探索h.264中码率控制算法与率失真模型的研究

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1、西南交通大学硕士学位论文H.264中码率控制算法与率失真模型的研究姓名：杨国沭申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：金炜东20080501西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要2003年3月，ITU—T／ISO(InternationalTelecommunicationUnionTelecommunicationStandardizationSector／InternationalOrganizationforStandardization)正式公布了H．264视频压缩标准，与H．263或MPE

2、G-4(MovingPictureExpertGroup一4)相比，在同样视频质量下，其码率能够降低一半，同时因为采用了许多新技术，应用范围变得很广，从而受到业界的关注。码率控制是视频通信系统中的关键环节之一，主要用于调控编码视频的输出质量和内容复杂度。视频压缩编码目的就是在比特率受限条件下，尽量使编码失真最小。本文简要介绍了码率控制技术的现状，着重分析比较了n．264／AVC(H．264／AdvancedVideoCoding)中的码率控制技术以及近年来提出的一些改进方法，针对传统的跳帧算法在缓冲器占用量达到某

3、一限值时盲目地跳过下一帧的不足，提出了一种新型的跳帧算法，该算法将缓冲器的占用量与图像运动剧烈程度结合起来，在适当条件下跳过运动平缓的帧而为运动剧烈的帧保存缓存空间，实验表明，此算法可以对复杂度高的区域的质量有所提高。在宏块层对于每个宏块进行率失真优化时，通过动态改变拉格朗日因子调整量化参数，从而更精确分配目标比特数，改进了码率控制算法。而对率失真优化(RDO--RateDistortionOptimization)中拉格朗日乘子的优化，则是通过量化参数期望值及对每帧宏块的平均目标比特和各种模式下产生的比特的比较

4、，进一步利用f(ratio)函数来修正拉格朗日乘子。实验验证，基于改进算法的码率控制缩减了目标比特和实际比特的差距，取得较小的码率偏差，得到良好的码率控制效果，尤其是在低码率下获得了较好的图像质量，较高的平均PSNR(peaksignal—to—noiseratio)并且缓存占有率也更加稳定。关键词：n．264／AVC：码率控制；Lagrange乘子；比特分配；QP调整AbstractH．264videocodingstandardisannouncedformallybynU．U／ISOinMarch2003．

5、Withthesamequalityofvideo，comparingwithH．263andMPEG．4。H．264’Sbitratecanbereducedtohalfoftheoriginal．ThestandardiSdesignedtogivesomenewtechnicalsolutionsto+supportabroadrangeofapplications，SOitattractsmuchattentionincorrelativeindustrialfields．Asakernelprocess

6、ofavideocommunicationsystem，theratecontrolalgorithmmainlyusedtocontroltheoutputqualityandcontentcomplexity．Videocodingisintendedtominimizethedistortionsubjecttoaconstraintbitrate．Tbjspapergivesabriefintroductionaboutthepresentsituationoftheratecontroltechnolo

7、gyandfocusesonanalyzingandcomparingtheratecontroltechnologyofH．264／AVC，aswellassomeimprovedtraditionalalgorithmsappearedinrecentyears．Againstthedisadvantagesofthetraditionalalgorithms，whichwillskipupcomingframe(s)aslongastheoccupationofbuffercomesuptosomethre

8、shold；thispaperpresentsanewFrame—Skippingscheme．Thenewalgorithm，takingboththebuffersituationandtheframecomplexityintoconsideration，allowssomelessimportantframestobeskippedeventhebufferiSn