CN117425009A - 视频编码中的比特数分配方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

视频编码中的比特数分配方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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CN117425009A CN202311351235.0A CN202311351235A CN117425009A CN 117425009 A CN117425009 A CN 117425009A CN 202311351235 A CN202311351235 A CN 202311351235A CN 117425009 A CN117425009 A CN 117425009A
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Abstract

本申请公开了一种视频编码中的比特数分配方法、装置、设备及存储介质，涉及码率控制技术领域。所述方法包括：获取第一视频帧组被分配的总比特数，该第一视频帧组中包括多个视频帧；对于多个视频帧中的任意一个视频帧，获取视频帧的预测残差数据，该预测残差数据用于预测表征视频帧的内容复杂度；根据总比特数和视频帧的预测残差数据，得到视频帧被分配到的比特数。本申请实施例提供的技术方案，对于视频帧组中的任意一个视频帧，通过根据视频帧的内容复杂度，适应性地分配比特数，使得视频帧被分配到的比特数与内容复杂度相适配，从而提高了比特数的分配合理性，进而提高了码率控制的准确性。

Description

视频编码中的比特数分配方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本申请实施例涉及码率控制技术领域，特别涉及一种视频编码中的比特数分配方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
在视频编码技术中，码率控制是一种非常有用的技术，特别是在实时通信等应用场景中，码率控制有着至关重要的作用。
在相关技术中，编码器在码率控制过程中，通常是将总比特数平均地分配给每一个视频帧，或者，将总比特数平均分配给每一个GOP(Group of Pictures，图像组)，然后根据每个视频帧在GOP中的层级位置，作固定比例的比特数分配。然而，由于各个视频帧的内容复杂度并不相同，采用相关技术得到的比特数不够合理。
发明内容
本申请实施例提供了一种视频编码中的比特数分配方法、装置、设备及存储介质，能够提高比特数的分配合理性，进而提高码率控制的准确性。所述技术方案如下：
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种视频编码中的比特数分配方法，所述方法包括：
获取第一视频帧组被分配的总比特数，所述第一视频帧组中包括多个视频帧；
对于所述多个视频帧中的任意一个视频帧，获取所述视频帧的预测残差数据，所述预测残差数据用于预测表征所述视频帧的内容复杂度；
根据所述总比特数和所述视频帧的预测残差数据，得到所述视频帧被分配到的比特数。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种视频编码中的比特数分配装置，所述装置包括：
总比特数获取模块，用于获取第一视频帧组被分配的总比特数，所述第一视频帧组中包括多个视频帧；
预测残差获取模块，用于对于所述多个视频帧中的任意一个视频帧，获取所述视频帧的预测残差数据，所述预测残差数据用于预测表征所述视频帧的内容复杂度；
比特数分配模块，用于根据所述总比特数和所述视频帧的预测残差数据，得到所述视频帧被分配到的比特数。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序由所述处理器加载并执行以实现上述视频编码中的比特数分配方法。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序由处理器加载并执行以实现上述视频编码中的比特数分配方法。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机程序，该计算机程序存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机程序，处理器执行该计算机程序，使得该计算机设备执行上述视频编码中的比特数分配方法。
本申请实施例提供的技术方案可以包括如下有益效果：
对于视频帧组中的任意一个视频帧，通过根据视频帧的内容复杂度和视频帧组的总比特数，对该视频帧进行适应性地分配比特数，使得视频帧被分配到的比特数与视频帧的内容复杂度相适配，实现比特数的按需分配，从而提高了帧级比特数的分配合理性，进而提高了码率控制的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一个实施例提供的方案实施环境的示意图；
图2是本申请一个实施例提供的视频编码中的比特数分配方法的流程图；
图3是本申请另一个实施例提供的视频编码中的比特数分配方法的流程图；
图4是本申请一个实施例提供的视频编码中的比特数分配装置的框图；
图5是本申请另一个实施例提供的视频编码中的比特数分配装置的框图；
图6是本申请一个实施例提供的计算机设备的框图。
具体实施方式
在对本申请实施例进行介绍说明之前，首先对本申请中涉及的相关名词进行解释说明。
