一种基于手机电视的恒定码率控制方法

专利名称：一种基于手机电视的恒定码率控制方法
技术领域：
本发明涉及手机电视的视频编码技术，特别是涉及一种基于手机电视的恒 定码率控制方法。
背景技术：
在视频的实时通信中，码流需要在不同带宽的网络上进行传输。为了在保 证相对较高的视频图像质量的同时，尽可能的提高网络资源的利用率，就对视 频流的传输码率的控制提出了需求。目前的码率控制技术就是通过不停地调整 编码参数来控制緩冲区中比特的占有度，使其尽量达到稳定，不出现上溢和下溢的情况；同时在保证緩沖比特占有度稳定的前提下，尽量保证图像质量的稳 定。在各种视频压缩标准中，码率控制一直扮演着非常重要的角色，例如MPEG2 的TM5， R263的TMN8等。然而，现有的码率控制算法都是针对标清图像， 不适用于手机电视的应用，因为手机电视的应用特点为码率低，大约为10 20Kbps;帧率低，大约为10fys 15fi)s;同时图像组GOP的结构为IPPP......,因此有必要设计一种满足手机电视应用的码率控制方法。发明内容本发明的目的在于提供一种基于手机电视的恒定码率的控制方法，所述码率 控制方法以图像组(GOP)为单位进行恒定码率控制。所述方法不仅控制精度 高，输出的码流波动小，而且编码主观图像质量好，同时计算复杂度低，适合 各种软件和硬件编码的应用。本发明的目的是这样实现的 一种基于手机电视的恒定码率的控制方法， 所述方法基于调节手机电視的视频图像码流的量化参数值来实现码率控制，所 述码流包括I帧和P帧，具体步骤如下步骤l、把视频图像划分成若干个图像组GOP，每个GOP是一组时间上连^ , = x/ + " x x所；，，"=1，2，…,￡0 -1续的图像，其目标比特数记为助卿，历^-(l + iV尸)x(4) +历U,上式中~为每个GOP中P帧图^f象的帧数，及为信道目标传输码率，F为输出帧率，历/^为上 一个GOP编码后剩余的比特数，服^的初始值为0; 步骤2、实现帧级码率控制，其进一步包括步骤2.1 、计算当前P帧能够得到的比特数历^ = l x (服，-历^—g。p,rf)，上式中5!'^，—为当前GOP已经使用的比特数，L是当前P帧图像的加权系数，根据当前图像P帧的复杂度进行计算；步骤2.2、计算每帧中第/个P帧的量化参数0A ,, /=1, 2， 3......;A -2w'0上式中，"为当前帧的编码比特及U p,c与参考帧的编码比特5!V 一的比，即"=服";g尸^为P帧的参考帧的量化参数，丄。为GOP的长度，7为经验值， 一般取1.5;步骤2.3、根据每一帧的量化参数，重新对每一帧进行编码，直至帧结束； 若帧未结束，则跳到步骤l;步骤3、实现宏块级码率控制，其进一步包括步骤3.1、计算宏块的平均绝对失真M4D,记为M4Z^，，1 W-l W-l旭"細w (X,力=7 HZ lF"("力—("",/ + J _ WS X, W1=0 j、0上式中，F"和i^—,分别是当前宏块和前一帧中对应的宏块，大小均为7VxiV,w为 一个宏块包含的像素个数；步骤3.2、计算当前宏块的目标比特船細，Dv a 爐Aw cw 及L戸' 丑"細^ 一一—/- 、x-上式中，P是实4全值，由宏块类型和帧类型确定， 一般可取0.93; M是当前 帧包含的宏块数目；5" 为当前帧分配的比特；^ra(M4D)是当前已经编码的 宏块的M4D的算术平均；步骤3.4、计算当前宏块的量化参数，记为^W，，上式中，2尸^—^为当前编码宏块的前一个已经编码的宏块的量化参数，历~8，、 历"X服^j和历"—"一,分别是待编码宏块的左边、上左边、上边和上右边相邻已经编码宏块的比特；义=皿，，其中MD(历")表示取当前待编码宏块的相邻宏块服K,、历/^ 、服細j和说'U,妙,的中间值，计算如下 m/牟細卜m/d(/柳—fe/, 、 a鄉、"，、！