专利名称：低比特率视频预测帧码率控制算法的制作方法
技术领域：
本发明涉及低比特率视频编码领域，特别是一种低比特率视频预测帧码率控制 (Rate Control)算法。
背景技术：
码率控制在视频编码方面扮演着关键角色。一方面它根据指定的应用环境管制编 码数据流，提高编码质量；另一方面它并不标准统一，不同的通信信道环境，不同的存储媒 介特性有着不同的码率控制算法。
发明内容
当前在低比特率视频编码领域已有的码率控制算法都在假定编码帧率固定的基 础上进行比特分配，在提高空间品质方面发展成熟，但在提高时间品质方面力量不足。当相 邻帧的图像质量发生波动，或者运动图像急剧变化，都会带来计算复杂度上升、延时加长， 给上述假定帧率固定的算法在满足时间品质方面提出挑战。在低比特视频编码应用中，由于I帧通常具有高的空间质量，而P帧和B帧的空间 质量在I帧之后逐渐递减，当带宽变窄时候，I帧H. 263的做法是减少I帧的数量。这样在 I帧之间将有大量的P帧和B帧，I帧的编码错误将会在随后的P帧和B帧中积累、传播。 控制错误的积累和传播对上述假定帧率固定的算法在低比特视频领域应用提出挑战。本低比特率视频预测帧码率控制算法将在时间和空间品质之间做出很好的动态 平衡，改善当相邻帧的图像质量发生波动或者运动图像急剧变化时人的视觉体验，并且能 使错误传播在GOP(图片组，以下出现都简写为G0P)这级得到有效控制。本算法包含编码 帧率控制和比特分配这两个方面。由于本算法不对I帧进行码率控制和比特分配，因此在 GOP中不计入I帧。本发明包含编码帧率控制和比特分配是通过以下步骤实现1.每个GOP分为M个sub-G0P(子图像组，以下出现简写为sub-GOP)，每个sub-GOP 由12个帧组成，编号从1到12。以sub-GOP为帧率控制的基本单位。2.当编码帧率为 1/η，(η= 1,2,3,4,6)时，在一个 sub-GOP 中把帧号为 l+j*n_n (j 为正整数)的帧定为奇编码帧。当编码帧率为1/η，(η = 1,2,3,4,6)时，在一个sub-GOP 中把帧号为j*n(j为正整数)的帧定为偶编码帧，偶编码帧包含当η = 12时，使用6号帧 的情况。3.根据以下法则选取编码帧进行编码当前sub-GOP使用奇编码帧，下一个 sub-GOP也使用奇编码帧；当前sub-GOP使用偶编码帧，且编码帧率不为1/12时，下一个 sub-GOP也使用偶编码帧；当前sub-GOP编码帧率为1/12时，下一个sub-GOP使用奇编码 帧，且帧率为1/6。4.计算SUb-GOP内运动活跃度，公式如下
权利要求
1.一种低比特率视频预测帧码率控制算法，其特征在于，包括如下步骤1)划分子图像组SUb-GOP。2)在子图像组中划分奇编码帧和偶编码帧。3)根据选取法则对选取编码帧进行编码。4)计算sub-GOP内运动活跃度。5)计算下一个sub-GOP运动活跃度估计值。6)计算判决因子t。7)根据判决因子进行判决。8)通过求解代价函数确定比特分配。
2.如权利要求1所述的低比特率视频预测帧码率控制算法，其特征在于所述步骤1)中 划分子图像组sub-GOP的原则每个GOP分为M个sub-GOP，每个sub-GOP由12个帧组成，编号从1到12。
3.如权利要求1所述的低比特率视频预测帧码率控制算法，其特征在于所述步骤2)中 在子图像组中划分奇编码帧和偶编码帧的原则当编码帧率为1/η, (η = 1,2,3,4,6)时，在一个sub-GOP中把帧号为l+j*n_n(j为正 整数)的帧定为奇编码帧。当编码帧率为1/η，(η = 1,2,3,4,6)时，在一个sub-GOP中把 帧号为j*n(j为正整数)的帧定为偶编码帧，偶编码帧包含当η = 12时，使用6号帧的情 况。
4.如权利要求1所述的低比特率视频预测帧码率控制算法，其特征在于所述步骤3)中 对选取编码帧进行编码的选取法则当前sub-GOP使用奇编码帧，下一个sub-GOP也使用奇编码帧；当前sub-GOP使用偶编 码帧，且编码帧率不为1/12时，下一个sub-GOP也使用偶编码帧；当前sub-GOP编码帧率为 1/12时，下一个sub-GOP使用奇编码帧，且帧率为1/6。
5.如权利要求1所述的低比特率视频预测帧码率控制算法，其特征在于所述步骤4)中计算sub-GOP内运动活跃度的公式
6.如权利要求1所述的低比特率视频预测帧码率控制算法，其特征在于所述步骤5)中 计算下一个sub-GOP运动活跃度估计值的公式
7.如权利要求1所述的低比特率视频预测帧码率控制算法，其特征在于所述步骤6)中 计算判决因子的公式
8.如权利要求1所述的低比特率视频预测帧码率控制算法，其特征在于所述步骤7)中 根据判决因子进行判决的原则如果|t| < T，编码帧率不变；如果t > T，编码帧率降一级；如果t < T，编码帧率升一 级。其中，T为从第一个sub-GOP起的运动活跃度的平均值。
9.如权利要求1所述的低比特率视频预测帧码率控制算法，其特征在于所述步骤8)中 确定比特分配所需求解的代价函数的公式
10.如权利要求1所述的低比特率视频预测帧码率控制算法，其特征在于所述步骤9) 中确定比特分配所需求解的代价函数应该满足的条件满足关系Xi彡Xj，当i彡j时。
全文摘要
一种应用于低比特视频编码领域的通过变化编码帧率的码率控制算法。当前在低比特视频编码方面已有的码率控制算法都在帧率固定的假定下对宏块进行比特分配。码率控制算法要满足在可容忍的时间延迟内调整编码帧率的要求。本码率控制算法将在时域和空域方面做权衡来增强低比特码率下的视频体验。该算法只小幅度增加计算量就可以获得很高的编码效率。本算法完全兼容H.263+的比特流格式。
文档编号H04N7/26GK102148975SQ20101010643
公开日2011年8月10日 申请日期2010年2月4日 优先权日2010年2月4日
发明者杨华岚 申请人:成都市世嘉电子实业有限公司