基于H.264 AVC码率控制算法的研究

电子通信论文编号:TX185  论文字数:11990,页数:27

目    录
第一章  引    言 1
1.1 研究背景 1
1.2  研究现状 1
1.3  本文研究内容及本文结构 1
1.3.1 研究内容 1
1.3.2  本文的组织结构 2
第二章   H.264/AVC标准 2
2.1 多模式的帧内预测 3
2.1.1 4*4亮度预测模式 3
2.1.2 16*16亮度预测模式 4
2.1.3  8*8色度块预测模式 5
2.2 帧间预测 5
2.2.1 更高精度的宏块分割 5
2.2.2 亚像素的使用 5
2.2.3 多参考帧的使用 6
2.3 4*4 整数变换与量化 6
第三章   经典码率控制技术 8
3.1 调整编码参数的速率控制 8
3.2 可变量化步长的速率控制 8
3.2.1 基于缓存器的流量控制 9
3.2.2  前馈速率控制 9
3.3 ROI编码的速率控制 9
3.4分优先级信息丢失的速率控制 10
3.5 使用内部反馈环的速率控制 10
3.6 降低分辨率的速率控制 10
3.7 多层编码的速率控制 11
3.8 精细颗粒伸缩性技术（FGS） 11
第四章   H.264/AVC码率控制技术及其改进 11
4.1  JM10.1码率控制算法 11
4.1.1 GOP层码率控制 11
4.1.2 帧层码率控制 12
4.1.3 基本单元层码率控制 15
4.2 JM10.1帧层码率控制算法的改进 18
4.2.1  相对MAD 18
4.2.2  算法改进 18
4.2.3  仿真结果 19
主要参考文献 21
致    谢 22

摘    要
为了在充分利用网络资源保证最优视觉质量的同时尽可能避免网络拥塞，需要在压缩视频传输系统中引入码率控制机制，以获得在质量和带宽利用上的最佳均衡。本文首先介绍了码率控制的重要性，H.264/AVC视频压缩标准及常用的码率控制机制，紧接着着重探讨了JM10.1码率控制算法，分析了其结构层次，给出了算法流程图，并针对其帧层码率控制算法在分配比特数方面的欠缺，引入相对MAD这一概念，实现一种考虑当前图像相对复杂度的码率控制算法：对图像复杂度比较高的帧，减小其量化参数，提高其图像质量；对图像复杂度比较低的帧，增大其量化参数，使得图像质量不会过高，同时节约比特数，力求使一个图像组内的图像质量稳定。最后用VC代码表示改进算法，并在JM10.1实验平台上实现该算法。仿真结果表明这种算法使得输出图像PSNR有略微提高。该算法有待于进一步研究。

关键词：H.264/AVC；码率控制；图像复杂度；相对MAD
  
 Research Based on H.264/AVC Rate Control Algorithm

Abstract
In order to take full advantage of network resources, ensure optimum visual quality and try to avoid network congestion, rate control mechanism is paid more attention in compressed video transmission systems to make balance the bandwidth and quality. Firstly the reason of using Rate Control is introduced. In addition, H.264/AVC video compression standard and common rate control mechanism are involved. Then JM10.1 rate control algorithm is investigated, the structural levels of the algorithm is analyzed and its flow chart is given. What’s more, aiming at the shortcoming of frame layer rate control on its bits allocation, an improved frame layer rate control algorithm is introduced considering the relative complexity of the current picture: the frames of higher complexity are quantized with smaller parameter to improve image quality, while the frames of lower relative complexity are quantized with bigger parameter to save bits, which is done striving to make a group of pictures with stable image quality. Finally the improved algorithm is said with VC code, and performed on JM10.1 experimental platform. The simulation shows that the introduced algorithm makes the output image PSNR a slight increase. The  improved algorithm needs further study.

Keywords: H.264/AVC; rate control; picture complexity; relative MAD