基于場(chǎng)景切換的HEVC碼率控制算法研究.pdf

1、隨著多媒體通信技術(shù)的發(fā)展，高清與超高清視頻的大數(shù)據(jù)量使得網(wǎng)絡(luò)傳輸與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC提供了強(qiáng)大的視頻壓縮能力，然而在有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲(chǔ)容量下，如何最大限度的提高視頻編碼質(zhì)量，依舊是視頻編碼領(lǐng)域的研究難題，碼率控制技術(shù)在這方面發(fā)揮了很好的作用。當(dāng)前HEVC碼率控制算法實(shí)現(xiàn)了高效的R-D（Rate-Distortion）性能以及精準(zhǔn)的輸出碼率。眾所周知，場(chǎng)景切換是實(shí)際視頻內(nèi)容中常見的現(xiàn)象，若忽略場(chǎng)景切換的

2、影響，將嚴(yán)重影響著碼率控制的性能。然而，當(dāng)前HEVC碼率控制算法未對(duì)實(shí)際視頻序列中的場(chǎng)景切換情況作出考慮，容易造成編碼資源分配不合理，進(jìn)而出現(xiàn)視頻編碼幀質(zhì)量嚴(yán)重下滑的問題。為了解決這個(gè)問題，本文對(duì)HEVC碼率控制做了如下研究：
　　首先深入的學(xué)習(xí)了碼率控制技術(shù)的基本理論，包括簡要描述HEVC標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵技術(shù)，詳細(xì)地闡述碼率控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其基本原理和過程。另外，對(duì)碼率控制中的三種經(jīng)典模型以及最新的HEVC碼率控制算法的作出詳細(xì)的

3、分析與比較，同時(shí)闡述了當(dāng)前HEVC碼率控制算法在場(chǎng)景切換下存在的弊端，并提出場(chǎng)景復(fù)雜度是影響比特分配的重要因素，以此引出本文對(duì)場(chǎng)景切換下HEVC碼率控制的研究。
　　其次，通過理論推導(dǎo)和分析，說明當(dāng)前HEVC碼率控制算法在GOP（Group of Picture）層比特分配屬于平均分配。在場(chǎng)景切換背景下，這種平均分配的原則容易造成編碼資源分配不合理進(jìn)而導(dǎo)致編碼圖像質(zhì)量下降的問題。為解決此問題，本文提出一種考慮場(chǎng)景復(fù)雜度的HEVC碼

4、率控制算法：首先通過平均幀間亮度差對(duì)場(chǎng)景復(fù)雜度進(jìn)行度量，然后根據(jù)所得的場(chǎng)景的復(fù)雜度情況對(duì) GOP層進(jìn)行合理地分配編碼資源。此外，當(dāng)檢測(cè)出場(chǎng)景切換時(shí)，對(duì)模型參數(shù)、當(dāng)前GOP以及場(chǎng)景切換幀等作出必要的調(diào)整，以進(jìn)一步提高圖像編碼質(zhì)量。在這個(gè)過程中，利用改進(jìn)的場(chǎng)景切換檢測(cè)算法，能夠更加精準(zhǔn)地檢測(cè)出場(chǎng)景切換幀。
　　最后，將本文提出的改進(jìn)算法以及其他改進(jìn)算法在 HM16.5平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)，并進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)，利用權(quán)威性的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)改進(jìn)的碼率控制算

5、法以及其他改進(jìn)算法進(jìn)行對(duì)比和分析。大量的對(duì)比和分析結(jié)果表明，本文算法相比 HM16.5算法編碼時(shí)間平均減少12.91％，序列平均PSNR-Y提升0.77dB，且同時(shí)使得比特誤差保持在0.1%以下。
　　因此，在場(chǎng)景切換背景下，本文提出的改進(jìn)算法能夠較好的消除場(chǎng)景切換帶來的負(fù)面影響，相比 HM16.5算法在編碼效率和編碼圖像質(zhì)量等方面都具有一定的性能提升，且同時(shí)保持精準(zhǔn)的輸出碼率。特別是在場(chǎng)景復(fù)雜度分布不均的情形下，更能體現(xiàn)出本文算