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视频编码及转换编码码率控制算法的研究

【摘要】:随着数字音、视频及多媒体技术的发展,迫切需要压缩巨大的视频信号数据量,适用于不同应用领域的MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.26x等国际编码标准应运而生。另一方面,为了适应用户终端的多样性以及网络自身的传输特性,需要将已压缩的视频码流进行转换,即转换编码,以实现网络间资源共享。 将经过压缩的视频数据进行远程传输时,需要考虑网络拥塞、信道带宽及终端处理能力。码率控制策略的目的就是通过调整编码端的编码参数,保证信道正常传输,并获得尽可能好的图像质量。 作为对视频转换编码及码率控制研究的基础,本文首先介绍了几种主要的视频编码标准。接着,对影响输出码率的因素进行了分析。第三章讲述了几种典型视频编码标准建议的码率控制策略,为提出新控制算法打下基础。 论文从低码率视频编码码率控制入手,提出了码率控制新算法,包括:帧层比特率分配策略优化,即根据目标码率的要求,给不同类型帧分配不同编码比特数,以减少跳帧数;利用人的视觉特性,提出基于宏块层的码率控制策略,即引入宏块层视觉修正因子及视觉加权矩阵;通过分析图像失真与量化顺序之间的关系,以及视频编码标准中的比特流语法,进一步提出了一种量化参数自适应宏块层码率控制新算法,该算法与传统量化顺序以扫描为基础不同,是按复杂度确定宏块量化顺序。实验结果显示,新算法的主、客观图像质量均有所改善。 本文在研究转换编码码率控制策略前,先对转换编码结构进行了详细介绍,以搭建一个良好的实验平台。通过分析不同编码标准的特点、码流结构和解码信息,提出了适用于异类转换编码的码率控制策略。文中以MPEG-2到H.263/MPEG-4转换编码为例,利用MPEG-2解码信息,结合H.263/MPEG-4编码标准建议的码率控制策略及本文提出的改进算法,实现了输出码率的有效控制,并改善了重建图像的主、客观质量。

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