MPEG视频编码中的码率控制原理及算法

对视频码流的特点、码率控制的目的、码率控制的关键因素、CBR虚拟缓冲器限制等问题进行了详细分析，同时介绍了MPEG-4校验模型所推荐的码率控制算法。     

视频编码线性码率控制模型

为提高视频编码码率控制的性能,通过理论推导及实验验证提出了一种新的视频编码 码率控制模型。通过该模型,编码器可以直接确定量化参数(Quantization Parameter, QP) ,而不必计算量化步长(Quantization Step, Qstep),进而避免了由Qstep 确定QP 过程中的舍入误差,提高了码率控制的准确性。实验结果表明,与H.264/ AVC采用的码率控制方法相比,提出的模型可使跳帧发生的概率更低,恢复视频的质量更稳 定,实际码率与目标码率之间的偏差更小,同时,还能获得更高的峰值信噪比。     

ATM网中可变比特率小波视频编码和码率控制

本文提出了小波视频编码系统及其码率控制的新方法。对原始图像序列进行时间、水平和垂直三维小波分解,并采用改进的等级树集合分区的算法对小波系数进行量化。     

视频复杂度自适应的H.264基本单元层码率控制方法

为了提高JVT-H017码率控制提案中的基本单元层比特数分配方法在视频序列复杂度较高时分配的准确度,提出了一种视频复杂度自适应的基本单元层码率控制方法。利用DMAD参数来判断视频场景的复杂度,对JVT-H017的比特数分配方法进行了改进;同时提出了一种基本单元层编码的理想情况,并以此理想情况下的比特数消耗情况来对基本单元的比特数进行修正。仿真结果表明,该方法有效地提高了视频编码的峰值信噪比(PSNR),最大可提高0.49 dB,并且输出码率更接近预定编码码率。     

一种基于视频内容特征的LCU层码率控制算法

针对高效率视频编码LCU层码率控制方案对目标 比特分配不合理,图像复杂度综合 因子考虑不全导致率失真性能损失较大的问题,提出了一种基于视频内容特征的LCU层码 率控制算法。通过Scharr算子和Hadamard变换分别检测编码区域的纹理复杂度和能量分 布;对纹理复杂度因子和能量占比因子进行联合加权,构建了一种新的权重计算公式,用于 LCU层目标比特的优化分配,并进行模型参数的调整。实验结果表明,本文算法在低延迟B 配置和P配置下,与动态调整码率控制算法相比,比特率相对误差平均下降了0.011%和0.010%,率失真性能平均提高了2.5%。     

自适应视频编码码率控制策略的研究

提出了一种基于DCT系数的自适应视频编码码率控制策略,该策略能有效地减少、避免缓存器出现上、下溢的情况,使输出码率趋于稳定。并且在视频图像质量没有明显失真的前提下,改进了计算复杂度,提高了重建图像的信噪比。     

考虑内容复杂度的HEVC帧层码率控制优化

为了克服高效视频编码(High Efficiency Video Coding,HEVC)的R-λ模型速率控制算法现使用的比特分配策略缺乏对图像内容的复杂性的参考的问题,提高标准码率控制算法的码率控制精度和编码器率失真性能,提出一种基于新的R-λ模型的帧层码率控制算法。首先引入一种新的图像复杂度的表示方法,改进帧层比特分配,然后采用重新计算的目标比特参与率失真模型参数更新,以提高参数精度,改善编码器率失真性能。实验结果显示,在恒定比特率的情况下,与参考算法相比,该算法的实际输出码率更接近目标码率,较标准算法相比峰值信噪比平均提高0.681 7 dB。在低延时的测试环境下,算法的BD-Rate值为-3.2%,率失真性能较好;对于具有更复杂纹理的视频,优化效果尤为明显,并且视频的编码质量得到显著提高。     

视频编码新技术12题 第四讲 视频编码控制与实现（上）

本文首先介绍了视频编码中的速率、质量和复杂度的关系，在此基础上着重引出了几种码率控制机制；然后介绍了分布式视频编码的概念和技术；最后介绍了视频编码的实现，包括软件实现、ASIC实现和高速DSP实现。     

ATM网中可变比特率小波视频编码和码率控制

本文提出了小波视频编码系统及其码率控制的新方法。对原始图像序列进行时间、水平和垂直三维小波分解,并采用改进的等级树集合分区的算法对小波系数进行量化。在图像组级上对该编码器进行码率控制,使其输出码流遵循漏桶控制器的参数,并对不同大小的漏桶缓冲器进行了讨论。仿真实验证明了该编码系统及其码率控制方法的有效性。     

基于图像特征的视频编码码率控制策略

根据缓存器的状态和信道速率，为待编码帧在图像层上预分配目的编码比特数，并使用小波变换系数来表征图像特性，继而为帧内每一具体宏块选定量化因子，提出了基于图像特征的码率控制策略。仿真结果表明，该码率控制策略能有效地避免缓存器出现上、下溢的情况，并使输出码率趋于稳定。     

视频节目复用情况下的一种码率控制方法

针对图像通信中多路节目复用的情况，采用联合码率控制的方法，通过参量反映图像的统计特性，进而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。     

一种新的视频编码二次率失真模型及其性能分析

基于对视频编码比特率与内容复杂度之间关系的研究,该文提出了一种新的视频编码二次率失真模型。该模型保留泰勒级数中的常数项,并通过合理引入内容复杂度,提高了描述实际信源率失真特性的准确性。大量实验分析表明该模型具有良好的性能,可广泛应用于各种速率控制算法以及其他使用率失真模型的场合,以提高视频编码器的率失真性能。     

一种基于片层的MPEG-2视频编码速率控制方法

本文针对TM5速率控制模型存在图象质量上下不均衡的问题,提出了一种基于片层的速率控制方法,具体给出了算法模型,并与TM5进行了算法仿真结果比较.本文的方法在一定程度上改善了图象内下部的质量,进一步提高了图象的整体质量.     

