CN112004082B - 一种双帧作为控制单元的码率控制的优化方法 - Google Patents

一种双帧作为控制单元的码率控制的优化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112004082B
CN112004082B CN201910445469.9A CN201910445469A CN112004082B CN 112004082 B CN112004082 B CN 112004082B CN 201910445469 A CN201910445469 A CN 201910445469A CN 112004082 B CN112004082 B CN 112004082B
Authority
CN
China
Prior art keywords
frame
rate control
current
code rate
control unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910445469.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112004082A (zh
Inventor
张传兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Ingenic Semiconductor Co Ltd
Original Assignee
Beijing Ingenic Semiconductor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Ingenic Semiconductor Co Ltd filed Critical Beijing Ingenic Semiconductor Co Ltd
Priority to CN201910445469.9A priority Critical patent/CN112004082B/zh
Publication of CN112004082A publication Critical patent/CN112004082A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112004082B publication Critical patent/CN112004082B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/124—Quantisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/169—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding
    • H04N19/184—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being bits, e.g. of the compressed video stream

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

本发明提供了一种双帧作为控制单元的码率控制的优化方法，包括：记录编码完成的每一帧的编码信息；用前一帧作为帧间预测的参考帧，前一帧的质量由前一帧的量化参数决定；对至少连续三帧的量化参数排序，规定码率控制的量化参数的排序合法性为从大到小排序为不合法的，其他的排序为合法的；获取已编码帧的编码信息；获取当前编码帧的码率和量化参数；获得当前编码帧的码率控制误差；根据码率控制误差和关键性调整当前编码帧的量化参数；判断当前编码帧的码率控制误差是否小于设定误差；若否则结束对当前编码帧的量化参数的优化；若是则判断当前编码帧是否为关键帧：若否：增大qp：qp_next0＝qp_current+qp_delta/2；qp_next1＝qp_current+3*qp_delta/2；若是：减小qp：qp_next0＝qp_current‑3*qp_delta/2；qp_next1＝qp_current‑qp_delta/2。

