[發明專利]HEVC中屏幕內容編碼的碼率控制方法

有效

• 申請號: 201410369826.5
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104104951B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 孫松林;郭耀耀;陳娜;劉瑋
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04N19/147
• 分類號: H04N19/147;H04N19/149;H04N19/87;H04N19/57
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及多媒體通信技術領域，具體地，涉及一種HEVC(High Efficiency Video Coding)屏幕內容編碼的碼率控制方法。

背景技術

HEVC編碼標準在H.264/AVC high profile的基礎上，壓縮效率提高一倍，是一種先進的視頻編解碼標準。然而由于當前信道本身的有效網絡帶寬有限并且實時變化，高清視頻在無線環境下的傳輸仍然充滿挑戰。因此，在有限的帶寬內合理分配資源使得目前的視頻質量達到最優是當前研究的一個熱點和難點。

碼率控制是解決上述問題的一個關鍵手段。它能夠將當前信道的狀態反饋給編碼器，使得編碼器更加合理的分配碼率，從而優化視頻的質量。碼率控制分為比特分配和比特控制。在比特分配部分中，采用分層架構，分為GOP層、幀層和基本單元層；在比特控制部分中，通過調整編碼參數使得最后消耗的比特盡量接近預分配的比特。

在目前HEVC標準中，采用的是R-λ模型來進行碼率控制，該模型表示如下：

λ＝α·bpp^β，

其中，bpp是當前視頻序列中每個像素能夠分配到的比特，由當前視頻的分辨率和當前信道的帶寬以及視頻的幀率決定，α和β是R-λ模型中的編碼參數，在視頻序列開始編碼時進行初始化，它們的值由視頻序列的內容決定并且在編碼過程中進行迭代更新。由于自然序列變化比較平緩，因此利用該R-λ模型能夠快速迭代并收斂，也就是說，該R-λ模型在自然序列中能夠非常精準地控制碼率。但在屏幕內容序列中，經常出現前后兩幀完全一樣或者差別巨大的情況，這與自然序列特性存在比較大的差別，屏幕內容序列與自然序列編碼復雜度分析的比較情況如圖1所示，從圖1中可以看出，FourPeople這個序列是自然序列，每一幀相對于前一幀SAD值的變化比較平和，而SlideShow則是屏幕內容序列，SAD值的變化比較劇烈。屏幕內容序列變化比較劇烈的特性使得當前的碼率分配和比特控制策略不再適用。

發明內容

本發明提出一種HEVC屏幕內容編碼的碼率控制方法，從而能夠在充分利用帶寬的前提下提高視頻的質量。

本發明提出的一種HEVC中屏幕內容編碼的碼率控制方法包括以下步驟：

步驟1：初始化編碼參數并建立滑動窗口；

步驟2：為所述滑動窗口分配相應的比特，并且在所述滑動窗口內對于視頻序列進行運動估計，得到視頻序列中的每一幀圖像相對于前一幀圖像的復雜度變化；

步驟3：根據得到的每一幀的復雜度在滑動窗口內對于當前幀進行比特分配；

步驟4：判斷當前幀是否為場景切換幀，如是，則對當前幀及其后續幀進行比特處理；

步驟5：判斷當前幀是否為最后一幀，如否，則更新所述滑動窗口內的比特數目和編碼參數，然后返回步驟3，對于下一幀繼續進行編碼，如是，則結束當前視頻的編碼過程，編碼完成。

本發明能夠對于屏幕內容序列進行有針對性的碼率控制，從而有效地降低了碼率控制誤差，提升了編碼效率。

附圖說明

圖1是HEVC中自然序列和屏幕內容序列編碼復雜度分析的比較示意圖；

圖2是本發明HEVC中屏幕內容編碼的碼率控制方法原理框圖。

圖3是本發明HEVC中屏幕內容編碼的碼率控制方法的流程圖。

具體實施方式

本發明提出一種HEVC屏幕內容編碼的碼率控制方法，在該方法中，首先初始化編碼參數并建立滑動窗口，在滑動窗口內對視頻序列進行菱形模板的快速運動估計，通過運動估計得到每一幀圖像相對于前一幀的復雜度變化；根據每一幀的復雜度按照比例在滑動窗口內對當前幀進行比特分配；然后根據當前幀的不同類型，進行不同的編碼處理。

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。

圖2是本發明HEVC中屏幕內容編碼的碼率控制方法原理框圖，圖3是本發明HEVC中屏幕內容編碼的碼率控制方法的流程圖，如圖2和圖3所示，所述HEVC中屏幕內容編碼的碼率控制方法包括以下步驟：

步驟1：初始化編碼參數并建立滑動窗口；

在本發明一實施例中，利用R-λ模型進行碼率控制，所述編碼參數至少包括R-λ模型所涉及的編碼參數和本發明中增加的一些機制中的參數，比如滑動窗口的長度，補償窗口的長度，補償窗口中每一幀的補償權重值以及用于場景切換幀的判斷閾值等參數；另外，為了滿足實時性的要求，在本發明一實施例中，當前滑動窗口的長度設置為8。