随着实时视频通信越来越成为网络应用的焦点,视频压缩编码和网络传输等学术和应用领域的研究也面临着更大的挑战。一方面,由于网络的异构性、网络带宽的波动以及不可避免的传输错误,对视频流的网络适应性和容错性提出了更高的要求,从而引出了实时视频传输中的比特优化分配问题。另一方面,最新的视频压缩编码标准H.264相对以往其它标准增加了许多新的特点,其高效的低码率压缩性能引起了业界广泛的关注,这就要求针对H.264在低码率实时视频传输中的应用做更深入的研究。由此,本文总结了实时视频传输中比特优化分配问题的相关研究成果,在此基础上,结合H.264编码平台,从一路视频编码的码率控制、多路视频序列并行传输的联合码率控制和信源信道联合比特分配控制三方面展开了研究。 首先从一路视频的低码率实时传输角度出发,提出了一种H.264低码率实时视频传输中基于时域空域质量折衷的码率控制算法。通过提出一种动态跳帧控制算法实现了运动视觉平滑性意义上的时域空域质量折衷。同时针对动态跳帧控制的特点对原有H.264参考模型中的缓冲区控制算法进行了相应的改进。文中将动态跳帧控制分别应用到了帧级和宏块组级,仿真结果表明,本算法相对于H.264参考模型中的原始码率控制技术,可明显改善视频的主观视觉质量,同时也提高了编码效率,而且宏块组级方案相对帧级方案在编码效率上有进一步上升的空间。 接着从多路视频的并行实时传输角度出发,考虑到以往的相关研究成果大都基于MPEG-2标准的高码率应用,提出了针对多路H.264视频序列并行传输的联合码率控制方案。该方案主要包含两部分。第一部分中提出了一种基于H.264编码标准的图像编码复杂度估计方法。该方法结合了H.264中I帧和P帧不同的编码特性,并且能够充分利用编码器在编码过程中所产生的数据信息。第二部分中将一路视频传输中基于时域和空域的二维码率分配控制扩展到时域、空域和序列域的三维控制,并针对多路并行传输的实际特点进行了改进,从而能够依据图像编码复杂度和虚拟缓冲区充盈度水平,动态的在各序列之间以及序列内部图像帧之间分配码率。最终的仿真实验证明了所提出的联合码率控制方案能够使各序列间的编码质量趋于一致以及调节序列内帧与帧之间的编码质量变化趋于平滑,从而提高了信道利用率和整体的传输系统性能。 最后从联合信源信道编码的优化比特分配角度出发,研究了误码信道下通过率失真优化选择宏块编码参数从而提高视频流鲁棒性的问题,提出了一种基十端到端预测误差的率失真优化运动估计算法。该算法通过适当选择运动矢量,使其指向失真较小的参考块,从而有效控制了误码扩散。仿真实验表明,采用所提出的率失真优化运动估计算法,能够进一步提高视频传输流的鲁棒性。尤其对低码率应用和运动复杂度较高的序列,图像的解码质量在主观和客观上都有了明显的改善。