Novel Rate Control Scheme for Low Delay Video Coding of HEVC

In this paper, a novel rate control scheme for low delay video coding of High Efficiency Video Coding (HEVC) is proposed. The proposed scheme is developed by considering a new temporal prediction structure of HEVC. In the proposed scheme, the relationship between bit rate and quantization step is exploited firstly to formulate an accurate quadratic rate‐quantization (R‐Q) model. Secondly, a method of determining the quantization parameters (QPs) for the first frames within a group of pictures is proposed. Thirdly, an accurate frame‐level bit allocation method is proposed for HEVC. Finally, based on the proposed R‐Q model and the target bit allocated for the frame, the QPs are predicted for coding tree units by using rate‐distortion (R‐D) optimization. We compare our scheme against that of three other state‐of‐the‐art rate control schemes. Experimental results show that the proposed rate control scheme can increase the Bjøntegaard delta peak signal‐to‐noise ratio by 0.65 dB and 0.09 dB on average compared with the JCTVC‐I0094 and JCTVC‐M0036 schemes, respectively, both of which have been implemented in an HEVC test model encoder; furthermore, the proposed scheme achieves a similar R‐D performance to Wang's scheme, as well as obtaining the smallest bit rate mismatch error of all the schemes.     

基于物体的编码方法中的多物体速率控制

Ｍ Ｐ Ｅ Ｇ４［１～３］中提出了 Ｖ Ｏ（ Ｖｉｄｅｏ Ｏｂｊｅｃｔ）的概念,产生了多物体速率控制的问题。对于某一个 Ｖ Ｏ,在给定的固定速率限制下在各帧间分配数码率的建议算法在 Ｍ Ｐ Ｅ Ｇ４ 草案中已经提出。但是到目前为止,给定总带宽、在多个 Ｖ Ｏ 间合理分配数码率的算法,在 Ｍ Ｐ Ｅ Ｇ４ 草案中还是空白。本文提出了一种“等失真公平”分配算法来解决多物体间的数码率分配问题。     

一种低复杂度的HEVC码率控制算法

针对HEVC视频编码中帧层比特分配和率失真模型参数自适应更新,提出了一种改进的码率控制算法.该算法引入牛顿法来自适应更新率失真模型的参数;同时提出一种帧层复杂度度量方法,利用图像自身的内容特性来调整帧层比特分配;最后在编码过程中选择合适的量化参数.实验结果表明:与参考算法比较,该算法能大大降低计算复杂度,同时保持良好的码率控制性能,对含有场景突变的视频改进效果尤为明显.     

基于AVS+实时编码的多核并行视频编码算法

面向3D高清的国家广电行业标准AVS+较大地提高了编码效率,但也增加了编码复杂度,并行编码技术是解决高复杂度编码器的有效方法。该文改变了传统视频编码的反馈环,提出一种新的视频并行编码框架,有效地实现了编码的并行化;并将该框架应用于AVS+实时编码器中,实现了一种基于AVS+实时编码的并行算法。实验结果表明,该算法充分发挥多核处理器的运算能力,在编码性能损失极小,编码延迟可控的条件下极大地提高了视频编码速率。     

基于块差值的半脆弱可逆视频认证方法

针对半脆弱可逆视频认证问题,提出一种基于块差值直方图调整的半脆弱可逆视频认证方法.在H.264帧内预测后重构的I帧Y分量中,通过预测残差对图像块分类.根据人眼视觉模型,在纹理复杂的区域嵌入比纹理平滑区域更多的水印.在接收端使用K-means对各块的差值进行聚类,自适应判断块差值所属区间,实现高准确率的水印提取.通过空间和时间认证之后,通过嵌入算法的逆操作实现无损视频还原.实验结果表明:提出算法具有良好的视觉效果,能够抵抗常规图像处理和噪声攻击,并实现对恶意篡改区域定位功能.     

Hop-by-hop Content Distribution with Network Coding in Multihop Wireless Networks

The predominant use of today's networks is content access and distribution. Network Coding (NC) is an innovative technique that has potential to improve the efficiency of multicast content distribution over multihop Wireless Mesh Networks (WMNs) by allowing intermediate Forwarding Nodes (FNs) to encode and then forward data packets. Practical protocols are needed to realize the benefits of the NC technique. However, the existing NC-based multicast protocols cannot accurately determine the minimum number of coded packets that a FN should send in order to ensure successful data delivery to the destinations, so that many redundant packets are injected into the network, leading to performance degradation. In this paper, we propose HopCaster, a novel reliable multicast protocol that incorporates network coding with hop-by-hop transport. HopCaster completely eliminates the need for estimating the number of coded packets to be transmitted by a FN, and avoids redundant packet transmissions. It also effectively addresses the challenges of heterogeneous multicast receivers. Moreover, a cross-layer multicast rate adaptation mechanism is proposed, which enables HopCaster to optimize multicast throughput by dynamically adjusting wireless transmission rate based on the changes in the receiver population and channel conditions during the course of multicasting a coded data chunk. Our evaluations show that HopCaster significantly outperforms the existing NC-based multicast protocols.