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H.264/AVC标准是由运动图像专家组MPEG和国际电信联盟ITU下属的视频编码专家组VCEG联合制定的新一代高效视频压缩编码标准。它不仅具有优异的压缩性能,而且具有良好的网络亲和性。与以往的标准相比,它采用了更多的先进技术,使得在相同码率下使用H.264/AVC标准编码可以获得更好的主客观的图像质量。与以往标准不同的是,为了获得高效率的编码,在H.264/AVC标准中引入了率失真优化(RDO)策略来决定合适的运动估计和宏块编码模式。由于量化参数QP被同时用于率失真优化和码率控制,从而导致了码率控制过程中“蛋鸡悖论”的产生。因此,以往的许多经典码率控制算法在H.264/AVC标准中并不完全适用。
本文对H.264/AVC中的码率控制技术进行了深入的研究。首先对码率控制技术的背景、意义和分类进行了简要的介绍,对码率控制的技术特点和关键技术研究情况作了简单的描述,并对码率控制的原理进行了总结。接着对已有的经典码率控制算法以及H.264/AVC中建议使用的JVT-H017算法进行了详细介绍,并针对现有的H.264/AVC中码率控制算法的问题和不足,总结了主要的改进方向,并通过对p域线性模型的研究,提出了一种基于p域线性预测模型的H.264/AVC码率控制策略,这种策略利用整数变换中零系数所占总系数比重p来解决量化参数QP同时被用于码率控制和率失真优化的矛盾。算法为了使分配给每一帧的目标比特更加的合理与准确,引入了一个新的复杂度因子DCTp,对编码图像帧的分配的目标码字根据编码图像的复杂度进行初步的估计,并结合缓冲区的大小对所分配目标比特进一步调整,从而使分配给每帧的目标比特更加的合理与准确。文中还对头部比特预测方法作了改进,用运动矢量MV作为对头部比特预测的重要因子,来调整预测的头部比特大小,使分配给每帧的头部比特更加的准确。论文对提出的算法与JVT-H017算法以及其它一些算法性能进行了仿真和比较,通过比较和分析,证明了本文所提的码率控制算法在保证图像质量的同时,还可以获得更加平稳的输出码率并使实际输出码率更加接近于目标码率。