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视频编码码率控制算法研究

李恒友  
【摘要】:码率控制是视频编码中的关键技术之一,其控制效果的好坏直接影响到码流的带宽和图像的质量。由于图像序列中各帧图像的复杂度和运动性大小的非平稳性,导致其压缩编码后的输出码流产生很大的波动,所以需要采用适当的码率控制策略将这种波动控制在一个限定的范围之内。现有的视频压缩国际标准对码率控制部分是开放的,可以根据不同的情况采用不同的码率控制算法,该领域也是目前的研究热点之一。 本文首先研究和分析了视频编码国际标准的发展和其采用的各种码率控制算法,深入探讨了几种主要码率控制算法的优点和不足,然后详细研究了MPEG-4测试模型所采用的基于二阶率模型的码率控制算法VM8和基于零系数百分比的ρ域码率控制算法,针对原算法的不足,提出了两种改进的码率控制算法,获得了更好的效果。 MPEG-4校验模型所采用的VM8码率控制算法在进行帧级比特分配的时候,过多考虑的是缓冲区的满溢程度,而且将该图像组剩余比特数平均分配给其余的待编码帧,没有考虑到图像帧之间的差异性。基于这一点,本文将复杂度分为静态和动态两种,然后在为待编码帧分配目标比特数时,充分考虑复杂度因数的影响,提出了一种基于复杂度改进的帧级码率控制算法,并给出了试验结果。本文还对基于零系数百分比的码率控制算法进行深入研究和分析,提出了一种改进的码率控制算法。该算法抛弃传统平均绝对差值的度量方式,将零系数百分比作为图像复杂度的一个度量因子,为待编码帧进行目标码率的分配。同时新算法结合了原VM8和基于零系数百分比算法的优点,可以获得更加精确的控制效果。 大量的仿真实验表明,本文提出的改进算法不仅可以有效避免跳帧现象的出现,减小缓冲区的波动幅度,而且提高了重建图像的质量。


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