細—wp一,的取值如下确定. _Jl 相邻的左边宏块存在= & 相邻的左边宏块不存在. —{I 相邻的上左边宏块存在^s—一/' = lo 相邻的上左边宏块不存在._p 相邻的上边宏块存在'細—up = jo 相邻的上边宏块不存在. _p 相邻的上右边宏块存在 '础—"p—' = }0 相邻的上右边宏块不存在2;—戸为当前编码宏块前一个已经编码的宏块的量化参数；A0户为量化参数的调整量，A2户取值由W的范围确定，^"MBc^攀=1 <0.20.5 0.2 < c; < 0.50 0.5 2ty<1.2一0.5 1.2《g><1.6 -1 其它步骤3.5、 4艮据宏块级的A2尸调整量化参数，完成当前宏块的编码；步骤3.6、判断当前图像所有宏块编码是否完成，若宏块编码已完成，则跳 到步骤2;若宏块编码未完成，则跳到步骤3.1;步骤4、根据步骤2更新当前图像的编码量化参数，完成当前帧编码；判断 当前图像组GOP中所有的帧图像的帧编码是否完成，如果已完成，则继续步骤 5,否则，更新历^，跳到步骤2.1;步骤5、如果当前图像的所有图像组的编码均已完成，则结束，否则跳到步骤1。本发明由于采用了上述的技术方案，与现有技术相比，不仅控制精度高，输出的码流波动小，而且编码主观图像质量好，计算复杂度低，适合各种软件和 硬件的应用。
具体实施方式
以下将对本发明的基于手机电视的恒定码率的控制方法作进一步的详细描述。本实施例要求对包含1个I帧，14个P帧的图像进行编码和传输码率控制， 图像大小为176x144,目标帧率为30Kbps。本发明提供的一种基于手机电视的 恒定码率的控制方法，所述方法基于调节量化参数g尸值来实现，具体实现步骤 如下步骤1、把视频图像按时间上的连续划分成若干个GOP,每个GOP的目标 比特数记为及Y卿，5//g。p = (1 + ) x (4) + ,上式中~为每个图像组GOP中的尸P帧图像的帧数，及为信道目标传输码率，F为输出帧率，说Y,^为上一个GOP 编码后剩余的比特数，说l的初始值为O;步骤2、实现帧级码率控制，计算当前P帧能够得到的比特数；根据当前图像P帧的复杂度进行计算；设当前GOP得到的码率为 服卿=27.882kbps , I帧使用的比特数历,,=11584bit ， P帧使用的比特数 服,920bit,这样服度卿咖,12504bit，舫卿—历d —=15378bit,对P帧进 行计算，义w取0.10，则P帧的历^^-1536bit。步骤2.2、计算每帧中第z'个P帧的量化参数^"， zM， 2， 3……；上式中，"为当前帧的编码比特与参考帧的编码比特为的比，假如已知5/q p,e=920bit ，则"=~^^=1536/920=1.67; Q^/为P帧的参考帧— 船o的量化参数，即为上一个参考帧的平均量化参数，可知e^,-32,丄。为GOP的 长度为15, ;/为经验值， 一般取1.5;对下一个P帧"-2，可计算2&,=54.61。 步骤2.3、根据每一帧的量化参数，重新对每一帧进行编码，直至帧结束；"=l，Hl若帧未结束，则跳到步骤l;步骤3、实现宏块级码率控制；步骤3.1、计算宏块的平均绝对失真(M4D, Mean Absolute Distortion),记为^""細,，，",力=7ZSK(;'，力—(z'+x，/+少〗-wsx,jsw上式中，K和尸n一,分别是当前宏块和前一帧中对应的宏块，大小均为JVXVV。步骤3.2、计算当前已经编码宏块的平均绝对失真，记为JKG(M4D),是当前 宏块已经编码宏块的爐D的算术平均值。步骤3.3、计算当前宏块的目标比特，记为历Q,,历, —g腳—,C 础， 扁(腳)上式中，e是实验值，由宏块类型和巾贞类型确定，本实施例取0.93; 对于P帧，当前帧分配的比特说C,-1536bit， N=176x144/16=1584，对P 帧的一个宏块，M4Z)^，-3.1,前面已经编码宏块的M4D的算术平均步骤3.4、计算当前宏块的量化参数，记为e ^一^，上式中，义表示当前宏块的编码比特Bz'^，与相邻的已经编码宏块的编码比特 的中值M/D(5^)的比，计算公式为义<formula>formula see original document page 9</formula>其中对于P帧<formula>formula