试析h.264avc视频编码的码率控制研究

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1、中南大学硕士学位论文H.264/AVC视频编码的码率控制研究姓名：贺建新申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：曹岳辉20080520摘要随着数字音视频及多媒体技术的发展，迫切需要压缩巨大的视频信号数据量，适用于不同应用领域的MPEG一1、MPEG一2、MPEG-4、H．26x等国际编码标准应运而生。码率控制作为一项重要的技术，一方面通过调整视频码率使其在有限带宽的信道中传输，另一方面通过控制视频序列中比特的分配而获得最佳的整体视觉质量。如何选择一组合适的编码参数使得在满足带宽约束的条件下使编码质量最优是码率控制的研究内容。最新的视频编码标准H．264／AVC

2、采用的JVT-G012码率控制算法存在以下两个不足：一是原有的线性MAD预测方法在视频序列中存在快速运动和场景变换时效果变得很差；另一个是由于H．264相对于以前的编码标准存在更多的运动补偿模式，更多的比特用于非纹理数据的编码(如宏块划分、运动向量、多参考帧等)，简单地用已编码帧的非纹理数据来预测当前帧的非纹理数据的方法已不再适用。上述的局限性，在低码率情况下更加突出。本文首先给出了一种基于宏块的差图像直方图法，并根据视频图像的编码复杂度在各编码单元之间合理分配比特，接下来提出了一种时空域结合的MAD预测模型和一种更加灵活的非纹理数据的预测方法。实验结果表明，相对于J

3、VT--G012算法，本文所提出的时空域结合的码率控制算法能将码率更加精确地控制在目标码率附近，并能获得更好的主观视觉质量和更高的PSNR。尤其是在非平稳视频序列的低码率编码中，效果更加突出。关键词视频编码，H．264／AVC，码率控制，差图像直方图，时空域MAD预测ABSTRACTAlongwithdigitalAVandmultimediatechnologydeveloping，largenumbersofvideodatumneedtobecompressed．Atpresent，theInternationalCodingStandards，suchasMP

4、EG-1，MPEG一2，MPEG一4，H．26x，havebeenestablishedandappliedtodifferentapplicationareas．Ratecontrolservesasanimportanttechniquetomoderatethebitrateofvideotransmissionoverachanneloflimitedbandwidthandtocontrolthebitallocationswithinavideosequencetomaximizeitsoverallvisualquality．Howtofindaseto

5、fcodingparameterstoachievethevideoqualityasgoodaspossiblewhilesubjecttoarateconstraintisasubjectofratecontr01．H．264／AVCisthelatestintemationalvideocodingstandardthatadoptsJVT-G012asitsratecontrolscheme．However,therearetwolimitationsinthescheme．Firstly,theoriginallinearMADpredictionmodel

6、performspoorlyduetohighmotionorscenechangesinthetestsequence．Secondly,incontrasttothepreviousstandards，thereexistmuchmorecomplexmotioncompensationstrategiesintheH．264standard，andahigherpercentageofbitsisrequiredtoencodenotextureinformation．Thusthemethodthatsimplypredictsnotexturebitsoft

7、hecurrentframethroughthatofpreviouscodedframesisnolongerefficient．Thelimitationsmentionedaboveareespeciallyoutstandingatlowbitrates．Firstofall，amacroblock-basedhistogramofdifferenceisintroduced，andbitsareallocatedrationallyamongcodingunitsaccordingtotheencodingcomplexityofthevi