Description

一种双帧作为控制单元的码率控制的优化方法
技术领域
本发明涉及视频编码/解码技术领域，特别涉及一种双帧作为控制单元的码率控制的优化方法。
背景技术
在本章节中的声明仅提供与本公开相关的背景技术信息并且可不构成现有技术。
当今社会是一个高度数字化的社会，视频编码技术已被广泛应用到很多领域，例如有线电视、数字广播、视频会议等。在应用过程中，必须使计算机的数据处理与视频信息的处理以及网络的传输相配合，而且要保证视听质量达到人们一般水平的可接受范围。为了节约传输带宽以及存储空间，视频编码技术一直是科学研究所关注的重点。在带宽、延时、缓存等的限制下获得更好的图像质量，在码率下高效地传输编码数据，同时保证良好和稳定的质量，码率控制均是视频编码的关键技术。
在帧间预测中，参考帧的质量影响运动搜索的准确度，进而影响当前帧的码率和质量。视频编码中，一般采用前一帧作为帧间预测的参考帧。前一帧的质量是由前一帧的qp决定的。因此，qp排列顺序是会影响编码效果的。但是，现有的码率控制是没有考虑qp排列顺序对编码的影响。其中，视频码率：视频码率就是数据传输时单位时间传送的数据位数，一般我们用的单位是kbps即千位每秒。通俗一点的理解就是取样率，单位时间内取样率越大，精度就越高，处理出来的文件就越接近原始文件。qp:quant parameter(量化参数)的缩写，qp控制着残差系数的量化步长，从而影响编码的码率和质量。码率控制(RC)：码率控制实际上是一种编码的优化算法，它用于实现对视频流码流大小的控制。同样的视频编码格式，码流大，它包含的信息就越多，对应的图像也就越清晰。目前常用的两种码流控制方式是VBR和CBR，VBR是动态比特率，CBR是固定比特率。CBR：Constant Bit Rate(固定码率)的缩写。是以恒定比特率方式进行编码，有Motion发生时，由于码率恒定，只能通过增大 QP来减少码字大小，图像质量变差，当场景静止时，图像质量又变好，因此图像质量不稳定。这种算法优先考虑码率(带宽)。VBR：Variable Bit Rate(可变码率)的缩写。动态比特率，其码率可以随着图像的复杂程度的不同而变化，因此其编码效率比较高，运动发生时，马赛克很少。码率控制算法根据图像内容确定使用的比特率，图像内容比较简单则分配较少的码率(似乎码字更合适)，图像内容复杂则分配较多的码字，这样既保证了质量，又兼顾带宽限制。这种算法优先考虑图像质量。码率控制(RC)：在传输压缩编码视频的时候，必须要考虑两个问题：视频质量和传输带宽，如果带宽大，肯定要尽可能传输质量更好的视频；如果带宽低，则需要提高压缩比，减小码流；如果带宽动态变化，那么码流也需要动态改变来适应带宽，总之，码流与带宽紧密相关。与此同时，我们希望尽可能的得到高清晰的还原图像，所以在能接受的视频质量范围内对视频尽可能的压缩来提高带宽利用率是码率控制的根本。就是提高带宽利用率，在保持视频还原清晰度的情形下，尽可能的减小带宽。帧间预测：是利用视频图像帧间的相关性，即时间相关性，来达到图像压缩的目的。图像传输技术中，视频图像是主要的关注对象。视频图像是由时间上以帧周期为间隔的连续图像帧组成的时间图像序列，它在时间上比在空间上具有更大的相关性。大多数视频图像相邻帧间细节变化是很小的，即视频图像帧间具有很强的相关性，利用帧所具有的相关性的特点进行帧间编码，可获得比帧内编码高得多的压缩比。
在帧间预测中，参考帧的质量影响运动搜索的准确度，进而影响当前帧的码率和质量。视频编码中，一般采用前一帧作为帧间预测的参考帧。前一帧的质量是由前一帧的qp决定的。因此，qp排列顺序是会影响编码效果的。但是，现有的码率控制是没有考虑qp排列顺序对编码的影响。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于：考虑qp 顺序对编码的影响，把帧间预测的特性加入到码率控制中，根据帧间预测的特性可知：qp顺序从小到大的编码效果比qp顺序从大到小的编码效果更好。
本申请考虑qp顺序对编码的影响，把帧间预测的特性加入到码率控制中，在原有的码率控制方法上进行升级，为了剔除不合格排序，采用双帧作为控制单元，从而实现优化。
本申请提供了一种双帧作为控制单元的码率控制的优化方法，包括如下步骤：
(1)记录编码完成的每一帧的编码信息；
(2)用前一帧作为帧间预测的参考帧，且前一帧的质量由前一帧的量化参数(qp)决定；
(3)采取对至少连续三帧的量化参数(qp)进行排序，规定其中码率控制的量化参数(qp)的排序合法性为从大到小排序为不合法的，其他的排序为合法的；
(4)获取已编码帧的编码信息；
(5)根据获得的编码信息获取当前编码帧的码率和量化参数；
根据当前编码帧的码率和当前编码帧的期望码率获得当前编码帧的码率控制误差；
(6)根据码率控制误差和关键性调整当前编码帧的量化参数；
