视频编码的码率控制方法及其系统的制作方法_3

文档序号:9456185阅读:来源:国知局
子和当前信道带宽预测值,编码帧率,以及虚拟缓冲区的满度一起用 于目标码率的分配。
[0134] 对于I帖,所述复杂度因子为a I = W · FgC]|y/(FgC]p+W-l),
[0135] 对于P帖,所述复杂度因子为α p = FgC]|y/(FgC]p+W-l);
[0136] 其中Fgcip为图像组大小,Fgcip等于1时默认为全I帧;
[0137] W为I帧复杂度W1和P帧复杂度Wp的比例,

[0138] 其中,L是用户指定的大于1的参数,用于控制I帧码率的最大值;
[0139] CLIP函数定义为:
[0140] 假定第η帧为I帧,则I帧复杂度W1为=W1 = A [η] · Q [η];
[0141] 其中,Α[η]和Q[n]分别为实际码率和实际的平均量化值;
[0142] P帧复杂度Wp为:
[0143] 如果 Fgcip 等于 1,则 Wp = W1 ;
[0144] 如果Fgcip大于1,则
[0145] 其中,m = Min(Fgcip-I, 4),即取 Fgcip-I 和 4 的较小值。
[0146] 此外,可以理解,这里,L是用户指定参数(大于1)用于控制I帧码率的最大值, 从而避免I帧而引入过大延迟。
[0147] 优选地,在依据当前信道带宽预测值为待编码图像分配目标码率的步骤202中, 根据当前信道带宽预测值,编码帧率,虚拟缓冲区的满度和复杂度因子为待编码图像分配 目标码率,I帧和P帧的码率分配分别为 :
[0148] Tr1 [n] = Gf[n] · ( a I * Cp[n]+D[n]),
[0149] Trp [η] = Gf[n] · ( α P * Cp [n]+D [η]);
[0150] 其中,Gf[n]为虚拟缓冲调节增益值,α :和α ρ分别为I帧和P帧的复杂度因子, Cp[n]为信道带宽预测值,D[n]为码率分配误差调节值;
[0151] Gf[η]为虚拟缓冲调节增益值,
[0152] Bf [η]为第η帧虚拟缓冲的满度,β为大于等于1的强度调节因子;
[0153] D[n]是目标码率分配和实际码率分配误差调节值,D[n]由下式确定:
[0155] 其中,第η帧引入的误差d[n]为:
[0157] 其中,TJn]为目标码率,A[n]为实际编码码率,Cp[n]为信道带宽预测值,C[n]为 信道带宽实际值,FJn]为帧率。
[0158] 此外,可以理解,Bf[n]为第η帧虚拟缓冲的满度,β为大于等于1的强度调节因 子(推荐值为1. 5),β越大Gf [η]随Bf [η]的变化越迅速,反之,越迟缓,当满度小于0. 5时 Gf [η]大于1,更趋向分配更多的码率,满度大于0. 5时Gf [η]小于1,更趋向分配较少的码 率,当满度为〇. 5时Gf [η]的值恒等于1,因此采用Gf [η]调整参数的目的是使虚拟缓冲的 满度趋向于〇. 5,也就是将虚拟缓冲中的码流满度维持在一半的水平。
[0159] D[n]是目标码率分配和实际码率分配误差的补偿量,使目标码率的分配更合理, 减少信道速率预测、码率分配误差的影响,并将这些影响由平均到后续的M帧中(M为用户 指定参数)。
[0160] 本发明的各方法实施方式均可以以软件、硬件、固件等方式实现。不管本发明是 以软件、硬件、还是固件方式实现,指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储 器中(例如永久的或者可修改的,易失性的或者非易失性的,固态的或者非固态的,固定的 或者可更换的介质等等)。同样,存储器可以例如是可编程阵列逻辑(Programmable Array Logic,简称"PAL")、随机存取存储器(Random Access Memory,简称"RAM")、可编程只读存 储器(Programmable Read Only Memory,简称 "PROM")、只读存储器(Read-Only Memory,简 称"ROM")、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable ROM,简称 "EEPR0M")、磁盘、光盘、数字通用光盘(Digital Versatile Disc,简称"DVD")等等。
[0161] 本发明第六实施方式涉及一种视频编码的码率控制系统,图4是该视频编码的码 率控制系统的结构示意图。
[0162] 具体地说,该视频编码的码率控制系统包括:
[0163] 信道带宽预测模块,用于根据码流输出缓冲区以往的码流输出信息预测当前信道 带宽;
[0164] 目标码率分配模块,用于依据当前信道带宽预测值为待编码图像分配目标码率;
[0165] 量化参数计算模块,用于根据分配的目标码率,以往已编码帧的码流大小和编码 图像复杂度计算得到相应的量化参数,编码图像复杂度包括MAD值,所述MD值为输入图像 和预测图像的平均绝对差值;
[0166] 图像编码模块,用于根据量化参数对待编码图像进行编码处理,向码流输出缓冲 区输出编码的码流,并输出当前已编码帧的码流大小和编码图像复杂度值;
[0167] 输出延时控制模块,用于在接收编码的码流后,根据当前信道带宽预测值以及码 流输出缓冲区的码流驻留信息计算输出延时,并根据输出延时对码流进行丢弃处理和输出 处理,为下一次预测信道带宽提供码流输出信息。
[0168] 根据码流输出信息预测信道带宽以相应地调整编码码率,使得在信道带宽受限且 易变的场景下也能较好地对输出延迟进行控制,能够满足低延迟应用场景的需求。
[0169] 第一实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式,本实施方式可与第一实施 方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效,为了 减少重复,这里不再赘述。相应地,本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施 方式中。
[0170] 本发明第七实施方式涉及一种视频编码的码率控制系统,第七实施方式在第六实 施方式的基础上进行了改进,主要改进之处在于:该视频编码的码率控制系统码流输出缓 冲延迟控制方法综合分析信道带宽、码流输出缓冲状态和目标码流,提供一种延迟控制决 策,有效地降低输出延迟过大的风险。
[0171] 具体地说,输出延时控制模块包括以下子模块:
[0172] 输出延时计算子模块,用于根据当前信道带宽预测值以及码流输出缓冲区的码流 驻留信息计算码流输出缓冲区中各已驻留编码帧的输出延迟;
[0173] 延迟溢出判断子模块,用于依次判断码流输出缓冲区中已驻留编码帧的输出延迟 是否满足延迟溢出条件;
[0174] 延迟溢出处理子模块,用于若满足延迟溢出条件,则在所有满足延迟溢出条件的 已驻留编码帧中,将序号最小的帧标记为最早延迟帧。若都不满足延迟溢出条件,则结束此 流程;
[0175] I帧重启时间判断子模块,用于计算码流输出缓冲区中从最早延迟帧往前所有已 驻留编码帧重启I帧的时间。并依次判断已驻留编码帧重启I帧的时间是否满足I帧的重 启条件;
[0176] I帧重启时间处理子模块,用于若满足重启条件,则在所有满足I帧的重启条件 的已驻留编码帧中,将序号最大的帧标记为最迟重启帧;若都不满足重启条件,则结束此流 程;
[0177] 输出延迟执行子模块,用于执行输出延迟控制操作,将码流输出缓冲区中从最迟 重启帧开始的码流丢弃。
[0178] 优选地,输出延时控制模块还包括I帧强制子模块,用于将当前帧强制为I帧,输 出I帧强制信号;
[0179] 相应地,在目标码率分配模块中,目标码率被设置为将当前帧强制为I帧时的预 分配目标码率;
[0180] 相应地,在量化参数计算模块中,I帧强制信号和分配的目标码率,编码图像复杂 度,码流大小一起用于量化参数的计算。
[0181] 第二实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式,本实施方式可与第二实施 方式互相配合实施。第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效,为了 减少重复,这里不再赘述。相应地,本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二实施 方式中。
[0182] 本发明第八实施方式涉及一种视频编码的码率控制系统。第八实施方式在第七实 施方式的基础上进行了改进,主要改进之处在于:该视频编码的码率控制系统根据信道带 宽的预测值动态地调整虚拟缓冲区容量,用调整后的虚拟缓冲区满度来指导目标码率的分 配,保证了码率的波动相对于信道带宽波动的比例维持不变,有利于控制输出延迟。
[0183] 具体地说,该码率控制系统还包括虚拟缓冲管理模块,用于根据信道带宽预测值 和以往已编码帧的码流大小计算虚拟缓冲区的满度。
[0184] 相应地,在目标码率分配模块中,虚拟缓冲区的满度和当前信道带宽预测值一起 用于目标码率的分配。
[0185] 第三实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式,本实施方式可与第三实施 方式互相配合实施。第三实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效,为了 减少重复,这里不再赘述。相应地,本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第三实施 方式中。
[0186] 本发明第九实施方式涉及一种视频编码的码率控制系统。第九实施方式在第八实 施方式的基础上进行了改进,主要改进之处在于:该视频编码的码率控制系统根据信道带 宽的状况和编码图像失真量,自适应的调节编码帧率,能够优化编码图像的质量。
[0187] 具体地说,在图像编码模块中,还包括编码图像失真计算子模块,用于输出编码图 像失真量。
[0188] 相应地,码率控制系统还包括编码帧率计算模块,用于根据编码图像失真量和信 道带宽预测值计算编码帧率。
[0189] 相应地,在目标码率分配模块中,计算得到的编码帧率和当前信道带宽预测值以 及虚拟缓冲区的满度一起用于目标码率的分配。
[0190] 此外,在图像编码模块中,输入的待编码图像是根据该编码帧率进行过图像输入 处理的。
[0191] 第四实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式,本实施方式可与第四实施 方式互相配合实施。第四实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效,为了 减少重复,这里不再赘述。相应地,本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第四实施 方式中。
[0192] 本发明第十实施方式涉及一种视频编码的
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