隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和多媒體技術(shù)的迅猛發(fā)展以及生活水平的不斷提高,人們對視頻內(nèi)容和質(zhì)量提出了越來越高的要求。由于內(nèi)容豐富及高清、超高清視頻包含很大的信息量,使得數(shù)字化后的視頻數(shù)據(jù)量巨大,因此數(shù)字視頻在傳輸或存儲前必須進(jìn)行壓縮編碼,以降低對傳輸帶寬或存儲空間的需求。在視頻通信中,由于通信網(wǎng)傳輸帶寬有限,視頻編碼器大多采用了碼率控制技術(shù)以產(chǎn)生匹配傳輸帶寬的碼流,并保證視頻質(zhì)量。新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC采用基于R-λ模型的碼率控制算法,提高了碼率控制精度和視頻質(zhì)量,但其幀層比特分配未考慮視頻內(nèi)容特性與緩沖區(qū)狀態(tài),導(dǎo)致幀層比特分配不太合理,而其最大編碼單元層比特分配也未能充分利用圖像空域復(fù)雜度與時域復(fù)雜度的相關(guān)性,以及模型參數(shù)更新過程存在不足,導(dǎo)致最大編碼單元層比特分配不準(zhǔn)確。本文針對基于R-λ模型的碼率控制算法在幀層比特分配與最大編碼單元層比特分配上存在的不足,對應(yīng)提出了兩種碼率控制優(yōu)化算法。針對幀層比特分配不合理的問題,本文提出了一種幀層碼率控制優(yōu)化算法。首先,對圖像信息熵、最小變換域絕對誤差之和以及基于R-λ模型碼率控制算法中幀層固定權(quán)重進(jìn)行加權(quán),得到一種度量幀層圖像復(fù)雜度的綜合因子,并將其作為新幀層比特分配權(quán)重;其次,根據(jù)目標(biāo)緩沖級與緩沖區(qū)剩余比特計算出緩沖區(qū)反饋比特;最后,根據(jù)計算獲得的新幀層比特分配權(quán)重和緩沖區(qū)反饋比特對幀層進(jìn)行比特分配。本文算法在HM16.0上進(jìn)行了實現(xiàn)和性能測試,結(jié)果表明:與HEVC原始的碼率控制算法相比,優(yōu)化算法的碼率控制誤差平均下降了2.008%,峰值信噪比平均提高了0.21dB。針對最大編碼單元層比特分配不合理的問題,本文提出了一種最大編碼單元層碼率控制優(yōu)化算法。首先,利用圖像的梯度和平均絕對差構(gòu)建一種新復(fù)雜度,以此來度量最大編碼單元層圖像復(fù)雜度;其次,利用獲得的新復(fù)雜度與圖像梯度定義一種調(diào)整因子,以此來對量化參數(shù)進(jìn)行調(diào)整;最后,利用牛頓法與視頻失真對模型參數(shù)進(jìn)行有效地更新。實驗結(jié)果表明,與HEVC原始的碼率控制算法相比,優(yōu)化算法的碼率控制誤差平均下降了0.062%,峰值信噪比平均提高了0.07dB。
【學(xué)位單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN919.81
【部分圖文】：

重慶郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 2 章 HEVC 視頻編碼技術(shù)第 2 章 HEVC 視頻編碼技術(shù)2.1 HEVC 標(biāo)準(zhǔn)簡介2.1.1 視頻編碼國際標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，視頻編碼技術(shù)也變得更加成熟。視頻編碼的國際標(biāo)準(zhǔn)化過程從 20 世紀(jì) 80 年代早期開始，到現(xiàn)在將近 30 年。視頻編碼國際標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程如圖 2.1 所示。由圖 2.1 可知，ITU-T 和 ISO/IEC 兩大國際標(biāo)準(zhǔn)組織制定視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)一般需要 5~7 年，對于 H.265/HEVC 也概莫如此。

圖 2.2 HEVC 編碼框架.2 HEVC 編碼結(jié)構(gòu)1. GOP視頻序列包含一系列的圖像組(GOP)，且一個圖像組是由視頻序列中的若構(gòu)成。在 HEVC 中，GOP 分為兩類：封閉式 GOP(Closed GOP)與開放式P)[40, 41]，如圖 2.3 所示。封閉式 GOP 把 IDR(Instantaneous Decoding Refre第一幀，每個 GOP 之間進(jìn)行獨立編解碼。開放式 GOP 的首個 GOP 第一 IDR 幀，之后 GOP 中的第一幀為 non-IDR 幀。對后續(xù) GOP 中的幀進(jìn)行幀時，可使用前一個 GOP 的已編碼幀作為參考幀。

(b) 開放式 GOP圖 2.3 兩種類型的 GOP2. Slice 和 Tile為了減少傳輸過程中產(chǎn)生的差錯，HEVC 將一幀圖像劃分為一個或者若干個條(Slice)[43]。Slice 呈條帶狀，且每個 Slice 都由一系列編碼樹單元(Coding Tree Unit,CTU)[44]組成，如圖 2.4(a)所示。根據(jù)不同的編碼類型，可將 Slice 分為以下三種：(1) I Slice：該 Slice 的所有塊只使用幀內(nèi)預(yù)測編碼。(2) P Slice：該 Slice 的所有塊既可使用幀內(nèi)預(yù)測編碼，也可使用幀間預(yù)測編碼。但預(yù)測塊只能使用單向預(yù)測編碼，且僅使用參考圖像列表 0。(3) B Slice：該 Slice 的所有塊允許幀內(nèi)預(yù)測編碼、單向預(yù)測編碼與雙向預(yù)測編碼。雙向預(yù)測的 B Slice 可使用參考圖像列表 0 和列表 1。為實現(xiàn)編解碼并行機制，增強空間相關(guān)性，減少行緩存容量，防止錯誤擴散，
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 朱秀昌;王國剛;陳杰;李欣;;HEVC標(biāo)準(zhǔn)的多層視頻編碼擴展[J];南京郵電大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2015年03期

2 高文;王強;馬思偉;;AVS數(shù)字音視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)[J];中興通訊技術(shù);2006年03期

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1 鐘敏;基于信源失真的率失真優(yōu)化算法研究與實現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2016年

2 李曉娟;H.265/HEVC幀內(nèi)編碼算法研究[D];杭州電子科技大學(xué);2015年

本文編號：2847270