判断当前编码帧的码率控制误差是否小于设定误差；
若否，则结束对当前编码帧的量化参数的优化；
若是，则进入(7)；
(7)判断当前编码帧是否为关键帧：
若否：(7.1)增大qp时：
qp_next0＝qp_current+qp_delta/2；
qp_next1＝qp_current+3*qp_delta/2；
若是：(7.2)减小qp时：
qp_next0＝qp_current-3*qp_delta/2；
qp_next1＝qp_current-qp_delta/2；
其中，
qp_next0:双帧码率控制时，下一个码率控制单元的第一帧的qp；
qp_next1:双帧码率控制时，下一个码率控制单元的第一帧下一帧的qp；
qp_current:当前码率控制单元的qp；
qp_delta:下一个码率控制单元qp和当前码率控制单元 qp的差值绝对值。
本申请还提供一种电子设备，包括：处理器，用于执行存储器存储的计算机程序；存储器，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述所述的一种双帧作为控制单元的码率控制的优化方法。
本申请另外提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述所述的一种双帧作为控制单元的码率控制的优化方法。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。
图1是码率控制和编码的关系图。
图2是本发明对码率控制的qp的排序合法性规定的图示。
图3A是本发明方法的完整流程框图之一。
图3B是本发明方法的完整流程框图之二。
具体实施方式
码率控制是视频编码技术中的重要一环。视频质量和传输带宽是码率控制的两个考虑点。码率优先考虑的算法称之为cbr，质量优先考虑的算法称之为vbr。编码码率和质量的平衡，是通过调节qp来实现。
现有的码率控制是单帧调节的，一帧调节一次qp的大小。根据当前帧的码率的反馈，决定下一帧的qp的大小。如图1所示，是码率控制和编码的关系。
此外，帧间预测：是利用视频图像帧间的相关性，即时间相关性，来达到图像压缩的目的。
重构帧：编码出的码流，再经过解码，得到的帧。
参考帧：帧间预测时，用来做参考的帧。视频编解码中使用重构帧做参考帧。
qp_next:单帧码率控制时，下一个码率控制单元下一帧的qp。
qp_next0:双帧码率控制时，下一个码率控制单元的第一帧的qp。
qp_next1:双帧码率控制时，下一个码率控制单元的第一帧的qp。
qp_current:当前码率控制单元的qp。
qp_delta:下一个码率控制单元qp和当前码率控制单元qp的差值绝对值。
单帧码率控制：原有的、以单帧作为控制单元的码率控制算法。
双帧码率控制：本发明优化的、以双帧作为控制单元的码率控制算法。
原有码率控制是以单帧为控制单元的。本发明是在原有的码率控制算法上进行升级，采用双帧作为控制单元。
原有单帧码率控制方法：
增大qp时：qp_next＝qp_current+qp_delta；
减小qp时：qp_next＝qp_current-qp_delta；
升级的双帧码率控制方法：
增大qp时：
qp_next0＝qp_current+qp_delta/2；
qp_next1＝qp_current+3*qp_delta/2；
减小qp时：
qp_next0＝qp_current-3*qp_delta/2；
qp_next1＝qp_current-qp_delta/2；
具体地，如图2所示，
具体地，如图3A所示，本申请提供了一种双帧作为控制单元的码率控制的优化方法，包括如下步骤：
(1)记录编码完成的每一帧的编码信息；
(2)用前一帧作为帧间预测的参考帧，且前一帧的质量由前一帧的量化参数(qp)决定；
(3)采取对至少连续三帧的量化参数(qp)进行排序，规定其中码率控制的量化参数(qp)的排序合法性为从大到小排序为不合法的，其他的排序为合法的；
(4)获取已编码帧的编码信息；
(5)根据获得的编码信息获取当前编码帧的码率和量化参数；根据当前编码帧的码率和当前编码帧的期望码率获得当前编码帧的码率控制误差；
(6)根据码率控制误差和关键性调整当前编码帧的量化参数；判断当前编码帧的码率控制误差是否小于设定误差；
若否，则结束对当前编码帧的量化参数的优化；
若是，则进入(7)；
(7)判断当前编码帧是否为关键帧：
若否：(7.1)增大qp时：
qp_next0＝qp_current+qp_delta/2；
qp_next1＝qp_current+3*qp_delta/2；
若是：(7.2)减小qp时：
qp_next0＝qp_current-3*qp_delta/2；
qp_next1＝qp_current-qp_delta/2；
其中，
qp_next0:双帧码率控制时，下一个码率控制单元的第一帧的qp；