see original document page 9</formula> ^不存在，、 ttp和一存在，<formula>formula see original document page 9</formula>，肋細一"，=3.2,肋細 p=2.5,所/础 咖=2.8, M犯(伤u产2.5，则":;;:产8/2.5-U2， 2尸—"孝細"+A『1.12x46+0=51.5;步骤3.5、根据宏块级的A^调整量化参数，完成当前宏块的编码； 步骤3.6、判断当前图像所有宏块编码是否完成，若宏块编码已完成，则跳 到步骤2;若宏块编码未完成，则跳到步骤3.1;步骤4、根据步骤2更新当前图像的编码量化参数，完成当前帧编码；判断 当前图像组GOP中所有的帧图像的帧编码是否完成，如果已完成，则继续步骤 5，否则，更新斷股，跳到步骤2.1;步骤5、如果当前图像的所有图像组的编码均已完成，则结束，否则跳到步 骤l。实施例编码结果表明，本发明所述的基于手机电视的恒定码率控制方法不仅 具有控制精度高，输出的码流波动小的优点，而且编码主观图像质量好，同时计算复杂度低。
权利要求
1、一种基于手机电视的恒定码率的控制方法，所述方法基于调节视频图像码流的量化参数值来实现码率控制，所述码流包括I帧和P帧，其特征在于，所述码率控制方法通过以下步骤实现步骤1、把视频图像划分成若干个图像组GOP，每个GOP是一组时间上连续的图像，其目标比特数记为Bitgop，<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><msub> <mi>Bit</mi> <mi>gop</mi></msub><mo>=</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <msub><mi>N</mi><mi>P</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>&times;</mo><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><mi>R</mi><mi>F</mi> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub> <mi>Bit</mi> <mi>less</mi></msub><mo>,</mo> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id="icf0001" file="S2008100322419C00011.gif" wi="231" he="37" img-content="drawing" img-format="tif"/-->上式中NP为每个GOP中P帧图像的帧数，R为信道目标传输码率，F为输出帧率，Bitless为上一个GOP编码后剩余的比特数，Bitless的初始值为0；步骤2、实现帧级码率控制，其进一步包括步骤2.1、计算当前P帧能够得到的比特数Bitcur_pic＝λcur×(Bitgop-Bitcur_gop_used)，上式中Bitcur_gop_used为当前GOP已经使用的比特数，λcur是当前P帧图像的加权系数，根据当前图像P帧的复杂度进行计算；步骤2.2、计算每帧中第i个P帧的量化参数QPP_i，i＝1，2，3......；
全文摘要
本发明提供了一种基于手机电视的恒定码率的控制方法，所述方法把当前图像划分成若干个图像组，对每个图像组采用帧级码率控制和宏块级码率控制来对图像进行编码。本发明提供的恒定码率控制方法，控制精度高，输出的码流波动小，而且编码主观图像质量好，计算复杂度很低，适合各种软件和硬件编码的应用。
文档编号H04N7/24GK101217656SQ20081003224
公开日2008年7月9日 申请日期2008年1月3日 优先权日2008年1月3日
发明者李国平, 许昌满 申请人:上海广电(集团)有限公司中央研究院