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码率控制是视频通信系统中的关键环节之一,主要应用于调控编码视频的输出质量。进行码率控制时一般需要涉及目标码率计算,信源与信道模型的建立,视频编码方法,率失真估计,码率分配,跳帧,实时性,传输环境和系统性能评估等诸多方面。新出现的网络视频流媒体传输,无线信道传输,MPEG-4的对象编码传输,信噪比精细可分级编码传输等实际应用要求鲁棒性高的码率控制算法来满足视频传输的需要。因而相应的码率控制算法已经成为近几年来的热点。
本文简要介绍了码率控制技术的现状,着重分析比较了H.264/AVC中的码率控制技术以及近年来提出的一些改进方法,并在此基础上,通过对拉格朗日乘子,比特分配和QP调整策略的研究,改进了码率控制算法。改进算法主要是根据增量控制,最低纹理比特限制,缓存状态等对二次率失真模型计算出的量化参数期望值QPcomputed进行调整,得到实际编码量化参数QPcf;而对率失真优化(RDO)拉格朗日乘子的计算,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,进一步利用f(ratio)函数来修正拉格朗日乘子λmode。在考虑帧复杂度的基础上,提出了基于复杂度的帧比特分配方案和QP调整策略。通过实验仿真验证,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,并且缓存占有率也更加稳定。