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可伸缩视频的码率控制算法研究

付鋆  
【摘要】:随着通信网络技术和视频编解码技术的发展,面向网络应用的视频传输也不再局限于固定的网络带宽。不同应用领域下终端的多样性对视频编码码流也提出了不同的要求,因此视频编解码技术已经不再是单纯的为了提高压缩比,而是在提高压缩比的同时增强对终端多样化的适应性以及对时变网络的适应性。针对这样的情况,由ITU-T和ISO/IEC的联合视频小组JVT在H.264/AVC的基础上,提出了H.264的可伸缩视频编码扩展(Scalable Video Coding:SVC),提供了时间、空间以及质量上的可伸缩特性以及任意组合的组合可伸缩特性。编码序列通过进行一次编码,就可以得到多个视频子码流,用户可根据终端以及网络带宽选择自己需要的子码流来进行解码播放。 首先,本文简单地对可伸缩视频编码的时间、空间、质量可伸缩特性以及其中的主要技术进行了介绍,并讨论了码率控制技术及其发展状况,着重介绍了用于H.264中的码率控制方法。 其次,对实现时间可伸缩特性的Hierarchical B帧编码结构进行了阐述与分析,并提出了针对Hierarchical B帧编码结构的码率控制算法,从恒定的编码质量上考虑,提出了图像组级别的平均比特分配;从编码图像帧的对编码过程的贡献上,在图像组内分别根据权重进行了比特的自适应分配。测试结果不仅显示实际输出码率与目标码率的误差控制在了±2%内,也保证了编码过程中编码质量的恒定性。 另外,针对空间可伸缩性,提出了一种宏观上基于权重的比特分配方法,微观上根据已编码图像帧的平均绝对误差(Mean Absolute Difference:MAD)比例对比特分配进行调整的码率控制方法。并针对时间和空间组合的可伸缩编码提出一种时空可伸缩联合的码率控制算法。测试结果显示只需进行一次编码便能实现时间空间组合编码的码率控制,编码效率较FixedQPEncoder工具有很大的提高。 最后,针对SVC传输与演示系统提出一种自适应的层级控制算法,主要是为了解决在时变的网络环境中,保证视频可以连续不间断地播放。算法的实现主要是基于节目流的传输速率以及缓存数据区数据量的大小,通过实时监测缓存区的存储状态以及音频码流的接收速率,自适应选择合适的SVC码流播放的层级。通过自适应的层级的切换来达到对网络带宽的最大利用。


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