高效率视频编码码率控制算法研究
发布时间：2020-10-19 13:29
随着移动互联网和多媒体技术的迅猛发展以及生活水平的不断提高,人们对视频内容和质量提出了越来越高的要求。由于内容丰富及高清、超高清视频包含很大的信息量,使得数字化后的视频数据量巨大,因此数字视频在传输或存储前必须进行压缩编码,以降低对传输带宽或存储空间的需求。在视频通信中,由于通信网传输带宽有限,视频编码器大多采用了码率控制技术以产生匹配传输带宽的码流,并保证视频质量。新一代视频编码标准HEVC采用基于R-λ模型的码率控制算法,提高了码率控制精度和视频质量,但其帧层比特分配未考虑视频内容特性与缓冲区状态,导致帧层比特分配不太合理,而其最大编码单元层比特分配也未能充分利用图像空域复杂度与时域复杂度的相关性,以及模型参数更新过程存在不足,导致最大编码单元层比特分配不准确。本文针对基于R-λ模型的码率控制算法在帧层比特分配与最大编码单元层比特分配上存在的不足,对应提出了两种码率控制优化算法。针对帧层比特分配不合理的问题,本文提出了一种帧层码率控制优化算法。首先,对图像信息熵、最小变换域绝对误差之和以及基于R-λ模型码率控制算法中帧层固定权重进行加权,得到一种度量帧层图像复杂度的综合因子,并将其作为新帧层比特分配权重;其次,根据目标缓冲级与缓冲区剩余比特计算出缓冲区反馈比特;最后,根据计算获得的新帧层比特分配权重和缓冲区反馈比特对帧层进行比特分配。本文算法在HM16.0上进行了实现和性能测试,结果表明:与HEVC原始的码率控制算法相比,优化算法的码率控制误差平均下降了2.008%,峰值信噪比平均提高了0.21dB。针对最大编码单元层比特分配不合理的问题,本文提出了一种最大编码单元层码率控制优化算法。首先,利用图像的梯度和平均绝对差构建一种新复杂度,以此来度量最大编码单元层图像复杂度;其次,利用获得的新复杂度与图像梯度定义一种调整因子,以此来对量化参数进行调整;最后,利用牛顿法与视频失真对模型参数进行有效地更新。实验结果表明,与HEVC原始的码率控制算法相比,优化算法的码率控制误差平均下降了0.062%,峰值信噪比平均提高了0.07dB。
【学位单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN919.81
【部分图文】：
重庆邮电大学硕士学位论文 第 2 章 HEVC 视频编码技术第 2 章 HEVC 视频编码技术2.1 HEVC 标准简介2.1.1 视频编码国际标准的发展随着信息技术的快速发展，视频编码技术也变得更加成熟。视频编码的国际标准化过程从 20 世纪 80 年代早期开始，到现在将近 30 年。视频编码国际标准的发展历程如图 2.1 所示。由图 2.1 可知，ITU-T 和 ISO/IEC 两大国际标准组织制定视频编码标准一般需要 5~7 年，对于 H.265/HEVC 也概莫如此。
图 2.2 HEVC 编码框架.2 HEVC 编码结构1. GOP视频序列包含一系列的图像组(GOP)，且一个图像组是由视频序列中的若构成。在 HEVC 中，GOP 分为两类：封闭式 GOP(Closed GOP)与开放式P)[40, 41]，如图 2.3 所示。封闭式 GOP 把 IDR(Instantaneous Decoding Refre第一帧，每个 GOP 之间进行独立编解码。开放式 GOP 的首个 GOP 第一 IDR 帧，之后 GOP 中的第一帧为 non-IDR 帧。对后续 GOP 中的帧进行帧时，可使用前一个 GOP 的已编码帧作为参考帧。
(b) 开放式 GOP图 2.3 两种类型的 GOP2. Slice 和 Tile为了减少传输过程中产生的差错，HEVC 将一帧图像划分为一个或者若干个条(Slice)[43]。Slice 呈条带状，且每个 Slice 都由一系列编码树单元(Coding Tree Unit,CTU)[44]组成，如图 2.4(a)所示。根据不同的编码类型，可将 Slice 分为以下三种：(1) I Slice：该 Slice 的所有块只使用帧内预测编码。(2) P Slice：该 Slice 的所有块既可使用帧内预测编码，也可使用帧间预测编码。但预测块只能使用单向预测编码，且仅使用参考图像列表 0。(3) B Slice：该 Slice 的所有块允许帧内预测编码、单向预测编码与双向预测编码。双向预测的 B Slice 可使用参考图像列表 0 和列表 1。为实现编解码并行机制，增强空间相关性，减少行缓存容量，防止错误扩散，
【参考文献】
本文编号：2847270
【学位单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN919.81
【部分图文】：
重庆邮电大学硕士学位论文 第 2 章 HEVC 视频编码技术第 2 章 HEVC 视频编码技术2.1 HEVC 标准简介2.1.1 视频编码国际标准的发展随着信息技术的快速发展，视频编码技术也变得更加成熟。视频编码的国际标准化过程从 20 世纪 80 年代早期开始，到现在将近 30 年。视频编码国际标准的发展历程如图 2.1 所示。由图 2.1 可知，ITU-T 和 ISO/IEC 两大国际标准组织制定视频编码标准一般需要 5~7 年，对于 H.265/HEVC 也概莫如此。
图 2.2 HEVC 编码框架.2 HEVC 编码结构1. GOP视频序列包含一系列的图像组(GOP)，且一个图像组是由视频序列中的若构成。在 HEVC 中，GOP 分为两类：封闭式 GOP(Closed GOP)与开放式P)[40, 41]，如图 2.3 所示。封闭式 GOP 把 IDR(Instantaneous Decoding Refre第一帧，每个 GOP 之间进行独立编解码。开放式 GOP 的首个 GOP 第一 IDR 帧，之后 GOP 中的第一帧为 non-IDR 帧。对后续 GOP 中的帧进行帧时，可使用前一个 GOP 的已编码帧作为参考帧。
(b) 开放式 GOP图 2.3 两种类型的 GOP2. Slice 和 Tile为了减少传输过程中产生的差错，HEVC 将一帧图像划分为一个或者若干个条(Slice)[43]。Slice 呈条带状，且每个 Slice 都由一系列编码树单元(Coding Tree Unit,CTU)[44]组成，如图 2.4(a)所示。根据不同的编码类型，可将 Slice 分为以下三种：(1) I Slice：该 Slice 的所有块只使用帧内预测编码。(2) P Slice：该 Slice 的所有块既可使用帧内预测编码，也可使用帧间预测编码。但预测块只能使用单向预测编码，且仅使用参考图像列表 0。(3) B Slice：该 Slice 的所有块允许帧内预测编码、单向预测编码与双向预测编码。双向预测的 B Slice 可使用参考图像列表 0 和列表 1。为实现编解码并行机制，增强空间相关性，减少行缓存容量，防止错误扩散，
【参考文献】
相关期刊论文 前2条
1 朱秀昌;王国刚;陈杰;李欣;;HEVC标准的多层视频编码扩展[J];南京邮电大学学报(自然科学版);2015年03期
2 高文;王强;马思伟;;AVS数字音视频编解码标准[J];中兴通讯技术;2006年03期
相关硕士学位论文 前2条
1 钟敏;基于信源失真的率失真优化算法研究与实现[D];电子科技大学;2016年
2 李晓娟;H.265/HEVC帧内编码算法研究[D];杭州电子科技大学;2015年
本文编号：2847270
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