[發(fā)明專利]一種利用幀間預(yù)測特性優(yōu)化碼率控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910445477.3
• 申請(qǐng)日: 2019-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN112004083B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張傳兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京君正集成電路股份有限公司
• 主分類號(hào): H04N19/124
• 分類號(hào): H04N19/124;H04N19/184
• 代理公司: 北京智為時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11498
• 代理人: 王加嶺;楊靜

本發(fā)明提供了一種利用幀間預(yù)測特性優(yōu)化碼率控制方法，所述方法包括：(1)記錄編碼信息，記錄編碼完成的每一幀的編碼信息；(2)采用前一幀作為參考幀，用前一幀作為幀間預(yù)測的參考幀，且前一幀的質(zhì)量由前一幀的量化參數(shù)(qp)決定；(3)利用幀間預(yù)測特性采取對(duì)至少連續(xù)三幀的量化參數(shù)(qp)進(jìn)行排序，對(duì)其中碼率控制的量化參數(shù)(qp)的排序合法性規(guī)定為從大到小排序?yàn)椴缓戏ǖ模渌呐判驗(yàn)楹戏ǖ模?4)選取步驟(3)中的排序?yàn)楹戏ǖ倪M(jìn)行編碼。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視頻編碼技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用幀間預(yù)測特性優(yōu) 化碼率控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

當(dāng)今社會(huì)是一個(gè)高度數(shù)字化的社會(huì)，視頻編碼技術(shù)已被廣泛應(yīng)用到 很多領(lǐng)域，例如有線電視、數(shù)字廣播、視頻會(huì)議等。在應(yīng)用過程中，必 須使計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理與視頻信息的處理以及網(wǎng)絡(luò)的傳輸相配合，而且 要保證視聽質(zhì)量達(dá)到人們一般水平的可接受范圍。為了節(jié)約傳輸帶寬以 及存儲(chǔ)空間，視頻編碼技術(shù)一直是科學(xué)研究所關(guān)注的重點(diǎn)。在帶寬、延時(shí)、緩存等的限制下獲得更好的圖像質(zhì)量，在碼率下高效地傳輸編碼數(shù) 據(jù)，同時(shí)保證良好和穩(wěn)定的質(zhì)量，碼率控制均是視頻編碼的關(guān)鍵技術(shù)。

在幀間預(yù)測中，參考幀的質(zhì)量影響運(yùn)動(dòng)搜索的準(zhǔn)確度，進(jìn)而影響當(dāng) 前幀的碼率和質(zhì)量。視頻編碼中，一般采用前一幀作為幀間預(yù)測的參考 幀。前一幀的質(zhì)量是由前一幀的qp決定的。因此，qp排列順序是會(huì)影響 編碼效果的。但是，現(xiàn)有的碼率控制是沒有考慮qp排列順序?qū)幋a的影 響。其中，視頻碼率：視頻碼率就是數(shù)據(jù)傳輸時(shí)單位時(shí)間傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)，一般我們用的單位是kbps即千位每秒。通俗一點(diǎn)的理解就是取樣率， 單位時(shí)間內(nèi)取樣率越大，精度就越高，處理出來的文件就越接近原始文 件。qp:quant parameter(量化參數(shù))的縮寫，qp控制著殘差系數(shù)的量 化步長，從而影響編碼的碼率和質(zhì)量。碼率控制(RC)：碼率控制實(shí)際上 是一種編碼的優(yōu)化算法，它用于實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻流碼流大小的控制。同樣的視頻編碼格式，碼流大，它包含的信息就越多，對(duì)應(yīng)的圖像也就越清晰。 目前常用的兩種碼流控制方式是VBR和CBR，VBR是動(dòng)態(tài)比特率，CBR是 固定比特率。CBR：Constant Bit Rate(固定碼率)的縮寫。是以恒定 比特率方式進(jìn)行編碼，有Motion發(fā)生時(shí)，由于碼率恒定，只能通過增大 QP來減少碼字大小，圖像質(zhì)量變差，當(dāng)場景靜止時(shí)，圖像質(zhì)量又變好， 因此圖像質(zhì)量不穩(wěn)定。這種算法優(yōu)先考慮碼率(帶寬)。VBR：Variable Bit Rate(可變碼率)的縮寫。動(dòng)態(tài)比特率，其碼率可以隨著圖像的復(fù)雜程 度的不同而變化，因此其編碼效率比較高，運(yùn)動(dòng)發(fā)生時(shí)，馬賽克很少。 碼率控制算法根據(jù)圖像內(nèi)容確定使用的比特率，圖像內(nèi)容比較簡單則分 配較少的碼字，圖像內(nèi)容復(fù)雜則分配較多的碼字，這樣既保證了質(zhì)量， 又兼顧帶寬限制。這種算法優(yōu)先考慮圖像質(zhì)量。碼率控制(RC)：在傳輸 壓縮編碼視頻的時(shí)候，必須要考慮兩個(gè)問題：視頻質(zhì)量和傳輸帶寬，如 果帶寬大，肯定要盡可能傳輸質(zhì)量更好的視頻；如果帶寬低，則需要提 高壓縮比，減小碼流；如果帶寬動(dòng)態(tài)變化，那么碼流也需要?jiǎng)討B(tài)改變來適應(yīng)帶寬，總之，碼流與帶寬緊密相關(guān)。與此同時(shí)，我們希望盡可能的 得到高清晰的還原圖像，所以在能接受的視頻質(zhì)量范圍內(nèi)對(duì)視頻盡可能 的壓縮來提高帶寬利用率是碼率控制的根本。就是提高帶寬利用率，在 保持視頻還原清晰度的情形下，盡可能的減小帶寬。幀間預(yù)測：是利用 視頻圖像幀間的相關(guān)性，即時(shí)間相關(guān)性，來達(dá)到圖像壓縮的目的。圖像 傳輸技術(shù)中，視頻圖像是主要的關(guān)注對(duì)象。視頻圖像是由時(shí)間上以幀周 期為間隔的連續(xù)圖像幀組成的時(shí)間圖像序列，它在時(shí)間上比在空間上具 有更大的相關(guān)性。大多數(shù)視頻圖像相鄰幀間細(xì)節(jié)變化是很小的，即視頻 圖像幀間具有很強(qiáng)的相關(guān)性，利用幀所具有的相關(guān)性的特點(diǎn)進(jìn)行幀間編 碼，可獲得比幀內(nèi)編碼高得多的壓縮比。

在幀間預(yù)測中，參考幀的質(zhì)量影響運(yùn)動(dòng)搜索的準(zhǔn)確度，進(jìn)而影響當(dāng) 前幀的碼率和質(zhì)量。視頻編碼中，一般采用前一幀作為幀間預(yù)測的參考 幀。前一幀的質(zhì)量是由前一幀的qp決定的。因此，qp排列順序是會(huì)影響 編碼效果的。但是，現(xiàn)有的碼率控制是沒有考慮qp排列順序?qū)幋a的影 響。

發(fā)明內(nèi)容