qp_next1:双帧码率控制时，下一个码率控制单元的第一帧下一帧的qp；
qp_current:当前码率控制单元的qp；
qp_delta:下一个码率控制单元qp和当前码率控制单元qp的差值绝对值。
所述的步骤(3)中至少连续三帧优选为三帧连续。
所述的步骤(3)中所述的其他的排序为合法的进一步仅为量化参数 (qp)从小到大的排序为合法的。
使用所述码率控制方法编码的视频文件符合中国电信IPTV业务视音频编解码规范。
本申请还提供一种电子设备，包括：处理器，用于执行存储器存储的计算机程序；存储器，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述所述的一种双帧作为控制单元的码率控制的优化方法。
本申请另外提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述所述的一种双帧作为控制单元的码率控制的优化方法。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双帧作为控制单元的码率控制的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)记录编码完成的每一帧的编码信息；
(2)用前一帧作为帧间预测的参考帧，且前一帧的质量由前一帧的量化参数(qp)决定；
(3)采取对至少连续三帧的量化参数(qp)进行排序，规定其中码率控制的量化参数(qp)的排序合法性为从大到小排序为不合法的，其他的排序为合法的；
(4)获取已编码帧的编码信息；
(5)根据获得的编码信息获取当前编码帧的码率和量化参数；根据当前编码帧的码率和当前编码帧的期望码率获得当前编码帧的码率控制误差；
(6)根据码率控制误差和关键性调整当前编码帧的量化参数；判断当前编码帧的码率控制误差是否小于设定误差；
若否，则结束对当前编码帧的量化参数的优化；
若是，则进入(7)；
(7)判断当前编码帧是否为关键帧：
若否：(7.1)增大qp时：
qp_next0＝qp_current+qp_delta/2；
qp_next1＝qp_current+3*qp_delta/2；
若是：(7.2)减小qp时：
qp_next0＝qp_current-3*qp_delta/2；
qp_next1＝qp_current-qp_delta/2；
其中，
qp_next0:双帧码率控制时，下一个码率控制单元的第一帧的qp；
qp_next1:双帧码率控制时，再下一个码率控制单元的第一帧下一帧的qp；
qp_current:当前码率控制单元的qp；
qp_delta:下一个码率控制单元qp和当前码率控制单元qp的差值绝对值。
2.根据权利要求1所述的一种双帧作为控制单元的码率控制的优化方法，其特征在于，所述的步骤(3)中至少连续三帧为三帧连续。
3.根据权利要求1所述的一种双帧作为控制单元的码率控制的优化方法，其特征在于，所述的步骤(3)中所述的其他的排序为合法的进一步仅为量化参数(qp)从小到大的排序为合法的。
4.根据权利要求1所述的一种双帧作为控制单元的码率控制的优化方法，其特征在于，使用所述码率控制方法编码的视频文件符合中国电信IPTV业务视音频编解码规范。
5.一种电子设备，包括：处理器，用于执行存储器存储的计算机程序；存储器，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述权利要求1或2所述的一种双帧作为控制单元的码率控制的优化方法。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现上述项权利要求1或2所述的一种双帧作为控制单元的码率控制的优化方法。
CN201910445469.9A 2019-05-27 2019-05-27 一种双帧作为控制单元的码率控制的优化方法 Active CN112004082B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910445469.9A CN112004082B (zh) 2019-05-27 2019-05-27 一种双帧作为控制单元的码率控制的优化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910445469.9A CN112004082B (zh) 2019-05-27 2019-05-27 一种双帧作为控制单元的码率控制的优化方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112004082A CN112004082A (zh) 2020-11-27
CN112004082B true CN112004082B (zh) 2022-04-01

