浅议基于h.264avc的码率控制新技术

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1、复旦大学硕士学位论文基于H.264/AVC的码率控制新技术姓名：王妙辉申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：颜波2010-04-20复旦大学硕士学位论文摘要第三代移动网络(3G)已经在我国蓬勃发展，多媒体传输则是3G网络时代的最主要内容。由于经济、技术原因，使得视频传输码率受到了网络带宽的限制。目前解决网络带宽瓶颈对多媒体视频质量的影响有两种途径：一是使用新技术，更大限度地压缩视频流；二是在现有压缩技术标准下，研究更好的码率控制策略S以获得相对较高的视频质量。本课题研究的目的在于探索在限定带宽和最新视频编解码标准(H．26

2、4／AVC)条件下，如何传输具有更高视频质量的视频流。H．264／AVC[9]是由ISOMPEG和ITU．TVCEG两大国际组织联合开发的下一代视频编解码标准，具有前所未有的商业前景。H．264／AVC采用了很多视频编解码新技术，比如多参考帧、高精度的预测、去方块滤波及多编码模式等等。同时这些新技术也引入了新的问题：一、目前绝大多数速率控制算法[5】[6】[9】【35】[36】[42】[46】是针对P'B帧编码，很难直接运用于I帧的编码，但是I帧编码直接影响一个GOP的视频质量，原因是P帧与B帧需要依靠I帧来做预测才能解码。如果I帧

3、视频质量高，将会产生很大的比特数这就可能导致后续帧出现跳帧；相反地，如果I帧视频质量低势必降低整个视频流的质量。二、H．264／AVC采用了的基于拉格朗日的率失真最优模型，拉格朗日乘子在宏块层是一个常数。尽管这种策略取得了很好的编码效果，但是固定的拉格朗日乘子显然不是最优的策略，因为在一帧图片中不同的宏块具有不同的复杂度，所以拉格朗日乘子也应该是随宏块复杂度的变化而变化，从而才能达到更优编码效率。值得关注的是国内外现存的算法都很少关注拉格朗日乘子问题。本研究课题主要针对上面提到的两个问题进行探索研究，改进H．264／AVC标准的现有

4、速率控制算法，从而显著提升H，264视频码流的网络传输质量。【关键词】：码率控制，I帧，拉格朗日乘子，跳帧，H．264／AVC【中图分类号】：TP37复旦大学学位论文AbstractThethirdgenerationmobilenetworkshavebeenwelldevelopedinChina．MultimediatransmissioniSoneofthemostimportantapplicationsovermobilenetworks．Duetotheeconomicalandtechnologicalconstra

5、ints．theperfofinanceofvideotransmissionislimitedbythenetworkbandwidth．Therearetwocategoriesofapproaches，whichareusedtosolvethelowbandwidthconstraints：oneiStodesignabrandnewvideocompressiontechnologyandtheotheriStomodifytheexistingratecontrolalgorithms．Thegoalofthisthes

6、isiStoexploresomenovelalgorithmstosolvetheseproblemsforH．264／AVCCODEC．H．264／AVC[91wasiointlydevelopedbytwointemmionalorganizmionsIS0MPEGandITU—TVCEGwhichiSoneofthemostprominentvideocompressedstandards．H。264

7、斟Cemploysmanynewtechnologiessuchasmulti．referenceflames．high-p

8、recisionmotionestimation，deblockingfilter,variableblocksizes，multiplecodemodes，ratedistortionoptimizationandSOon．Meanwhile，thesenewtechnologiesalsoproducenewproblems．Firstly,mostofthecurrentratecontrolalgorithms[5]【6】[9】【35】[36]【42】[46]arehardtouseforI-frame，whichisthe

9、mostimportantcomponentinthevideostreams．HighqualityI—framewillproducemorebitsthanPorBframe．whichwillcausebufferoverfl