专利名称：用在视频编码系统中的码率控制方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像处理领域，更具体地涉及ー种用在视频编码系统中的码率控制方法和装置。
背景技术：
在目前的视频编码技术中，虽然可以通过对原始的视频码流进行压缩编码来得到较高的压缩比，但是压缩编码产生的码流的码率并不是恒定的而是不断变化的。目前的通信信道和网络一般只能传输恒定码率的码流。为了能够在恒定码率的通信信道和网络中传输码率不断变化的码流，通常需要在码率不断变化的码流进入通信信道和网络以前，先将其输入到一个缓冲器中，然后再从缓冲器将码率不断变化的码流以固定码率输出到通信信道和网络中进行传输。
缓冲器的容量越大，其所能够承受的码率波动也越大。问题是大大的缓冲器会造成过大的缓冲延时，而且硬件开销上也不适宜。所以，需要把经过压缩编码的码流的码率波动控制在缓冲器所能承受的范围内。即，在任何时刻都要尽量保证缓冲器中的数据既不“溢出”(上溢)，也不能由于数据供应不足而出现“断档”(下溢)。这就是码率控制所要完成的任务。码率控制机制主要包括目标比特数的预分配和量化參数的决定两个方面。现有的码率控制方法一般通过调整用于对离散余弦变换(DCT)系数进行量化所用的量化參数(QP)的大小来实现码率控制。量化參数反映了空间细节的压缩情況。当QP较小时，大部分的图像细节都会被保留，还原出的画面质量比较高，同时码率也比较高；当QP增大时，ー些图像细节会丢失，还原出的画面质量会下降，同时码率也会随之降低。因此，需要ー种既能保证一定的画面质量又能将码率的变化控制在缓存器能够接受的范围内的码率控制方法。
发明内容
鉴于以上所述的问题，本发明提供了一种新颖的用在视频编码系统中的码率控制方法和装置。根据本发明ー个方面的用在视频编码系统中的码率控制方法包括计算将要编码的当前帧所在画面组中编码模式与当前帧的编码模式相同、且最接近当前帧的已经完成编码的编码帧的复杂度；选择根据编码帧的复杂度得出的第一目标比特数和根据预先确定的目标码率和目标帧率得出的第二目标比特数中较小的ー个作为将分配给当前帧的目标比特数；以及根据将分配给当前帧的目标比特数，计算当前帧中各宏块的量化參数。根据本发明另一方面的用在视频编码系统中的码率控制装置包括复杂度计算单元，用于计算将要编码的当前帧所在画面组中编码模式与当前帧的编码模式相同、且最接近当前帧的已经完成编码的编码帧的复杂度；目标比特数获取单元，用于选择根据编码帧的复杂度得出的第一目标比特数和根据预先确定的目标码率和目标帧率得出的第二目标比特数中较小的ー个作为将分配给当前帧的目标比特数；以及量化參数计算单元，用于根据将分配给当前帧的目标比特数，计算当前帧中各宏块的量化參数。根据本发明的码率控制方法和装置既能保证一定的画面质量，又能将码率的变化控制在缓存器能够接受的范围内。
从下面结合附图对本发明的具体实施方式
的描述中可以更好地理解本发明，其中图I示出函数y = 的曲线 X+Z图2示出根据本发明一个实施例的码率控制装置的框图；以及图3示出根据本发明一个实施例的码率控制方法的框图。
具体实施例方式下面将详细描述本发明各个方面的特征和示例性实施例。下面的描述涵盖了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更清楚的理解。本发明绝不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了相关元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。如上所述，现有的码率控制方法一般通过调整用于对DCT系数进行量化所用的量化參数的大小来实现的码率控制。而量化參数的选取与图像复杂度、实际编码产生的比特数、以及缓冲器的占用情况有夫。下面对现有的码率控制方法进行简要描述。具体地，现有的码率控制方法通常包括以下三个步骤I)为需要编码的当前帧分配目标比特数。其中，当前帧可以是将要进行帧内编码的图像帧、将要进行双向预测编码的图像帧、或者将要进行前向预测编码的图像帧。通过对未编码的图像帧进行帧内编码处理可以得到帧内编码帧(I帧)；通过对未编码的图像帧进行双向预测编码处理可以得到双向预测编码帧(B帧)；通过对未编码的图像前帧进行前向预测编码处理可以得到前向预测编码帧(P帧)。具体地，可以通过以下两个分步骤来计算将分配给当前帧的目标比特数a.根据以下等式(I)，计算当前帧所在画面组(GOP)中的编码模式与当前帧的编码模式相同、且在时间上最接近当前帧的已经完成编码的编码帧(为了方便，下面简称为编码帧t)的复杂度)(t
