的编码帧,并改进二项式率失真模型,然后根据多视点视频相关性分析在各个视点之间进行合理的码率分配,将码率控制分成4层结构进行多视点视频编码的码率控制。其中,帧层码率控制考虑分层B帧等因素分配码率,基本单元层码率控制根据宏块的内容复杂度采用不同的量化参数。实验结果表明该码率控制算法实际码率与目标码率平均误差能控制0．6％。     

H.264视频标准中码率控制算法的改进

码率控制是视频压缩编码技术的一个重要部分。在许多应用中,视频序列都要求在恒定比特率的信道中传输,而压缩后的视频序列中的数据量通常是变化的,因此,需要通过码率控制技术来解决。对JVT-G012提案中的码率控制技术进行了深入详细的探讨,分析了此算法的不足,在此基础上进行了相应的改进,并通过实验进行了验证。     

基于双模预测的精确码率控制

精确的码率控制是进行高效视频编码与传输的关键。针对现有码率控制技术的不足,提出了在视频编码中采用两个率失真模型进行码率预测的思想以提高码率控制的精度。对H.264的G012码率控制框架进行改进,给出一种基于双模预测的自适应码率控制方法。实验仿真结果显示,与传统的单模码率控制方法相比,基于双模预测的码率控制算法能保证在不影响编码质量的前提下有效地提高码率控制的精度。     

优化的H.264/AVC码率控制算法

由于通信信道带宽有限,有必要对视频编码的输出码率进行控制。基于视频编码标准H.264采用的码率控制算法,在初始QP值的设定以及宏块层码率控制方面提出了改进。在初始QP值的计算上,提出了利用基于bpp、熵和梯度的图像复杂度对初始QP值进行估计的方法。另外利用时间上的预测信息和空间上的MAD梯度信息在宏块层对MAD预测进行了改进,能更有效地实现对码率的精确控制。实验结果表明,与H.264标准参考软件JM11.0中的算法相比,改进后的算法比测试序列在峰值信噪比（PSNR）上得到了提高,同时能更接近目标比特。     

面向视频播放场景的屏幕编码码率控制方法

针对屏幕中同时出现视频和文字图片时现有码率控制方法的局限性,提出一种新的码率控制方法。以视频缓存检验器和恒定码率因子控制模式为基础,通过视频窗口检测算法将屏幕内容划分为视频区域和非视频区域,并对不同的区域采取不同的码率控制算法。结合视频区域识别算法,新的码率控制方法分别对帧层和宏块层采用如下方法实现优化:对于帧层,若当前帧为P帧且在I帧周围一定范围内,则该帧通过采用P_SKIP模式降低非视频区域的帧率以补偿I帧的整体质量,提高屏幕视频序列的整体视觉效果;对于宏块层,则根据当前宏块所处区域(视频区域或非视频区域)对宏块量化参数及其波动范围作一定调整。实验结果表明,与x264原有的VBV+CRF模式相比,新的码率控制方法获得的主观评价评分要高40%。     

一种视频编解码技术码率控制算法的改进

H.264标准是最新的视频编码国际标准。与以前的视频压缩标准相比,H.264标准的编码可以实现高质量、低比特率的编码效果。但它的码率控制算法JVT-G017在帧级码率控制上存在不足,平均分配目标比特,线性预测目标平均绝对误差值(MAD),这导致了计算复杂度大和峰值信噪比低。对此,在JVT-G017算法基础上,对其画面组(GOP)层、帧层和基本单元层码率控制算法进行了优化改进,改进了分配目标比特数、初始量化参数(QP)和平均绝对误差值的计算方法。实验结果表明,与JVT-H017算法相比,改进算法可以更精确地分配目标比特和控制码率,并能获得较高的峰值信噪比(PSNR)。     

SVC在无线信道传输中的非均衡差错保护

针对H.264的可伸缩视频编码扩展标准(SVC)在噪声信道中的传输,采用低密度奇偶校验码(LDPC)提出一种非均衡差错保护的方案。在所提的方案中,根据时间、分辨率和质量把原视频序列按重要性分成不同的层。由于不同层的数据对错误的敏感性不同,对其进行不同码率的LDPC信道编码,实现非均衡差错保护。根据视频流中每一帧不同层的PSNR增量不同,和不同信道码率下正确解码的概率不同,反复计算每一帧所有码率组合的PSNR增量值并找出最大组,从而进行信道编码并传输。实验表明,在相同的平均码率条件下,提出的方案相比其他方案的PSNR值增加了2.8 dB,更适合无线信道的传输。