视频编码中的码率控制方法综述【文献综述】

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1、毕业论文文献综述电子信息工程视频编码中的码率控制方法综述摘要：码率控制是图像编码技术中的一个重要组成部分，它对编码的图像质量有很大的影响。本文在介绍码率控制基本概念的基础上，重点介绍了当前国内外码率控制技术的研究现状和关键算法，主要包括MPEG标准中的码率控制方法，H.264标准[1]中的码率控制算法以及基于模糊控制的H.264宏块层码率控制、基于H.264/VAC的宏块级码率控制优化算法等最新码率控制新技术。其中因H.264标准中的码率控制算法的能够得到更好的码率控制效果，便于接收端获得更加稳定的压缩视频流而被广泛的运用。本文通过对各种改进方

2、法的论述，以此基础分析码率控制技术的不足之处和发展趋势。从而为以后提出更加有效的、高质量的处理和传输视频信息和多媒体的信息码率控制算法奠定基础。关键字：码率控制；H.264；编码1.引言随着通信技术、计算机技术和网络技术的不断发展，人们的生活和工作方式随之也发生了巨大的变化。在传统的通信领域，人们习惯语音和数据传输等单一的媒体业务，如电话、电报、传真等。如今传统的通信方式已经无法满足人们的需求。人们开始对通信领域的多样化需求越来越多，也越来越希望无论在何时何地，都可以方便、快捷、灵活地通过语音、数据、图像和视频等多种方式进行通信。在视频编码中，

3、码率控制模块根据网络/信道环境调节视频编码器端的输出码率，并尽可能地提高视频质量。码率控制和率失真优化的一个主要目的是为视频编码分析和建立率失真模型，在给定的约束条件下，提供高质量的压缩视频。2．MPEG标准中的码率控制方法经典的码率控制算法或模型主要有:H.261的RM8(ReferenceModel8)，MPEG-2的TM5(testModel5)，H.263的TMN8(testModelNear-term8)，MPEG-4的VM8(verificationModel8)。而在这些中，MPEG标准的码率控制方法是最常用的。MPEG一2没有具

4、体规定如何实现码率控制，但是在它的测试模型TM5中提出并集成了码率控制算法。在TM5中，码率控制可以分为3个步骤:目标比特数分配、码率控制和自适应量化。但是，TM5算法存在着3个方面的问题：一是码率控制算法没有考虑处理场景切换带来的问题；二是同一帧中宏块与宏块之间编码质量不均匀；三是算法中参考量化步长比5实际量化步长差距大。同时，在低运动视频序列编码中，由于相邻帧之间有着较高的相关性，R一D关系可用来预测待编码帧的特性。VM8采用了这一思想，它的R-D分析建立在两个假设基础上：相邻的视频帧高度相似，并有同样的码率-失真曲线。值得指出的是，场景切

5、换和变化是视频序列中经常出现的现象，这时将不再满足第一个假设条件，往往会导致算法性能的下降。3.H.264码率控制算法多媒体通信系统中，压缩的视频码流需要在带宽不一致且变化的网络上传输。视频编码器的大速率输出会导致不可想象的网络拥塞；另一方面，视频编码器输出比特率无控制的减少，会导致不必要的质量下降及对现存网络资源的低效利用。为了充分利用网络资源，并保证用户获得最优的视频质量，视频通信系统中需要引入码率控制技术来获取在质量和带宽利用上的最佳均衡。H.264提案JVT-G012提出用流量往返模型来分配每个基本单元目标比特数，并在宏块层编码采用二次

6、率失真函数计算量化参数，用此量化参数来进行模式选择和编码。尽管这种算法可以达到目标码率而且图像也没有明显波动，但是对一个宏块两次的RDO计算的时间复杂度是难以接受的。而X264作为H.264的一种实用实现模型广受好评。X264是网上自由组织联合开发的兼容H.264标准码流的编码器。它注重实用，在不明显降低编码性能的前提下，努力降低编码的计算复杂度，故X264摈弃了264中一些对编码性能贡献微小但计算复杂度极高的新特性，如多参考帧、帧间预测中不必要的块模式、CABAC等。H.264/AVC的参考模型JM中采用了JVT-G012和JVT-H017的

7、码率控制算法。该码率控制算法存在一些不足之处。首先，从JVT-H017算法在帧层的目标比特数分配策略上来看，在应用于视频会议等对延时比较敏感的环境时，一般不采用B帧而只采用IPPP的帧结构。此时，帧层的目标比特数分配只考虑了缓冲器充盈度，而没有考虑图像复杂度的影响，GOP层剩余可分配的比特数只是做了简单的平均分配。其次，在基本单元层通过对所有未编码的基本单元的MAD值进行预测，来分配每个基本单元的目标比特数。通过大量的预测信息进行比特分配，不但准确度低而且计算量大。为了合理地分配比特数，应该为复杂度高的图像多分配比特数，而给复杂度低的图像少分配

8、比特数。4、其他码率控制算法在视频编码不断改进的现在，针对已有的一些经典码率控制算法，很多研究也提出了一些更高效的控制算法，如基于模糊控制的H.264