码率控制与实现算法讲述.ppt

码率控制技术原理 当D=O时，编码对应于无损压缩，输入码率应大于或等于信源熵H(X)；若D一为最大允许失真，则相应码率下限为R(D一)。典型的率失真曲线R—D如图3．1所示。R(D’)为D’的凸递减函数。 码率控制技术原理 率失真优化主要用于模式选择。在H．264视频标准中，有以下几种模式：INTRA．4x4，INTRA．16x16，SKIP，INTER—16×16，INTER．16×8，INTER．8×16，INTER．8×8。 假设图像序列S被分割为K个不同的块4，相应的像素用6t来表示。编码6t所选择的编码模式％分为帧间编码和帧内编码。每种编码模式都包括预测编码的模式和编码参数。其中编码参数包括变换系数和量化参数等。对于帧间模式，编码参数还包括一个或多个运动矢量。 码率控制技术原理 在对图像序列S进行基于块的混和视频编码时，对于每块选取的编码模式应该使编码后的Lagrange代价函数J(S，II九)达到最小。编码后比特流的比特率和失真度与时间和空间有着密切联系，而不仅仅是和编码模式有关，但当且仅当为每个块Sk所选定的编码模式使得代价函数J(S，IIX)最小时，编码器得到最优化。 编码控制模式中，宏块分割模式的判决与帧间模式运动估计的最佳比特分配这两个问题将会被分别处理。在Lagrange参数AMODE与量化参数选定后，H．264／AVC编码器通过最小化Lagrange代价函数实现对每一个宏块编码模式的选定。对于宏块St，模式Ik，拉格朗日模型选择公式为： 码率控制技术原理 对于INTRA模式，失真是重建宏块s与原始宏块s的平方差(SSD)，按下式计算： 对于SKIP模式，DReC禾RReC不取决于当前量化参数的值，DReC由当前宏块与参考以前帧的宏块的SSD计算得到，RREC约为1bit／宏块。对于INTER模式，它的拉格朗日代价函数计算较为复杂，这是由于多种块模式和多参考帧的运动估计。给定拉格朗日常数．t,MOTION，宏块Si拉格朗日代价函数 如下式： 码率控制技术原理 其中，M为所有可能的编码模式，失真按下式计算： 拉格朗日常数的选择如下： H．264的码率控制算法 H．264的码率控制算法采用了多种技术，其中包括自适应基本单元层(Adaptive Basic Unit Layer)、流量往返模型(Fluid Traffic Model)、线性MAD模型、二次率失真模型等。并且采用了分层码率控制策略，共分为三层：GOP层、帧层和基本单元层。在JVT的提案中，采用的是JVT-G012码率控制算法，该算法提出了基本单元的概念，将一帧划分为若干个基本单元，基本单元可能是一宏块、一行宏块、一场或一帧。帧层码率控制根据网络带宽、缓存占用量、缓存大小及剩余比特来分配每一帧的目标比特；在基本单元层码率控制中，目标比特由该帧的剩余目标比特平均得到。这些技术的采用成功地解决了传统码率控制算法与H．264的率失真优化技术之间存在的因果矛盾，能较准确地控制输出码率，输出视频质量较好。 H．264的码率控制算法 H．264中的JVT．G012算法采用的二次R—Q模型如下： 这一模型用于基本单元的量化参数计算，其中R代表编码量化系数所需的码字位数，Q指基本单元的量化步长，MAD通过以下线性预测模型进行预测： 2016 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 小组成员：池品臻 陈申 陈天壹 陈仙锋 程宏浩 码率控制技术原理与H．264的码率控制算法介绍 码率控制技术原理 引起编码器的输出比特码率波动的原因主要有两个。首先，数字视频信号中包含了大量的时域和空域冗余，编码器的主要任务就是去除这些冗余。由于时间冗余和空间冗余是随机的，从而造成编码器输出比特率波动。另一个原因是变长编码，变长编码根据某个事件(如零游程)的发生概率来设计码字。事件发生的概率越大，其编码码字越短，反之亦然，从而引起编码器输出比特率的变化。 码率控制技术原理 引起编码器的输出比特码率波动的原因主要有两个。首先，数字视频信号中包含了大量的时域和空域冗余，编码器的主要任务就是去除这些冗余。由于时间冗余和空间冗余是随机的，从而造成编码器输出比特率波动。另一个原因是变长编码，变长编码根据某个事件(如零游程)的发生概率来设计码字。事件发生的概率越大，其编码码字越短，反之亦然，从而引起编码器输出比特率的变化。 码率控制技术原理 由于视频应用的要求和目的不同，根据输出码率是否要求恒定，传输码流的信道可分为两种类型，即可变比特率的码率控制VBR(Variable Bit Rate)和恒定比特率的码率控制CBR(Constant Bit Rate)。在变比特率信道下，可以为更高的运动量或更详细的