[發明專利]視頻轉碼的幀級碼率控制方法及轉碼器

有效

• 申請號: 201010205384.2
• 申請日: 2010-06-11
• 公開（公告）號: CN101888542A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 王智
• 申請（專利權）人: 北京數碼視訊科技股份有限公司
• 主分類號: H04N7/24
• 分類號: H04N7/24;H04N7/26
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明

技術領域

本發明涉及一種視頻轉碼的幀級碼率控制方法及轉碼器。

背景技術

隨著人們生活水平的日益提高，對電視節目的種類的需求伴隨著提高。對數字電視供應商、運營商來說，如何能夠在有限的帶寬限制范圍內，提供更多種類的節目，實為大勢所趨。而如果通過衛星電視傳播信號，帶寬就更加緊迫，視頻碼率壓縮尤其可貴。

對已編碼節目進行碼率壓縮，屬于轉碼中的一種處理方法，稱為降碼率轉碼。傳統的方案是用解碼器和編碼器級聯，這種方式硬件復雜度太高，不實用。另外一種方案是繼續使用已編碼節目的運動矢量和宏塊類型，只進行部分解碼和部分編碼。這種方案省掉了視頻編碼中最耗時的運動估計和宏塊類型選擇等模塊，以及解碼中的運動補償等模塊，大大降低了計算復雜度，稱為快速轉碼算法。

碼率控制是降碼率轉碼中的重要組成部分，通過改變視頻圖像的編碼比特數來控制輸出碼率，來滿足傳輸通道的要求。經典的碼率控制算法主要有：H.261的RM8(Reference?Model?8)，MPEG-2中的TM5(Test?Model?5)，H.263中的TMN8(Test?Model?Near-term8)，MPEG-4中的VM8(Verification?Model?8)和H.264的JM10.1。這些傳統率控算法是建立在視頻相鄰幀高度相似的基礎上的，用前面幀計算獲取二次模型參數預測當前幀。如果發生場景切換或者變化，此類二次模型就不能準確反映當前幀的率失真情況，實際產生的幀級比特數和目標比特數就會產生很大的偏差，進而導致碼率控制的不精確，會引起圖像質量的波動。

針對相關技術中難以準確控制輸出碼率，進而導致圖像質量不穩定的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

針對難以準確控制輸出碼率，進而導致圖像質量不穩定的問題而提出本發明，為此，本發明的主要目的在于提供一種視頻轉碼的幀級碼率控制方法及轉碼器，以解決上述問題。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種視頻轉碼的幀級碼率控制方法。

根據本發明的視頻轉碼的幀級碼率控制方法包括：轉碼器對編碼視頻數據流進行解碼；轉碼器獲取解碼后視頻數據流中的幀信息，并根據幀信息建立率失真模型；轉碼器根據率失真模型對所述視頻數據流進行編碼。

進一步地，轉碼器獲取編碼后視頻數據流中的幀信息包括：轉碼器獲取幀信息的源幀總比特數T0、源平均量化級Q0、源幀的零系數在總系數中所占的比例ρ0，根據幀信息建立率失真模型包括：根據幀信息的源幀總比特數T0、源平均量化級Q0、源幀的零系數在總系數中所占的比例ρ0建立率失真模型。

進一步地，轉碼器獲取源平均量化級Q0之后，上述方法還包括：對源幀做n次量化，得到平均量化級Qi；計算量化級為平均編碼量化級Qi時的幀的預測比特數Ti；根據平均量化級Qi和預測比特數Ti計算幀的目標比特數T_frame；根據目標比特數T_frame得到率失真模型。

進一步地，根據目標比特數T_frame得到率失真模型包括：在目標比特數T_frame兩側取兩個點；根據兩個點得到幀的率失真模型常數a1和a2；根據率失真模型常數a1和a2得到率失真模型。

進一步地，通過以下公式根據率失真模型常數a1和a2得到率失真模型：R(q)＝a1×q-1+a2×q-2，其中，q表示量化級或者量化因子，R(q)表示碼率曲線。

進一步地，預測比特數Ti通過以下方式來得到：統計平均量化級為Qi時，當前幀的零系數在總系數中所占的比例ρi；根據采樣點(ρi，Qi)計算幀的ρ域線性關系比例系數θ；采用以下公式計算預測比特數Ti：Ti＝θ(1-ρi)，其中，0≤i≤n，i表示n次量化中的第i次，ρi是第i次量化后計算出的參數。

進一步地，比例常數θ通過以下方式來得到：θ＝T0/(1-ρ0)。

進一步地，以幀的解碼平均量化比a(i)作為步長，對源幀做n次量化，其中，采用以下公式得到平均量化級Qi：Qi＝Qi-1+a(i)，其中，1≤i≤n+1，0≤a(i)≤31，Qi∈[1，31]。

為了實現上述目的，根據本發明的另一方面，提供了一種轉碼器。該轉碼器包括：解碼模塊，用于對編碼視頻數據流進行解碼；建立模塊，用于獲取解碼后視頻數據流中的幀信息，并根據幀信息建立率失真模型；編碼模塊，用于根據率失真模型進行編碼。