1、GOP(Group of Pictures，图像组)
每个GOP包括一组连续的视频帧，其可以是视频帧序列中的一个完整的段(能够单独播放)。可选地，GOP的第一个视频帧为I帧(关键帧)，如此能够保证GOP不需要参考其他视频帧，即可独立完成编解码。
2、QP(Quantization Parameter，量化参数)
QP是用于控制编码过程量化的参数，其可用于反映空间细节压缩情况，QP的值越小，量化越精细，图像质量越高，产生的码流也越长。例如，QP的值小，图像的大部分细节都会被保留；QP的值增大，图像的一些细节丢失，码率降低，但图像失真加强和质量下降。
3、Bps(Bit Per Second，每秒比特数)
其也可以被称之为比特率，比特率越高，每秒传送的数据就越多，画质就越清晰。视频中的比特率是指将光信号转换成数字图像信号后，单位时间内的二进制数据量。
4、Fps(Frame Per Second，每秒帧数)
其也可以被称之为帧率，是指每秒钟刷新的图像的帧数。
5、SATD(Sum Of Absolute Transformed Differences，绝对变换差之和)
SATD是指视频帧的残差经哈德曼变化得到预测残差的绝对值总和，其可以看作是简单的时频变换，其值在一定程度上可以反映生成码流的大小。
6、码率(Data Rate)
码率是指视频文件在单位时间内使用的数据流量，其也可以被称之为码流、码流率等。在一些实施例中，码率可以以比特率来表示。
7、码率控制(Rate Control)
码率控制技术是实现视编码中一个非常重要的技术。码率控制一般包括两个步骤：1)码率分配，即预先对每一个视频帧分配合适的比特数；2)在对每个视频帧的编码过程中，设法达到预设的比特数。
8、预测残差数据
预测编码(Predictive Coding)：包括了帧内预测和帧间预测等方式，原始视频信号经过选定的已重建视频信号的预测后，得到残差视频信号(即预测残差数据)。编码端需要为当前CU决定在众多可能的预测编码模式中，选择最适合的一种，并告知解码端。其中，帧内预测是指预测的信号来自于同一图像内已经编码重建过的区域。帧间预测是指预测的信号来自已经编码过的，不同于当前图像的其他图像(称之为参考图像)。
通常情况下，一个实际的编码器包括前瞻模块(lookahead模块)，其通过简单地模拟实际编码过程，从而提前对后续一段视频帧做预分析，以及计算得到各个视频帧的预测残差数据。对于码率控制来说，lookahead模块可以提前根据分配好的码率选择编码参数，从而提升码率控制准确度和视频压缩效率。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
请参考图1，其示出了本申请一个实施例提供的方案实施环境的示意图。该方案实施环境可以实现为通信系统100，该通信系统100可包括多个设备，该多个设备可通过例如网络50彼此通信。
举例来说，该通信系统100可以包括通过网络50互连的第一设备10和第二设备20。在图1的实施例中，第一设备10和第二设备20执行单向数据传输。举例来说，第一设备10可对视频数据例如由第一设备10采集的视频图片流进行编码，以通过网络50传输到第二设备20。已编码的视频数据以一个或多个已编码视频码流形式传输。第二设备20可从网络50接收已编码视频数据，对已编码视频数据进行解码以恢复视频数据，并根据恢复的视频数据显示视频图片。单向数据传输在媒体服务等应用中是较常见的。
在另一实施例中，通信系统100包括执行已编码视频数据的双向传输的第三设备30和第四设备40，该双向传输可例如在视频会议期间发生。对于双向数据传输，第三设备30和第四设备40中的每个设备可对视频数据(例如由设备采集的视频图片流)进行编码，以通过网络50传输到第三设备30和第四设备40中的另一设备。第三设备30和第四设备40中的每个设备还可接收由第三设备30和第四设备40中的另一设备传输的已编码视频数据，且可对已编码视频数据进行解码以恢复视频数据，且可根据恢复的视频数据在可访问的显示装置上显示视频图片。
上述第一设备10、第二设备20、第三设备30和第四设备40可是诸如PC(PersonalComputer，个人计算机)、电脑、平板电脑、服务器、智能机器人、车载终端、媒体播放器、专用视频会议设备等终端设备，或者是其他一些具有较强计算能力的电子设备，也可以是服务器，本申请实施例对此不作限定。其中，服务器可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、CDN(Content DeliveryNetwork，内容分发网络)、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。
网络50表示在第一设备10、第二设备20、第三设备30和第四设备40之间传送已编码视频数据的任何数目的网络，包括例如有线连线的和无线的通信网络。网络50可在电路交换、分组交换信道中交换数据。该网络可包括电信网络、局域网、广域网、互联网等。出于本申请的目的，除非在下文中有所解释，否则网络50的架构和拓扑对于本申请公开的操作来说可能是无关紧要的。
需要说明的一点是，本申请实施例提供的技术方案可以应用于H.266/VCC(Versatile Video Coding，通用视频编码)标准、H.265/HEVC(High Efficient VideoCoding，高效率视频压缩编码)标准、AVS(Audio Video coding Standard，音视频编码标准)(如AVS3)或者下一代视频编解码标准中，本申请实施例对此不作限定。
还需要说明的一点是，本申请实施例提供的技术方案，各步骤的执行主体可以是编码端设备(如部署有编码器的设备)。对于视频编码过程中的码率控制，都可以采用本申请实施例提供的技术方案，来进行帧级比特数分配(即码率分配)。以第一设备10为例，第一设备10中的编码器先获取第一视频帧组被分配的总比特数，对于第一视频帧组中的任意一个视频帧，编码器再获取视频帧的预测残差数据，该预测残差数据可用于预测表征视频帧的内容复杂度，编码器最后根据总比特数和视频帧的预测残差数据，得到该视频帧被分配到的比特数。
下面，将通过方法实施例对本申请提供的技术方案进行介绍说明。
请参考图2，其示出了本申请一个实施例提供的视频编码中的比特数分配方法的流程图，该方法各步骤的执行主体可以是图1所示方案实施环境中的编码端设备，如编码端设备中的编码器，该方法可以包括如下几个步骤(201～203)。
步骤201，获取第一视频帧组被分配的总比特数，该第一视频帧组中包括多个视频帧。
本申请实施例中的比特数是指比特的数量，比特是信息量单位，其可以是二进制数字中的位。比特数可用于约束信息量的大小。例如，第一视频帧组被分配的总比特数可用于指示第一视频帧组被编码后的信息量大小即为该总比特数。又例如，视频帧被分配的比特数可用于指示该视频帧组被编码后的信息量大小即为该比特数。可选地，第一视频帧组被分配的总比特数可以是指第一视频帧组中各个视频帧被分配的比特数的和值。
视频帧组可以是指由多个连续视频帧组成的序列，该多个视频帧可以是指尚未被编码器编码的视频帧。在本申请实施例中，上述第一视频帧组可以是指待编码视频被划分成的任一视频帧组。待编码视频是指待被编码器进行编码的视频。
在一个示例中，步骤201还可以包括如下内容：
1、获取待编码视频对应的视频帧序列。
待编码视频对应有多个视频帧，对该多个视频帧按照时间顺序依次进行排序，即可得到视频帧序列。可选地，该待编码视频可以是指待下发至终端设备的视频，也可以是待上传是服务器的视频，还可以是自制的视频，本申请实施例对此不作限定。
2、以图像组GOP为单位对视频帧序列进行划分，得到多个视频帧组，该视频帧组包括正整数个GOP，该多个视频帧组包括上述第一视频帧组。
可选地，上述视频帧序列可以是指编码器中的lookahead模块正在处理的视频帧序列，每个视频帧组最多可包括视频帧序列对应的最大正整数个GOP。例如，若上述视频帧序列包括80个视频帧，每一个GOP可以包括32个视频帧，则一个视频帧组可以最多包括64个视频帧(即2个GOP)，最少可以包括32个视频帧(即1个GOP)。
3、对于各个视频帧组，根据视频帧序列对应的指定码率和指定帧率，以及视频帧组中的视频帧的数量，获取视频帧组被分配的总比特数。
其中，指定码率和指定帧率可以根据实际使用需求进行设置与调整，本申请实施例对此不作限定。例如，指定码率可以是指预先设定的码率，指定帧率可以是指预先设定的帧率。
示例性地，每个视频帧组被分配到的总比特数可以表示如下：
Bitgroup＝R×M/FR；
其中，R为指定码率，单位为Bps，FR为指定帧率，单位为Fps，M为视频组(如第一视频帧组)中的视频帧的数量。
如此根据每个视频帧中的视频帧的数量，进行总比特数的分配，实现了视频帧组级比特数的按需分配，从而提高了总比特数的分配合理性，进而有利于提高码率控制的准确性。
可选地，在每个视频帧组中的视频帧的数量相同的情况下，每个视频帧组被分配相同的总比特数。在一个可行示例中，可以直接对每个视频帧组分配相同的总比特数，如此有利与降低总比特数的分配工作量，从而提高总比特数的分配效率。
步骤202，对于多个视频帧中的任意一个视频帧，获取视频帧的预测残差数据，该预测残差数据用于预测表征视频帧的内容复杂度。
本申请实施例中的预测残差数据可以是指采用预测编码技术得到残差数据，该预测残差数据可以是指帧级残差。可选地，预测残差数据可由编码器中的lookahead模块获取。示例性地，lookahead模块可采用预测编码技术，由于lookahead模块是前瞻步骤，因此其在获取预测残差数据时不限于从已编码帧中选取参考帧。而且参考帧的选取是以编码单元(如串和块)为单位的，每个编码单元可以有不同的参考帧。可选地，lookahead模块也可以用帧内预测技术，从而不需要去寻找参考帧。预测残差数据是用当前编码单元的原始像素减去其对应的帧内或帧间预测像素(即参考像素)。示例性地，若当前帧是P帧，则lookahead模块只参考前面的视频帧，若当前帧是B帧，则lookahead模块既可以参考前面的视频帧，也可以参考后面的视频帧。
视频帧的内容复杂度可以是指视频帧中各个像素点的复杂度，如若视频帧中的内容时域或者空域相关性强，则该视频帧的内容复杂度较低；若视频帧中的内容时域以及空域相关性弱，则该视频帧的内容复杂度较高。本申请采用预测残差数据来表征视频帧的内容复杂度。
可选地，视频帧的预测残差数据越复杂，就需要越多的比特数来保证该视频帧的编码质量；视频帧的预测残差数据越简单，就需要越少的比特数来保证该视频帧的编码质量。
步骤203，根据总比特数和视频帧的预测残差数据，得到视频帧被分配到的比特数。
可选地，编码器可根据视频帧被分配到的比特数，对视频帧进行编码，以使得视频帧被编码后的信息量尽可能达到该视频帧被分配到的比特数。
在一个示例中，视频帧的比特数的分配过程可以包括如下内容：
1、对视频帧的预测残差数据进行时频变换，得到视频帧的帧级复杂度，该帧级复杂度用于预测表征视频帧所需的比特数。
可选地，编码器中的lookahead模块采用Hadamard(哈曼德)变换方法，对预测残差数据进行时频变换，再采用SATD算法对预测残差数据的Hadamard变换结果进行绝对值总和计算，即可得到SATD值(即帧级复杂度)，该SATD值在一定程度上可以反映视频帧所生成码流的大小。可选地，第一视频帧组中的第i个视频帧的帧级复杂度可以记作为SATD(i)。
2、根据多个视频帧各自的帧级复杂度，得到第一视频帧组的总复杂度。
可选地，对个视频帧各自的帧级复杂度进行求和，即可得到第一视频帧组的总复杂度，该总复杂度可以表示为：∑i(SATD(i))。
3、根据视频帧的帧级复杂度、第一视频帧组的总复杂度，以及总比特数，得到视频帧被分配到的比特数。
可选地，编码器对视频帧的帧级复杂度和第一视频帧组的总复杂度进行相除，得到第一参数，再对第一参数与总比特数进行相乘，即可得到视频帧被分配到的比特数。
例如，第i个视频帧被分配到的比特数可以表示如下：
Bitframe＝Bitgroup×SATD(i)/∑i(SATD(i))；
其中，Bitgroup是指第一视频帧组被分配的总比特数，SATD(i)是指第一视频帧组中第i个视频帧的SATD值(即帧级复杂度)。
在一个示例中，视频帧的比特数的分配过程还可以包括如下内容：
1、对视频帧的预测残差数据进行时频变换，得到视频帧的帧级复杂度，该帧级复杂度用于预测表征视频帧所需的比特数。
2、对视频帧的帧级复杂度进行量化参数映射，得到视频帧的量化数据，该量化数据应于预测表征视频帧去非必要数据后所需的比特数。
量化参数映射是指将帧级复杂度映射至量化数据的过程，该过程也可以被称之为量化操作。量化操作是有损的，经过量化操作的帧级复杂度会丢失一定的信息(如非必要数据)，使得量化后的信号有利于压缩表达。其中，非必要数据可以是指对视频帧影响不大的数据，如视频帧中的非必要像素点，非必要像素点对视频帧的内容影响较小。视频帧的量化数据越小，视频帧所需分配的比特数越小；视频帧的量化数据越大，视频帧所需分配的比特数越大。
示例性地，视频帧的量化参数可以表示如下：
SATDQP＝(coeffSATD×SATD+offsetSATD)/Qscale；
其中，coeffSATD和offsetSATD为调参，可选地，coeffSATD可设为0.75，offsetSATD可设为0，Qscale＝coeffQP*pow(2.0，(QP-QPoffset)/6.0)，QP可以是通过对之前编码过的视频帧进行统计得出的。例如，记录与当前视频帧在相同GOP层级的已编码视频帧的QP，将其求平均即可得到当前视频帧的QP。若没有与当前视频帧在相同GOP层级的已编码视频帧，则将当前视频帧的QP设为固定值，如QP＝20，也可为其他值。coeffQP和QPoffset为调参，可选地，coeffQP可设为0.85，QPoffset可设为12。可选地，上述调参也可设为其他值，本申请实施例对此不作限定。
3、根据多个视频帧各自的量化数据，得到第一视频帧组的总量化数据。
可选地，对多个视频帧各自的量化数据进行求和，即可得到第一视频帧组的总量化数据，该总量化数据可以表示如下：∑i(SATDQP(i))。
4、根据视频帧的量化数据、第一视频帧组的总量化数据，以及总比特数，得到视频帧被分配到的比特数。
可选地，编码器对视频帧的量化数据和第一视频帧组的总量化数据进行相除，得到第二参数，再对第二参数与总比特数进行相乘，即可得到视频帧被分配到的比特数。
例如，第i视频帧所需比特数可以表示如下：
Bitframe＝Bitgroup×SATDQP(i)/∑i(SATDQP(i))；
其中，SATDQP(i)为第i个视频帧的量化数据。
可选地，编码器采用上述技术方案，依次对第一视频帧组中的各个视频帧进行比特数分配，在完成第一视频帧组的比特数分配后，继续对第一视频帧组的下一个视频帧组进行比特数分配，从而完成lookahead模块中的各个视频帧的比特数分配。
综上所述，本申请实施例提供的技术方案，对于视频帧组中的任意一个视频帧，通过根据视频帧的内容复杂度和视频帧组的总比特数，对该视频帧进行适应性地分配比特数，使得视频帧被分配到的比特数与视频帧的内容复杂度相适配，实现比特数的按需分配，从而提高了帧级比特数的分配合理性，进而提高了码率控制的准确性。
另外，通过根据各个视频帧组中的视频帧的数量，进行总比特数的分配，实现视频帧组级的比特数按需分配，有利于提高总比特数的分配合理性，进而提高码率的控制准确性。
另外，通过根据预测残差数据的SATD或量化数据，进行帧级比特数分配，有利于降低比特数分配过程中的计算量，进而提高比特数分配的效率。
请参考图3，其示出了本申请另一个实施例提供的视频编码中的比特数分配方法的流程图，该方法各步骤的执行主体可以是图1所示方案实施环境中的编码端设备，如编码端设备中的编码器，该方法可以包括如下几个步骤(301～306)。
步骤301，获取第一视频帧组被分配的总比特数，该第一视频帧组中包括多个视频帧。
上述比特数是指比特的数量，视频帧组可以是指由多个连续视频帧组成的序列，本申请实施例未说明的内容可以参考上述实施例，这里不再赘述。
可选地，在本申请实施例中，编码器一次仅构建一个视频帧组，并动态更新该视频帧组中的视频帧，以此来进一步提高帧级比特数的分配合理性，以及提高帧级比特数的分配灵活性，以扩展本申请实施例提供的技术方案的适用场景。
在一个示例中，步骤301可以包括如下内容：
1、获取待编码视频对应的视频帧序列。
待编码视频对应有多个视频帧，对该多个视频帧按照时间顺序依次进行排序，即可得到视频帧序列。
2、对视频帧序列中的前N个GOP进行组合，得到第一视频帧组，N为正整数。
可选地，该第一视频帧组最多可包括该视频帧序列对应的最大正整数个GOP。例如，若上述视频帧序列包括80个视频帧，每一个GOP可以包括32个视频帧，则该第一个视频帧组可以最多包括前64个视频帧(即前2个GOP)，最少可以包括前32个视频帧(即第一个GOP)。
3、根据视频帧序列对应的指定码率和指定帧率，以及第一视频帧组中的视频帧的数量，获取第一视频帧组被分配的总比特数。
示例性地，该第一个视频帧组被分配到的总比特数可以表示如下：
Bitgroup＝R×M/FR；
其中，R为指定码率，单位为Bps，FR为指定帧率，单位为Fps，M为第一视频组中的视频帧的数量。
步骤302，获取多个视频帧各自的预测残差数据，该预测残差数据用于预测表征视频帧的内容复杂度。
可选地，编码器通过采用预测编码技术得到多个视频帧各自的预测残差数据。
步骤303，对于多个视频帧中的第一个视频帧，根据总比特数和第一个视频帧的预测残差数据，得到第一个视频帧被分配到的比特数。
其中，该第一个视频帧可以是指第一个视频帧组中的第一个视频帧。
可选地，第一个视频帧被分配到的比特数的获取过程与上述实施例介绍相同，这里不再赘述。
示例性地，分别对多个视频帧的预测残差数据进行时频变换，得到多个视频帧的帧级复杂度，再对多个视频帧各自的帧级复杂度进行求和，得到第一视频帧组的总复杂度，最后根据第一个视频帧的帧级复杂度、第一视频帧组的总复杂度，以及总比特数，得到第一个视频帧被分配到的比特数。
例如，第一个视频帧被分配到的比特数可以表示如下：
Bitframe＝Bitgroup×SATD(i)/∑i(SATD(i))；其中，i为1。
又示例性地，分别对多个视频帧的预测残差数据进行时频变换，得到多个视频帧的帧级复杂度，再分别对多个视频帧的帧级复杂度进行量化参数映射，得到多个视频帧的量化参数，然后对多个视频帧各自的量化数据进行求和，得到第一视频帧组的总量化数据，最后根据第一个视频帧的量化数据、第一视频帧组的总量化数据，以及总比特数，得到第一个视频帧被分配到的比特数。
例如，第一个视频帧被分配到的比特数可以表示如下：
Bitframe＝Bitgroup×SATDQP(i)/∑i(SATDQP(i))；其中，i为1。
步骤304，在第一视频帧组中的第一个视频帧完成比特数分配后，将第一个视频帧移出第一视频帧组，以及将第一视频帧组之后的第一个视频帧加入第一视频帧组，得到更新后的第一视频帧组。
可选地，在第一个视频帧移出第一视频帧组之后，第一视频帧组中的剩余视频帧依次前移一位，第一视频帧组中的最后一位放置第一视频帧组之后的第一个视频帧。
例如，若上述视频帧序列包括80个视频帧，每一个GOP可以包括32个视频帧，在第一视频帧组包括前64个视频帧的情况下，在第一视频帧组中的第1个视频帧完成比特数分配的情况下，将该第1个视频帧进行剔除，并将第65个视频帧添加至第64个视频帧之后，得到更新后的第一视频帧组。
步骤305，获取更新后的第一视频帧组的更新总比特数。
更新总比特数可以和更新前的第一视频帧组的总比特数不相同，该更新总比特数可以在更新前的第一视频帧组的总比特数基础上获取。
可选地，更新总比特数的获取过程可以如下：对第一视频帧组被分配的总比特数，与第一视频帧组中的第一个视频帧被分配的比特数进行相减，得到第三参数。根据视频帧序列对应的指定码率和指定帧率，以及第三参数，获取更新后的第一视频帧组的更新总比特数。
例如，更新总比特数可以表示如下：
Bit′group＝Bitgroup-Bitframe-prev+R×1/FR；
其中，Bit′group为更新总比特数，Bitgroup为更新前的第一视频帧组的总比特数，Bitframe-prev为第一视频帧组中的第一个视频帧被分配的比特数，R为指定码率，FR为指定帧率。
步骤306，根据更新总比特数，以及更新后的第一视频帧组中的第一个视频帧的预测残差数据，得到更新后的第一视频帧组中的第一个视频帧被分配到的比特数。
可选地，更新后的第一视频帧组中的第一个视频帧被分配到的比特数可以表示如下：
Bitframe＝Bit′group×SATD(i)/∑i(SATD(i))；
其中，Bit′group为更新总比特数，SATD(i)实质为第一视频帧组中的第2个视频帧，即更新后的第一视频帧组中的第一个视频帧，∑i(SATD(i))为更新后的第一视频帧组的总复杂度。
或者，
Bitframe＝Bit′group×SATDQP(i)/∑i(SATDQP(i))；
其中，Bit′group为更新总比特数，SATDQP(i)实质为第一视频帧组中的第2个视频帧，即更新后的第一视频帧组中的第一个视频帧，∑i(SATDQP(i))为更新后的第一视频帧组的总量化数据。
在更新后的第一视频帧组中的第一个视频帧被分配完成后，将更新后的第一视频帧组作为第一视频帧组，继续从步骤304开始执行，依次类推，直到完成上述视频帧序列中所有视频帧的比特数分配。
综上所述，本申请实施例提供的技术方案，对于视频帧组中的任意一个视频帧，通过根据视频帧的内容复杂度和视频帧组的总比特数，对该视频帧进行适应性地分配比特数，使得视频帧被分配到的比特数与视频帧的内容复杂度相适配，实现比特数的按需分配，从而提高了帧级比特数的分配合理性，进而提高了码率控制的准确性。
另外，通过动态更新视频帧组，并动态更新视频帧组的总比特数，进而动态进行视频帧的比特数分配，有利于保持各个视频帧之间的比特数的关联性，从而进一步提高比特数分配的合理性。
下述为本申请装置实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。
参考图4，其示出了本申请一个实施例提供的视频编码中比特数分配装置的框图。该装置具有实现上述方法示例的功能，所述功能可以由硬件实现，也可以由硬件执行相应的软件实现。该装置可以是上文介绍的计算机设备，也可以设置在计算机设备中。如图4所示，该装置400包括：总比特数获取模块401、预测残差获取模块402和比特数分配模块403。
总比特数获取模块401，用于获取第一视频帧组被分配的总比特数，所述第一视频帧组中包括多个视频帧。
预测残差获取模块402，用于对于所述多个视频帧中的任意一个视频帧，获取所述视频帧的预测残差数据，所述预测残差数据用于预测表征所述视频帧的内容复杂度。
比特数分配模块403，用于根据所述总比特数和所述视频帧的预测残差数据，得到所述视频帧被分配到的比特数。
在一些实施例中，所述比特数分配模块403，用于：
对所述视频帧的预测残差数据进行时频变换，得到所述视频帧的帧级复杂度，所述帧级复杂度用于预测表征所述视频帧所需的比特数；
根据所述多个视频帧各自的帧级复杂度，得到所述第一视频帧组的总复杂度；
根据所述视频帧的帧级复杂度、所述第一视频帧组的总复杂度，以及所述总比特数，得到所述视频帧被分配到的比特数。
在一些实施例中，所述比特数分配模块403，还用于：
对所述视频帧的帧级复杂度和所述第一视频帧组的总复杂度进行相除，得到第一参数；
对所述第一参数与所述总比特数进行相乘，得到所述视频帧被分配到的比特数。
在一些实施例中，所述比特数分配模块403，还用于：
对所述视频帧的预测残差数据进行时频变换，得到所述视频帧的帧级复杂度，所述帧级复杂度用于预测表征所述视频帧所需的比特数；
对所述视频帧的帧级复杂度进行量化参数映射，得到所述视频帧的量化数据，所述量化数据用于拟合所述视频帧的帧级复杂度经过量化后所需的实际比特数；
根据所述多个视频帧各自的量化数据，得到所述第一视频帧组的总量化数据；
根据所述视频帧的量化数据、所述第一视频帧组的总量化数据，以及所述总比特数，得到所述视频帧被分配到的比特数。
在一些实施例中，所述比特数分配模块403，还用于：
对所述视频帧的量化数据和所述第一视频帧组的总量化数据进行相除，得到第二参数；
对所述第二参数与所述总比特数进行相乘，得到所述视频帧被分配到的比特数。
在一些实施例中，所述总比特数获取模块401，用于：
获取待编码视频对应的视频帧序列；
以图像组GOP为单位对所述视频帧序列进行划分，得到多个视频帧组，所述视频帧组包括正整数个GOP，所述多个视频帧组包括所述第一视频帧组；
对于各个视频帧组，根据所述视频帧序列对应的指定码率和指定帧率，以及所述视频帧组中的视频帧的数量，获取所述视频帧组被分配的总比特数；
其中，在完成所述第一视频帧组的比特数分配后，所述第一视频帧组的下一个视频帧组被进行比特数分配。
在一些实施例中，所述总比特数获取模块401，还用于：
获取待编码视频对应的视频帧序列；
对所述视频帧序列中的前N个GOP进行组合，得到所述第一视频帧组，N为正整数；
根据所述视频帧序列对应的指定码率和指定帧率，以及所述第一视频帧组中的视频帧的数量，获取所述第一视频帧组被分配的总比特数。
在一些实施例中，如图5所示，所述装置400还包括：视频帧组更新模块404和总比特数更新模块405。
视频帧组更新模块404，用于在所述第一视频帧组中的第一个视频帧完成比特数分配后，将所述第一个视频帧移出所述第一视频帧组，以及将所述第一视频帧组之后的第一个视频帧加入所述第一视频帧组，得到更新后的第一视频帧组。
总比特数更新模块405，用于获取所述更新后的第一视频帧组的更新总比特数。
所述比特数分配模块403，还用于根据所述更新总比特数，以及所述更新后的第一视频帧组中的第一个视频帧的预测残差数据，得到所述更新后的第一视频帧组中的第一个视频帧被分配到的比特数。
在一些实施例中，所述总比特数更新模块405，用于：
对所述第一视频帧组被分配的总比特数，与所述第一视频帧组中的第一个视频帧被分配的比特数进行相减，得到第三参数；
根据所述视频帧序列对应的指定码率和指定帧率，以及所述第三参数，获取所述更新后的第一视频帧组的更新总比特数。
综上所述，本申请实施例提供的技术方案，对于视频帧组中的任意一个视频帧，通过根据视频帧的内容复杂度和视频帧组的总比特数，对该视频帧进行适应性地分配比特数，使得视频帧被分配到的比特数与视频帧的内容复杂度相适配，实现比特数的按需分配，从而提高了帧级比特数的分配合理性，进而提高了码率控制的准确性。
需要说明的是，上述实施例提供的装置，在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的装置与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
请参考图6，其示出了本申请一个实施例提供的计算机设备的结构框图。该计算机设备可以用于实施上述实施例中提供的视频编码中的比特数分配方法，具体来讲：
该计算机设备600包括中央处理单元(如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、GPU(Graphics Processing Unit，图形处理器)和FPGA(Field Programmable GateArray，现场可编程逻辑门阵列)等)601、包括RAM(Random-Access Memory，随机存取存储器)602和ROM(Read-Only Memory，只读存储器)603的系统存储器604，以及连接系统存储器604和中央处理单元601的系统总线605。该计算机设备600还包括帮助服务器内的各个器件之间传输信息的基本输入/输出系统(Input Output System，I/O系统)606，和用于存储操作系统613、应用程序614和其他程序模块615的大容量存储设备607。
