[發(fā)明專利]用于控制視頻編碼器的輸出比特率的方法和比特率控制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010372445.8
• 申請(qǐng)日: 2020-05-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111988610B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范星;維克托·埃德帕爾姆;亞歷山大·特雷松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安訊士有限公司
• 主分類號(hào): H04N19/146
• 分類號(hào): H04N19/146;H04N19/124
• 代理公司: 北京德琦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11018
• 代理人: 于會(huì)玲;康泉

本申請(qǐng)公開(kāi)了用于控制視頻編碼器的輸出比特率的方法和比特率控制器。方法包括：設(shè)置允許的平均比特率；通過(guò)在第一時(shí)間段期間對(duì)視頻進(jìn)行編碼，并且對(duì)于多個(gè)時(shí)間間隔中的每個(gè)時(shí)間間隔，存儲(chǔ)所輸出的相應(yīng)輸出比特率以及用于在相應(yīng)時(shí)間間隔期間進(jìn)行編碼的量化參數(shù)，來(lái)收集編碼數(shù)據(jù)。通過(guò)根據(jù)輸出比特率和量化參數(shù)，計(jì)算為預(yù)定標(biāo)稱量化參數(shù)估計(jì)的對(duì)應(yīng)歸一化比特率，為每個(gè)時(shí)間間隔歸一化輸出比特率。通過(guò)對(duì)多個(gè)時(shí)間間隔的歸一化比特率進(jìn)行平均，計(jì)算平均歸一化比特率。基于平均歸一化比特率與允許的平均比特率的比較，計(jì)算新的量化參數(shù)。在第一時(shí)間段之后的第二時(shí)間段期間，使用新的量化參數(shù)對(duì)視頻序列進(jìn)行編碼。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視頻編碼領(lǐng)域，并且尤其涉及控制視頻編碼器的輸出比特率。

背景技術(shù)

在諸如網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字視頻系統(tǒng)中，視頻序列在傳輸之前由編碼器使用各種視頻編碼方法進(jìn)行壓縮。在許多情況下，網(wǎng)絡(luò)中傳輸視頻序列的帶寬是有限的，并且因此速率控制器常被用于控制編碼器的輸出比特率。也可能有對(duì)存儲(chǔ)器容量的限制，要求對(duì)編碼器輸出的比特?cái)?shù)量進(jìn)行控制。

速率控制器可以應(yīng)用幾種比特率控制方案中的一種。它們可以采用恒定比特率(CBR)、最大比特率(MBR)或可變比特率(VBR)。CBR意味著無(wú)論在所捕獲的場(chǎng)景中發(fā)生什么，編碼器都將努力始終輸出相同的比特率。如果帶寬有限，則當(dāng)場(chǎng)景中有運(yùn)動(dòng)時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致低質(zhì)量圖像，而當(dāng)圖像是靜態(tài)的時(shí)，會(huì)導(dǎo)致高質(zhì)量圖像。在監(jiān)視或監(jiān)控情況下，這通常是沒(méi)有用的，因?yàn)榫哂羞\(yùn)動(dòng)的場(chǎng)景通常比靜態(tài)場(chǎng)景更讓人感興趣。利用MBR，只要比特率不超過(guò)設(shè)置的比特率限制，就允許改變比特率。與該方法相關(guān)的問(wèn)題類似于與CBR相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。如果將MBR限制設(shè)置得太低，則具有運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)景的圖像可能質(zhì)量低。然而，如果將限制設(shè)置得較高，為了適應(yīng)運(yùn)動(dòng)，在對(duì)靜態(tài)場(chǎng)景的圖像進(jìn)行編碼時(shí)，輸出比特率可能會(huì)不必要地高。VBR也可被稱為恒定質(zhì)量比特率，意味著已編碼的圖像的質(zhì)量應(yīng)該保持恒定，但是允許輸出比特率根據(jù)場(chǎng)景中發(fā)生的情況而變化。當(dāng)場(chǎng)景中有運(yùn)動(dòng)時(shí)，此方法可能會(huì)導(dǎo)致高的輸出比特率。

如果帶寬有限，例如在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上傳輸已編碼的圖像時(shí)，這尤其成問(wèn)題。類似地，如果存儲(chǔ)器有限，例如當(dāng)在攝像機(jī)上(例如，在SD卡上)存儲(chǔ)圖像時(shí)，這也是有問(wèn)題的。如果幾個(gè)攝像機(jī)同時(shí)傳輸具有運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)景的圖像，則高輸出比特率在攝像機(jī)的大系統(tǒng)中也可能是有問(wèn)題的。

數(shù)字視頻系統(tǒng)中的另一個(gè)問(wèn)題是難以評(píng)估對(duì)存儲(chǔ)器容量的需求。如果使用CBR，則通過(guò)簡(jiǎn)單地將恒定比特率乘以期望的保持時(shí)間來(lái)輕松地估計(jì)所需的存儲(chǔ)器容量。然而，使用MBR和VBR時(shí)，比特率根據(jù)在所捕獲的場(chǎng)景中發(fā)生的情況而變化。在許多情況下，存儲(chǔ)器的成本是數(shù)字視頻系統(tǒng)成本的很大一部分，并且因此系統(tǒng)所有者希望降低存儲(chǔ)器容量。不過(guò)，這有丟失記錄的視頻的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)楫?dāng)在捕獲的場(chǎng)景中有大量運(yùn)動(dòng)和細(xì)節(jié)時(shí)，在期望的保持時(shí)間內(nèi)輸出的比特總量對(duì)于可用的存儲(chǔ)器容量來(lái)說(shuō)可能太大。

在申請(qǐng)人的未決申請(qǐng)EP-3396961中已經(jīng)解決了這些問(wèn)題。這里，通過(guò)設(shè)置長(zhǎng)期比特預(yù)算和瞬時(shí)比特限制來(lái)控制比特率。長(zhǎng)期比特預(yù)算可以基于可用的存儲(chǔ)器容量來(lái)設(shè)置，并且它被用于確定第一允許的比特率。瞬時(shí)比特限制可以基于例如可用帶寬來(lái)設(shè)置，并且它被用于確定第二允許的比特率。基于第一允許的比特率和第二允許的比特率控制輸出比特率，以便滿足長(zhǎng)期比特預(yù)算、第一允許的比特率和第二允許的比特率。在本申請(qǐng)中，建議可以使用歷史數(shù)據(jù)作為比特率控制器的輸入。然而，仍然需要有效且可靠的方式來(lái)考慮經(jīng)驗(yàn)編碼數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種控制來(lái)自視頻編碼器的輸出比特率的方法，該方法使得可以確保符合比特預(yù)算。

另一個(gè)目的在于提供一種控制視頻編碼器的輸出比特率的方法，該方法使得能夠有效利用可用的比特預(yù)算，從而可以提供監(jiān)控的場(chǎng)景中的感興趣事件的高質(zhì)量圖像，同時(shí)也確保在所監(jiān)控的場(chǎng)景中活動(dòng)很少的時(shí)候，比特率不會(huì)不必要地高。

本發(fā)明的目的還在于提供一種控制視頻編碼器的輸出比特率的方法，該方法使得可以考慮從視頻序列的早期編碼中獲得的信息。