H.264码率控制算法分析

首先对固定码率控制和可变码率控制进行了介绍,然后结合H.264/AVC对码率控制的特殊要求,对目前有代表性的H.264码率控制算法进行了综合评述,指出其优缺点.     

H．264的码率控制策略

本文详细讨论了H．264编码标准的码率控制结构，与MPEG-2的TM5模型进行了比较：并对JVT-G012提出的流量往返控制模型进行了探讨；最后对H264码率控制提出了一些改进意见。     

MPEG-2到H．264转码码率控制方案

本文以MPEG-2到H．264转码为基础,介绍了一种转码中的码率控制算法。     

一种有效的H.264码率控制跳帧算法

码率控制是视频压缩编码中的一个重要部分.在很多的应用中,视频序列都要求在恒定比特率的信道中传输.然而,压缩视频序列中的信息量却是可变的.因此,码率控制显得极其重要.码率控制在通过调整编码参数来防止缓冲器的上溢和下溢的同时,通过保持缓冲器的较高使用量来使图像质量得到最优化.跳帧策略是码率控制算法中防止缓冲器上溢的手段,有效的跳帧算法可以保护图像序列中的重要细节,优化图像质量.     

基于H.264码率控制算法的优化

在给定的比特流的条件下,编解码器采用码率控制可以获得高质量和高平滑的视频。因此码率控制广泛应用在视频压缩与传输过程中,起着重要作用。本文基于最新的视频编码标准H.264提出一种改进的码率控制算法--关于MAD(mean absolute differences)在计算QP(量化参数)上的改进.MAD在二次失真模型中用于计算QP,取得了很好的信噪比、压缩比和码流的稳定性。本文在像素差值计算后加入Hadamard计算即SATD(sum absolute of transform differences),采用SATD来代替MAD在二次失真模型中计算量化参数。实验结果表明:与JM18.0原算法比较,视频输出序列的亮度峰值信噪比(PSNR)提高了0.2 dB左右,取得更好的码率控制效果,便于接收端获得更加稳定的压缩视频流。     

基于H．264码率控制技术的模型参数更新算法

为了获得精确的模型参数，文章从率点选择和模型参数估计两个方面对H．264中的码率控制算法加以改进。利用帧内宏块间的时空相关性以及使用一种基于曼哈顿距离和改进的二维滑动窗口机制的率点选择策略；利用率点对模型参数估计的影响强弱，使用一种加权的线性回归模型参数估计算法。大量实验结果表明：改进的算法实现了模型参数的预测精确，提高了率失真优化性能。     

基于H．264的宏块级码率控制算法

基于H．264码率控制算法的研究,考虑到图像中各宏块之间的差异,提出了宏块级的码率控制算法。实验结果表明,与JVT-G012提案相比,该方法在准确控制码率的同时,图像的视觉质量也有一定的提高。     

H.264码率控制算法研究

针对JVT-G012的基本单元层码率控制中复杂度的估计部分没有充分利用已编码帧的时空相关性的缺点,使用新的模型将当前帧已编码的基本单元MAD值引入到原有MAD模型中进行复杂度估计,充分利用已编码帧的时空相关性,使复杂度的估计更准确.实验结果表明,该改进模型PSNR提高0.01~0.08dB,视频图像质量更好,编码时间也有不同程度的下降,实时性提高,编码生成的Bits数降低,节省传输带宽.     

H.264/AVC帧层码率控制算法的改进

为了提高码率控制在视频编码中的性能,本文提出了一种新的帧层R-Q码率控制算法模型。该模型直接通过H.264码率进行量化控制,但没有考虑复杂度测量估计,从一定程度上提高了码率控制的准确性。通过大量的理论推导与实验验证,提出的模型明显提高了峰值信噪比(P S N R),提高了图像的质量。     

基于H.264标准的码率控制改进算法

本文利用视频编码的线性码率控制(RC)算法(Rho-Domain算法)对原有的H.264标准中的RC算法进行了改进.首先,对于视频序列中的Ⅰ帧图像,使用Rho-domain算法进行码率控制.由于该算法基于本帧的图像内容,所以能够及时地对Ⅰ帧进行精确的码率调整;其次,使用了新的关于P帧的比特分配原则,根据GOP中的位置来分配P帧的比特数;最后,对模型的估算方法作了改进,使模型参数的计算更为精确.实验结果表明,改进后的算法能更加有效准确的控制编码序列的码率.     

一种适合硬件实现的H.264/AVC宏块级码率控制算法

主要针对H.264/AVC编码器硬件实现时的特点,提出了一种适合硬件实现的高效码率控制方案。为了提高数据处理效率,硬件编码器通常采用Zigzag宏块编码顺序和宏块级流水结构,两者结合会产生复杂的数据依赖关系。在数据依赖存在的条件下,提出了利用时域和空域相关性预测帧级和宏块级平均绝对误差(MAD),提高预测精度获取合适的量化参数。实验结果显示与G012算法相比,该算法提高了MAD预测精度,平均PSNR提高了0.12 dB,解决了硬件实现时的数据依赖问题。     

一种面向H.264/AVC的码率控制算法

码率控制是视频编码中非常重要的技术之一,任何标准离开码率控制其应用都会受到限制.H.264/AVC是目前最新的视频编码标准,本文根据H.264/AVC编码标准的特性及其HRD部分对码率控制的要求,提出了一种新的适合H.264/AVC的码率控制算法,该算法实现了率失真优化与码率控制的结合,使得在达到码率控制的同时也能保证较高的编码效率,同时在码率控制的过程中根据HRD缓冲区状态进行位分配调整,保证了编解码缓冲区既不上溢又不下溢.该算法作为技术提案已被H.264/AVC接受,并集成到H.264/AVC的校验模型软件中.     

H．264／AVC率失真优化（RDO）策略研究

本文对H.264/AVC中所运用的率失真优化策略进行了深入研究。首先介绍了率失真理论及率失真优化模型,然后参照JM 8.4代码详细分析了H.264/AVC各模块的代价函数,并重点研究了其编码过程中率失真代价函数的运用策略。最后通过对JM 8.4代码的测试,得出率失真优化的性能,并对其优缺点进行了分析,提出进一步改进和优化的方向。     

基于H.264/AVC的自适应宏块编码算法研究

论文提出基于宏块类型空域预测的自适应宏块编码算法,并在H.264/AVC验证模型JM7.6上实现了所提出的自适应算法。大量的实验表明,论文提出的自适应算法不仅大大提高了图像编码的速度,而且图像编码质量和压缩效率基本不受影响,缓解了率失真优化算法的缺陷,极大地提高了编码器的工作效率。     

H.264 CABAC加速器的设计

H.264主要档次采用的CABAC熵编码技术在提高视频压缩比率的同时,严重增加了编/解码的计算复杂度,嵌入式系统由于其低成本低功耗的要求,需要专用硬件加速器来进行CABAC编/解码。设计了一个高性能H.264 CABAC硬件加速器,该加速器可配置为编码或解码模式,高效地实现CABAC编/解码操作。通过性能评估实验,在220 MHz时钟频率下,该加速器能够实现平均147 Mbps(1.5 cycle/bit)的编码速度和220 Mbps(1 cycle/bit)的解码速度。与软件实现相比,加速器获得50倍以上的性能提升。     

H.264解码器中一种新颖的去块效应滤波器设计

在此完成了H.264/AVC解码器中高效低功耗的去块效应滤波器设计.该设计采用5阶流水线技术,配合混合边界滤波顺序与打乱次序的存储数据更新机制,解决了数据与结构冒险问题,因此获得了正常流水线操作中的0延迟,使得基于流水线的设计架构得到最大程度的实现,同时提高了系统吞吐量并降低了功耗.该设计在FPGA芯片上验证的工作频率上限大约为200 MHz,吞吐量为滤波单个宏块需要198个时钟周期.使用0.18μmCMOS工艺,Synopsys Co.的DC工具对滤波器模块进行综合,结果为时序收敛,功耗约为2μW.仿真结果显示,可以对QCIF标准的视频(60 f/s)进行实时环路滤波,该环路滤波器可以用于H.264/Avc实时解码器中.     

一种基于H.264/AVC的高效块匹配搜索算法

本文针对H.264/AVC的编码特点,提出了一种利用时空域运动相关性的快速块匹配搜索算法.该算法充分利用了视频序列的运动程度与宏块编码模式间的关联特性以及运动矢量的统计特征,明显减少了运动估计的搜索复杂度.实验表明,本文方法的搜索速度分别比FS和DS算法平均提高了77.96%和32.19%;重建图像的PSNR比DS算法平均提高了0.06dB,更接近FS算法的编码质量.     

H.264/AVC亮度插值算法优化以及电路实现

提出了一种H.264/AVC亮度数据插值的统一计算流程.并给出其硬件电路结构.该电路包括并行运算单元、外存访问接口、本地存储体以及流水线等.该电路只需要以5.7 MHz的工作频率就可以完成30f/s(帧/秒)的CIF格式视频流的亮度插值运算,是纯软件实现亮度插值算法速度的26倍.该解码器已在UMC 0.18 μm工艺下流片并通过测试,其中亮度差值电路面积为35k门.     

一种基于块纹理特性的H.264/AVC帧内预测算法

H.264/AVC视频编码在空域上从多个方向进行多种模式的帧内预测,并使用率失真优化(RDO)算法选择最佳模式,使其算法复杂度很高,无法满足实时视频的需求.为此,提出一种快速预测算法,利用宏块在一定方向上的像素差分和对宏块是否有明显纹理及纹理方向进行有效预判,并根据预判结果对块类型和预测模式进行选择,避免对各块进行所有模式的计算,从而有效地降低了复杂度.实验结果表明本算法在峰值信噪比(PSNR)和码率变化极小的情况下,编码速度有显著提高.