该基本输入/输出系统606包括有用于显示信息的显示器608和用于用户输入信息的诸如鼠标、键盘之类的输入设备609。其中，该显示器608和输入设备609都通过连接到系统总线605的输入输出控制器610连接到中央处理单元601。该基本输入/输出系统606还可以包括输入输出控制器610以用于接收和处理来自键盘、鼠标、或电子触控笔等多个其他设备的输入。类似地，输入输出控制器610还提供输出到显示屏、打印机或其他类型的输出设备。
该大容量存储设备607通过连接到系统总线605的大容量存储控制器(未示出)连接到中央处理单元601。该大容量存储设备607及其相关联的计算机可读介质为计算机设备600提供非易失性存储。也就是说，该大容量存储设备607可以包括诸如硬盘或者CD-ROM(Compact Disc Read-Only Memory，只读光盘)驱动器之类的计算机可读介质(未示出)。
不失一般性，该计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括RAM、ROM、EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory，可擦写可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦写可编程只读存储器)、闪存或其他固态存储技术，CD-ROM、DVD(Digital Video Disc，高密度数字视频光盘)或其他光学存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备。当然，本领域技术人员可知该计算机存储介质不局限于上述几种。上述的系统存储器604和大容量存储设备607可以统称为存储器。
根据本申请实施例，该计算机设备600还可以通过诸如因特网等网络连接到网络上的远程计算机运行。也即计算机设备600可以通过连接在该系统总线605上的网络接口单元611连接到网络612，或者说，也可以使用网络接口单元611来连接到其他类型的网络或远程计算机系统(未示出)。
所述存储器还包括计算机程序，所述计算机程序存储于存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行，以实现上述视频编码中的比特数分配方法。
在一些实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时以实现上述视频编码中的比特数分配方法。
可选地，该计算机可读存储介质可以包括：ROM(Read-Only Memory，只读存储器)、RAM(Random-Access Memory，随机存储器)、SSD(Solid State Drives，固态硬盘)或光盘等。其中，随机存取记忆体可以包括ReRAM(Resistance Random Access Memory，电阻式随机存取记忆体)和DRAM(Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器)。
在一些实施例中，还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从所述计算机可读存储介质中读取所述计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序，使得所述计算机设备执行上述视频编码中的比特数分配方法。
需要说明的是，本申请实施例在收集用户的相关数据之前以及在收集用户的相关数据的过程中，都可以显示提示界面、弹窗或输出语音提示信息，该提示界面、弹窗或语音提示信息用于提示用户当前正在搜集其相关数据，使得本申请仅仅在获取到用户对该提示界面或者弹窗发出的确认操作后，才开始执行获取用户相关数据的相关步骤，否则(即未获取到用户对该提示界面或者弹窗发出的确认操作时)，结束获取用户相关数据的相关步骤，即不获取用户的相关数据。换句话说，本申请所采集的所有用户数据，处理严格根据相关国家法律法规的要求，获取个人信息主体的知情同意或单独同意都是在用户同意并授权的情况下进行采集的，并在法律法规及个人信息主体的授权范围内，开展后续数据使用及处理行为且相关用户数据的收集、使用和处理需要遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准。例如，本申请中涉及到的预测残差数据、待编码视频等都是在充分授权的情况下获取的。
应当理解的是，在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，本文中描述的步骤编号，仅示例性示出了步骤间的一种可能的执行先后顺序，在一些其它实施例中，上述步骤也可以不按照编号顺序来执行，如两个不同编号的步骤同时执行，或者两个不同编号的步骤按照与图示相反的顺序执行，本申请实施例对此不作限定。
以上所述仅为本申请的示例性实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种视频编码中的比特数分配方法，其特征在于，所述方法包括：
获取第一视频帧组被分配的总比特数，所述第一视频帧组中包括多个视频帧；
对于所述多个视频帧中的任意一个视频帧，获取所述视频帧的预测残差数据，所述预测残差数据用于预测表征所述视频帧的内容复杂度；