Family

ID=73461579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910445469.9A Active CN112004082B (zh) 2019-05-27 2019-05-27 一种双帧作为控制单元的码率控制的优化方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112004082B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6011589A (en) * 1996-09-03 2000-01-04 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Picture coding device where the quantization step is adjusted in response to a motion vector
CN104410860A (zh) * 2014-11-28 2015-03-11 北京航空航天大学 一种高清roi视频实时质量调节的方法
CN104469367A (zh) * 2014-12-16 2015-03-25 南京仟壹视讯信息技术有限公司 基于丢帧和量化参数调整的视频码率控制方法
CN104954792A (zh) * 2014-03-24 2015-09-30 兴唐通信科技有限公司 一种对p帧序列进行主观视频质量优化编码的方法及装置
CN106664407A (zh) * 2014-09-19 2017-05-10 英特尔公司 用于无线显示器的并行编码

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10638127B2 (en) * 2017-05-15 2020-04-28 Qualcomm Incorporated Adaptive anchor frame and quantization parameter decision in video coding

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6011589A (en) * 1996-09-03 2000-01-04 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Picture coding device where the quantization step is adjusted in response to a motion vector
CN104954792A (zh) * 2014-03-24 2015-09-30 兴唐通信科技有限公司 一种对p帧序列进行主观视频质量优化编码的方法及装置
CN106664407A (zh) * 2014-09-19 2017-05-10 英特尔公司 用于无线显示器的并行编码
CN104410860A (zh) * 2014-11-28 2015-03-11 北京航空航天大学 一种高清roi视频实时质量调节的方法
CN104469367A (zh) * 2014-12-16 2015-03-25 南京仟壹视讯信息技术有限公司 基于丢帧和量化参数调整的视频码率控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
视频编码中自适应的初始量化参数预测算法;方权亮;《微型机与赢移动》;20140715;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112004082A (zh) 2020-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Recent advances in rate control for video coding
US8396114B2 (en) Multiple bit rate video encoding using variable bit rate and dynamic resolution for adaptive video streaming
KR101644208B1 (ko) 이전에 계산된 모션 정보를 이용하는 비디오 인코딩
US8374236B2 (en) Method and apparatus for improving the average image refresh rate in a compressed video bitstream
EP1582064A2 (en) Video encoding methods and devices
JP2001511983A (ja) 知覚特性利用型のトレリスに基づいて低ビットレートでビデオ符号化を行なうレート制御方法及び装置
IL227673A (en) Scene-adjusted bit rate control
US20130251031A1 (en) Method for bit rate control within a scalable video coding system and system therefor
US11343501B2 (en) Video transcoding method and device, and storage medium
Wang Bit rate control for hybrid DPCM/DCT video codec
CN112004084B (zh) 一种利用量化参数排序的码率控制优化方法及系统
CN112004082B (zh) 一种双帧作为控制单元的码率控制的优化方法
KR100498332B1 (ko) 비디오 트랜스코더의 적응적 비트율 제어장치 및 방법
JP2001016580A (ja) 符号化装置
CN113727102B (zh) 一种低延时有损图像编码器和解码器
US10356405B2 (en) Methods and apparatuses for multi-pass adaptive quantization
CN112004083B (zh) 一种利用帧间预测特性优化码率控制方法及系统
CN112004087B (zh) 一种以双帧作为控制单元的码率控制优化方法及存储介质
KR20060043050A (ko) 영상 신호의 인코딩 및 디코딩 방법
KR101371507B1 (ko) 저지연 영상 통신 시스템 및 방법
WO2007110242A2 (en) Method and apparatus for video encoding
WO2024082971A1 (zh) 一种视频处理方法及相关装置
Nguyen et al. Content based side information creation for distributed video coding
WO1999043157A1 (en) System and method for non-causal encoding of video information for improved streaming thereof
KR100802180B1 (ko) 엠펙-4 비디오 신호의 비트율을 동적인 통신 용량 변화에따라 제어하는 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant