C视频编码码率控制方法相比，本发明的方法在提高了峰值信噪比 的基础上，较大幅度降低了缓冲区滞留数据量，降低了实际码率与目标码率之间的码率偏 差。本发明的方法利用已编码帖累加的缓冲区滞留数据量对下一帖的目标比特分配进行调 整，得到更加精确的帖层目标比特，并使该帖累加到缓冲区的数据量对缓冲区状态进行调 整。对梯度的表示方式也进行了改进，自适应获取帖内帖间梯度，使LCU的目标比特更加精 确。通过本发明方法，可W大幅度减少缓冲区滞留数据量，使编码输出比特更加平稳，同时 改善视频质量。
【附图说明】
[0031] 图1为本发明的基于梯度的自适应高性能视频编码码率控制方法的流程图。
[0032] 图2~图3为本发明方法与K0103提案每帖缓冲区滞留数据量对比图，其中图2 为序列Rac細orses在QP为22时的缓冲区状态；图3为序列化hnny在QP为27时的缓冲 区状态。
[0033] 图4~图5为本发明方法与K0103提案每帖实际输出比特对比图，其中图4为 Rac細orses序列在QP为22时的实际输出比特；图5为化hnny序列在QP为27时的实际 输出比特。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，有必要指出的是，W下的实施例 只用于对本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟 悉人员根据上述
【发明内容】
，对本发明做出一些非本质的改进和调整进行具体实施，应仍属 于本发明的保护范围。
[003引本发明的自适应码率控制算法，与肥VC标准测试模型歷10. 0的帖间编码方法比 较过程如下：
[0036] 1、打开标准歷10. 0测试模型，配置文件为lowdelay_P_main，在不采用码率控制 方法的情况下得到量化参数分别为22、27、32时的输出码率，该码率即码率控制的目标码 率。
[0037] 2、本发明方法将与肥VC视频编码标准的参考软件算法HMl0.0 的码率控制方法进 行比较。同时打开本发明方法和标准方法的程序，设置好相同的配置文件，打开码率控制开 关，量化参数分别取22、27、32。对四种视频编码性能：峰值信噪比（PSNR)、码率偏差、每帖 缓冲区滞留数据量W及每帖实际编码输出比特（其中PSNR体现视频的客观质量，码率偏 差、缓冲区滞留数据量和每帖实际编码输出比特体现码率控制的效果）进行比较分析，比 较性能的差距用W下=个指标进行评价：
[0041] 其中，A PSNR表示本发明方法与歷10. 0标准方法峰值信噪比的差值，A码率表 示的是本发明方法与歷10. 0标准方法的实际码率与目标码率相比的码率偏差百分率， A bu化sed表示本发明方法与歷10. 0标准方法平均每帖缓冲区滞留数据量差值的百分 率。
[0042] 3、编码对象为标准的肥VC测试视频，它们的名称、分辨率和帖率分别为： RaceHorses (416x240, 30 帖/秒），PartyScene(832x480, 50 帖 /秒）、Johnny(1280x720,60 帖/秒）、BQTerrace (1920x1080,60帖/秒）。另外，为了测试本发明的方法对突变图像是 否同样具有普适性，将四个具有不同纹理特性的大小为832x480的序列分别取前30帖，连 接成一个拼接序列，即Pinjie (832x480, 50帖/秒）。
[0043] 4、输入2个相同的视频测试序列；
[0044] 5、利用歷10. 0标准方法对视频测试序列在肥VC方式下进行视频编码；
[0045] 6、利用本发明方法对视频测试序列在肥VC方式下进行视频编码；
[0046] 7、两个程序分别输出视频编码后的码率、PSNR、平均每帖缓冲区数据量，上述3个 指标的结果如表1~表3所示。统计结果显示，本发明方法与肥VC标准方法的码率偏差 平均约降低0. 41%，峰值信噪比平均提高约0. 54地，每帖缓冲区滞留数据量平均降低约 41. 26%。而对于拼接序列，本发明方法也具有绝对优势，充分证明了本发明方法的普适性。
[0047] 表1本发明算法与歷10. 0标准算法之间码率偏差的比较
[0049] 表2本发明算法与歷10. 0标准算法之间PSNR值的比较
[0050]
[005。 表3本发明算法与歷10. 0标准算法之间平均每帖缓冲区数据量的比较 [0052]
【主权项】
1. 一种基于梯度的自适应高性能视频编码码率控制方法，主要是针对HEVC编码标准 中的码率控制部分做了改进。其主要特征在于包括以下过程步骤： (1) 根据配置文件设置的目标码率、帧率以及GOP大小得到GOP层目标比特和帧层标准 目标比特，并设置缓冲区大小； (2) 判断当前编码帧是否为第一帧，若为第一帧，帧层目标比特为标准目标比特加缓冲 区大小；若不是第一帧，帧层目标比特为经过缓冲区状态调整后的标准目标比特； ⑶遍历当前帧的每个LCU，求出其帧内梯度，判断当前帧是不是I帧，若是I帧，则将 帧内梯度累加得到帧层总梯度；若不是I帧，则遍历每个LCU，获取其帧内帧间自适应梯度， 将每个IXU的自适应梯度累加，得到帧层总梯度； (4) 根据当前LCU的梯度占当前帧总梯度的比例分配每个LCU的目标比特，并根据LCU 的尺寸得到每个LCU的模拟带宽； (5) 进入xCompress⑶，对每个IXU进行编码，其编码实际比特与模拟带宽的差值累加 到缓冲区，得到已编码帧累加的缓冲区滞留数据，并在下一帧的帧层比特分配时进行反馈 调节，得到下一帧的目标比特。2. 如权利要求1所述的基于梯度的自适应高性能视频编码码率控制方法，其特征在于 在步骤（2)中已编码帧累加的缓冲区状态对当前帧目标比特的调节，以及步骤（3)中自适 应梯度表示方式。3. 如权利要求2所述的基于梯度的自适应高性能视频编码码率控制方法，其特征在于 所述帧层标准目标比特为配置文件设置的目标码率除以帧率得到的每帧目标比特，未经缓 冲区状态调整，而所述帧层目标比特是经缓冲区状态调整后的帧层目标比特。4. 如权利要求3所述的基于梯度的自适应高性能视频编码码率控制方法，其特征在于 所述缓冲区大小为帧层标准目标比特的三分之一。5. 如权利要求1至4之一所述的基于梯度的自适应高性能视频编码码率控制方法，其 特征在于所述缓冲区状态调整帧层目标比特的方法为：其中，Rtar/f表示每帧的标准目标比特，bufsize表示缓冲区大小，bufused表示缓冲 区滞留数据量，Θ为调整系数，经过实验统计，本发明的方法取最优值2。6. 如权利要求5所述的基于梯度的自适应高性能视频编码码率控制方法，其特征在于 所述帧间梯度为当前LCU每个像素点与参考帧相同位置的像素点之间的亮度差值累加，具 体求解公式为：其中，if(x，y)表示当前位置像素亮度，Ux，y)表示参考帧同位置像素亮度，GintCT(i，j，k)即为帧间梯度。7. 如权利要求6所述的基于梯度的自适应高性能视频编码码率控制方法，其特征在于 所述非I帧的自适应梯度为帧内梯度与帧间梯度的较小值表示当前LCU的复杂度。8. 如权利要求7所述的基于梯度的自适应高性能视频编码码率控制方法，其特征在于 所述LCU模拟带宽为根据当前LCU的尺寸占帧尺寸的比例分配的LCU目标比特。9. 一种用于执行权利要求1~8之一所述基于梯度的自适应高性能视频编码码率控制 方法的HEVC视频编码器。
【专利摘要】本发明针对HEVC视频编码标准提供了一种基于梯度的自适应高性能视频编码码率控制方法。主要包括利用缓冲区状态调节帧层码率控制，以及LCU层自适应梯度选择。在帧层码率控制中，通过已编码帧累加的缓冲区数据量对当前帧目标比特进行调节；在LCU层码率控制中，对LCU的复杂度表示方式进行改进，对I帧的LCU采用帧内梯度表示复杂度，对非I帧的LCU自适应选择帧内帧间梯度的较小值表示复杂度。本发明方法使实际码率更加符合给定的目标码率，并使缓冲区数据量明显减少，同时使输出比特趋于平稳。实验结果表明，本发明方法与HEVC标准码率控制提案K0103相比，缓冲区数据量平均减少约41.26％，峰值信噪比平均提高约0.54dB，同时实际码率与目标码率之间的码率偏差平均降低约0.41％。
【IPC分类】H04N19/154, H04N19/146
【公开号】CN105392001
【申请号】CN201510780842
【发明人】何小海, 付文杰, 林宏伟, 熊淑华, 滕奇志, 卿粼波
【申请人】四川大学
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年11月16日