根据所述总比特数和所述视频帧的预测残差数据，得到所述视频帧被分配到的比特数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述总比特数和所述视频帧的预测残差数据，得到所述视频帧被分配到的比特数，包括：
对所述视频帧的预测残差数据进行时频变换，得到所述视频帧的帧级复杂度，所述帧级复杂度用于预测表征所述视频帧所需的比特数；
根据所述多个视频帧各自的帧级复杂度，得到所述第一视频帧组的总复杂度；
根据所述视频帧的帧级复杂度、所述第一视频帧组的总复杂度，以及所述总比特数，得到所述视频帧被分配到的比特数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述视频帧的帧级复杂度、所述第一视频帧组对的总复杂度，以及所述总比特数，得到所述视频帧被分配到的比特数，包括：
对所述视频帧的帧级复杂度和所述第一视频帧组的总复杂度进行相除，得到第一参数；
对所述第一参数与所述总比特数进行相乘，得到所述视频帧被分配到的比特数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述总比特数和所述视频帧的预测残差数据，确定所述视频帧被分配到的比特数，包括：
对所述视频帧的预测残差数据进行时频变换，得到所述视频帧的帧级复杂度，所述帧级复杂度用于预测表征所述视频帧所需的比特数；
对所述视频帧的帧级复杂度进行量化参数映射，得到所述视频帧的量化数据，所述量化数据用于拟合所述视频帧的帧级复杂度经过量化后所需的实际比特数；
根据所述多个视频帧各自的量化数据，得到所述第一视频帧组的总量化数据；
根据所述视频帧的量化数据、所述第一视频帧组的总量化数据，以及所述总比特数，得到所述视频帧被分配到的比特数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述视频帧的量化数据、所述第一视频帧组的总量化数据，以及所述总比特数，得到所述视频帧被分配到的比特数，包括：
对所述视频帧的量化数据和所述第一视频帧组的总量化数据进行相除，得到第二参数；
对所述第二参数与所述总比特数进行相乘，得到所述视频帧被分配到的比特数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取第一视频帧组被分配的总比特数，包括：
获取待编码视频对应的视频帧序列；
以图像组GOP为单位对所述视频帧序列进行划分，得到多个视频帧组，所述视频帧组包括正整数个GOP，所述多个视频帧组包括所述第一视频帧组；
对于各个视频帧组，根据所述视频帧序列对应的指定码率和指定帧率，以及所述视频帧组中的视频帧的数量，获取所述视频帧组被分配的总比特数；
其中，在完成所述第一视频帧组的比特数分配后，所述第一视频帧组的下一个视频帧组被进行比特数分配。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取第一视频帧组被分配的总比特数，包括：
获取待编码视频对应的视频帧序列；
对所述视频帧序列中的前N个GOP进行组合，得到所述第一视频帧组，N为正整数；
根据所述视频帧序列对应的指定码率和指定帧率，以及所述第一视频帧组中的视频帧的数量，获取所述第一视频帧组被分配的总比特数。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述第一视频帧组中的第一个视频帧完成比特数分配后，将所述第一个视频帧移出所述第一视频帧组，以及将所述第一视频帧组之后的第一个视频帧加入所述第一视频帧组，得到更新后的第一视频帧组；
获取所述更新后的第一视频帧组的更新总比特数；
根据所述更新总比特数，以及所述更新后的第一视频帧组中的第一个视频帧的预测残差数据，得到所述更新后的第一视频帧组中的第一个视频帧被分配到的比特数。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述获取所述更新后的第一视频帧组的更新总比特数，包括：
对所述第一视频帧组被分配的总比特数，与所述第一视频帧组中的第一个视频帧被分配的比特数进行相减，得到第三参数；
根据所述视频帧序列对应的指定码率和指定帧率，以及所述第三参数，获取所述更新后的第一视频帧组的更新总比特数。
10.一种视频编码中的比特数分配装置，其特征在于，所述装置包括：
总比特数获取模块，用于获取第一视频帧组被分配的总比特数，所述第一视频帧组中包括多个视频帧；
预测残差获取模块，用于对于所述多个视频帧中的任意一个视频帧，获取所述视频帧的预测残差数据，所述预测残差数据用于预测表征所述视频帧的内容复杂度；
比特数分配模块，用于根据所述总比特数和所述视频帧的预测残差数据，得到所述视频帧被分配到的比特数。
11.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至9任一项所述的视频编码中的比特数分配方法。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序由处理器加载并执行以实现如权利要求1至9任一项所述的视频编码中的比特数分配方法。
13.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序存储在计算机可读存储介质中，处理器从所述计算机可读存储介质读取并执行所述计算机程序，以实现如权利要求1至9任一项所述的视频编码中的比特数分配方法。
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