[發明專利]一種基于權重窗口模型的H.264/AVC宏塊級碼率控制算法

有效

• 申請號: 201110232053.2
• 申請日: 2011-08-15
• 公開（公告）號: CN102271248A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 范益波;鐘慧波;沈沙;趙晉;劉家良;曾曉洋
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H04N7/24
• 分類號: H04N7/24
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

1.一種基于權重窗口模型的QP計算模和MAD預測模型，其特征在于，由當前宏塊和其周圍的8個宏塊組成一個3x3的窗口；同樣，對于前一幀，與當前宏塊相同位置的宏塊和它周圍的8個宏塊組成一個3x3的窗口；設MB0～MB8依次分別代表在當前編碼幀的當前宏塊，以及該當前宏塊的左邊，右邊，上邊，下邊，左上，右上，左下，右下位置的宏塊；

QP計算模型如下式所示：

???????(3)

其中：

???????(4)

?????????(5)

??????????????????????????(6)

為當前宏塊的QP值，α_k和β_k是權重參數，其取值與其所在的位置有關，Wc和Wp分別表示在當前幀和前一幀中的窗口，0~8對應的是MB0~MB8宏塊位置，表示當前幀的窗口中相應k位置宏塊的QP，k為0~8的整數，表示前一幀窗口中相應k位置宏塊的QP；表示當前幀的窗口中相應k位置宏塊的MAD，表示前一幀窗口中相應k位置宏塊的MAD；表示當前宏塊編碼所用比特數，表示前一幀窗口中相應k位置宏塊編碼所用比特數；權重參數取值如下：

，????????????????????????(7)

MAD的預測模型如下式所示：

?(8)

其中M_P的計算方法為：

???????????????????????????(9)

在上述兩式中表示當前宏塊的MAD預測值，其中和代表值和上述一致，γ_l?和β_k為MAD計算時所用到的權重，其中β_k由（7）給出，γ_l取值如下所示：

???????????????????????????????????????????(10)。

2.一種基于如權利要求1所述的QP計算模和MAD預測模型的H.264/AVC宏塊級碼率控制算法，其特征在于具體步驟為：

對于GOP（畫面組）中的第一個I幀和P幀，采用參考軟件中的算法計算得到初始QP，設是前一幀的所有宏塊MAD的平均值，是當前幀前一個宏塊的QP值；根據預測得到的MAD值和當前幀所有已編碼宏塊的平均MAD值來得到比特分數，具體如下式所示：

??????????????????????(11)

其中和?分別表示當前宏塊的目標比特數和當前幀的剩余比特數，?表示當前幀中所有已編碼宏塊的平均MAD值，表示當前幀剩余的未編碼的宏塊數目；通過減去已編碼宏塊所用比特數來更新；

如果當前宏塊為當前幀的第一個宏塊，那么當前宏塊的QP設為，對于當前幀的其它宏塊，QP的計算方法為：如果當前幀的剩余比特數為負值，則當前QP直接設為+1，否則，先給當前宏塊分配比特數，然后通過權利要求1中的QP計算模型得到QP，并且，?QP首先由下式來限定：

????????(12)

為了保證圖像的平滑性，QP進一步由下式來限定：

??????????????????(13)

最后，QP需要滿足H.264/AVC的規定，即限定在1～51內：

????????????????????????????(14)

在完成一個宏塊的編碼后，記錄編碼信息，包括：實際MAD，?實際所用的QP，?實際編碼所用的比特數，更新剩余比特數。