权利要求
1.一种用在视频编码系统中的码率控制方法，包括 计算将要编码的当前帧所在画面组中编码模式与所述当前帧的编码模式相同、且最接近所述当前帧的已经完成编码的编码帧的复杂度； 选择根据所述编码帧的复杂度得出的第一目标比特数和根据预先确定的目标码率和目标帧率得出的第二目标比特数中较小的ー个作为将分配给所述当前帧的目标比特数；以及 根据将分配给所述当前帧的目标比特数，计算所述当前帧中各宏块的量化參数。
2.根据权利要求I所述的码率控制方法，其特征在于，所述第一目标比特数是根据以下多项信息中的一项或多项计算得出的所述编码帧的复杂度、所述目标码率和所述目标帧率、所述当前帧所在画面组中将要进行前向预测编码的图像帧的数目和将要进行双向预测编码的图像帧的数目、缓存器中能够供所述当前帧所在画面组使用的剰余比特数、所述当前帧所在画面组中最接近所述当前帧的帧内编码帧的复杂度、前向预测编码帧的复杂度、以及双向预测编码帧的复杂度。
3.根据权利要求I或2所述的码率控制方法，其特征在干，计算所述当前帧中任意ー个宏块MBj的量化參数的处理包括 根据将分配给所述当前帧的目标比特数、在对所述当前帧进行编码之前缓冲器的满度、以及所述当前帧中已经完成编码的宏块的编码结果所占用的总比特数，计算在对所述宏块MB^进行编码之前所述缓冲器的满度； 根据在对所述宏块MB^进行编码之前所述缓冲器的满度、所述目标码率与所述目标帧率的比值、以及预先确定的最大量化參数值，计算所述宏块MB^的量化參数，其中j为不小于O的整数。
4.根据权利要求3所述的码率控制方法，其特征在于，根据所述编码帧所占用的比特数以及所述编码帧的平均量化參数，计算所述编码帧的复杂度。
5.一种用在视频编码系统中的码率控制装置，包括 复杂度计算单元，用于计算将要编码的当前帧所在画面组中编码模式与所述当前帧的编码模式相同、且最接近所述当前帧的已经完成编码的编码帧的复杂度； 目标比特数获取单元，用于选择根据所述编码帧的复杂度得出的第一目标比特数和根据预先确定的目标码率和目标帧率得出的第二目标比特数中较小的ー个作为将分配给所述当前帧的目标比特数；以及 量化參数计算单元，用于根据将分配给所述当前帧的目标比特数，计算所述当前帧中各宏块的量化參数。
6.根据权利要求5所述的码率控制装置，其特征在于，所述第一目标比特数是根据以下多项信息中的一项或多项计算得出的所述编码帧的复杂度、所述目标码率和所述目标帧率、所述当前帧所在画面组中将要进行前向预测编码的图像帧的数目和将要进行双向预测编码的图像帧的数目、缓存器中能够供所述当前帧所在画面组使用的剰余比特数、所述当前帧所在画面组中最接近所述当前帧的帧内编码帧的复杂度、前向预测编码帧的复杂度、以及双向预测编码帧的复杂度。
7.根据权利要求5或6所述的码率控制装置，其特征在于，所述量化參数计算单元包括满度计算模块，用于根据将分配给所述当前帧的目标比特数、在对所述当前帧进行编码之前缓冲器的满度、以及所述当前帧中已经完成编码的宏块的编码结果所占用的总比特数，计算在对所述当前帧中任意一个宏块进行编码之前所述缓冲器的满度； 參数计算模块，用于根据在对所述宏块MB^进行编码之前所述缓冲器的满度、所述目标码率与所述目标帧率的比值、以及预先确定的最大量化參数值，计算所述宏块MB』勺量化參数，其中j为不小于O的整数。
8.根据权利要求7所述的码率控制装置，其特征在干，所述复杂度计算单元根据所述编码帧所占用的比特数以及所述编码帧的平均量化參数，计算所述编码帧的复杂度。
全文摘要
公开了一种用在视频编码系统中的码率控制方法和装置。该码率控制方法包括计算将要编码的当前帧所在画面组中编码模式与当前帧的编码模式相同、且最接近当前帧的已经完成编码的编码帧的复杂度；选择根据编码帧的复杂度得出的第一目标比特数和根据预先确定的目标码率和目标帧率得出的第二目标比特数中较小的一个作为将分配给当前帧的目标比特数；以及根据将分配给当前帧的目标比特数，计算当前帧中各宏块的量化参数。根据本发明能保证一定的画面质量，又能将码率的变化控制在缓存器能够接受的范围内。
文档编号H04N7/26GK102647586SQ20111003995
公开日2012年8月22日 申请日期2011年2月16日 优先权日2011年2月16日
发明者朱建清, 郑艳 申请人:富士通株式会社