專利名稱：：一種多通道視頻聯(lián)合碼率控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種多通道視頻編碼的聯(lián)合碼率控制方法，應(yīng)用于視頻圖像編碼領(lǐng)域，本發(fā)明可應(yīng)用于廣電和視頻監(jiān)控領(lǐng)域的多通道視頻編碼。
背景技術(shù)：
：隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字視頻編碼技術(shù)廣泛應(yīng)用于廣播電視、網(wǎng)絡(luò)電視、視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議等領(lǐng)域。多通道視頻編碼器在上述應(yīng)用中主要負(fù)責(zé)完成多路輸入視頻的壓縮、封裝和發(fā)送。如何根據(jù)視頻內(nèi)容動(dòng)態(tài)地在多路視頻之間有效分配網(wǎng)絡(luò)帶寬，合理調(diào)整多路視頻的編碼碼率是影響視頻服務(wù)器性能的關(guān)鍵因素。當(dāng)多個(gè)視頻流在同一固定帶寬信道內(nèi)傳輸時(shí)，采用統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)能夠根據(jù)各通道視頻內(nèi)容和優(yōu)先級，將固定的信道帶寬動(dòng)態(tài)地分配給各通道。這樣，不但各通道視頻的圖像質(zhì)量得以保持穩(wěn)定，而且充分利用了信道資源，能獲取較高的復(fù)用增益。傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)包括幀平移法[10-13]，以及相對于獨(dú)立編碼的聯(lián)合碼率控制算法[14]。幀平移法原理簡單，容易實(shí)現(xiàn)，但是一幀的碼率無法有效反映出區(qū)域的活動(dòng)性對碼率的影響，不能根據(jù)各通道視頻內(nèi)容的活動(dòng)性進(jìn)行碼率最優(yōu)的調(diào)整，造成視頻質(zhì)量的大幅波動(dòng)。聯(lián)合碼率控制方法可以避免各通道獨(dú)立編碼中重建圖像之間存在顯著差異的缺陷，能夠根據(jù)圖像的復(fù)雜程度在各通道節(jié)目之間動(dòng)態(tài)分配比特，以維持各通道圖像質(zhì)量的均衡。本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于多通道視頻編碼的新的信源信道聯(lián)合碼率控制技術(shù)，該技術(shù)以率失真理論為基礎(chǔ)，在一定近似條件下，建立信源各通道視頻的率失真關(guān)系，進(jìn)而在保持各通道視頻失真度一致的前提下，根據(jù)信道帶寬為各通道動(dòng)態(tài)分配相應(yīng)的比特?cái)?shù)，從而減少頻帶資源的浪費(fèi)，同時(shí)在傳送多通道復(fù)雜度差別很大的視頻時(shí)，維護(hù)各通道視頻之間質(zhì)量的基本一致性。信源編碼的碼率控制技術(shù)可分為固定碼率(CBR)和可變碼率(VBR)編碼技術(shù)。其中，固定碼率方法相對簡單，如MPEG-2編碼模型TM5[1]中建議采用的固定碼率編碼方式。但固定碼率方法無法緩解由于圖像內(nèi)容變化導(dǎo)致的圖像質(zhì)量波動(dòng)。而可變碼率方法根據(jù)圖像復(fù)雜度或用戶需求調(diào)整輸出碼率，重建圖象主觀質(zhì)量比固定碼率編碼更加穩(wěn)定。經(jīng)典的碼率控制方法主要有MPEG_2TM5[1][2]，H.263TMN8[3][4]，MPEG-4VM8[5]，以及H.264[7].此外，ZhihaiHe等人基于碼率與DCT零系數(shù)個(gè)數(shù)的線性關(guān)系提出了Rho域的碼率控制方法[8][9]。這些碼率控制方法通過建立Q域或Rho域的率失真模型以及分級的比特分配方案，獲得良好的性能。本發(fā)明提出的應(yīng)用于多通道視頻編碼的信源信道聯(lián)合碼率控制技術(shù)，將信道的統(tǒng)計(jì)復(fù)用與信源的可變碼率(VBR)碼率控制結(jié)合，根據(jù)視頻源圖像內(nèi)容的復(fù)雜程度，為各通道分配比特，從而在保證各通道復(fù)用比特流滿足帶寬的前提下，減小各通道編碼圖像質(zhì)量差異；而且，由于對每個(gè)通道固定時(shí)間周期內(nèi)采用可變碼率比特分配技術(shù)，可保證各通道圖像質(zhì)量的穩(wěn)定。
發(fā)明內(nèi)容所要解決的問題本發(fā)明主要針對多通道視頻編碼器如何根據(jù)多通道視頻內(nèi)容差異性，將信道帶寬有效分配給各通道每一個(gè)視頻幀，從而減小各通道之間的視頻質(zhì)量差異以及本通道的視頻質(zhì)量波動(dòng)的問題而提供了一種多通道視頻聯(lián)合碼率控制方法。技術(shù)方案一種多通道視頻聯(lián)合碼率控制方法，首先根據(jù)每個(gè)通道的視頻內(nèi)容建立基于Rho域的率失真模型，然后根據(jù)多通道視頻編碼統(tǒng)計(jì)信息和信道帶寬，將固定時(shí)間周期內(nèi)的信道帶寬分配給每個(gè)通道，最后每個(gè)通道根據(jù)分配的帶寬和當(dāng)前時(shí)間周期內(nèi)的視頻內(nèi)容動(dòng)態(tài)地為每個(gè)視頻幀分配目標(biāo)編碼比特，并根據(jù)該目標(biāo)比特，計(jì)算每個(gè)視頻幀的量化參數(shù)，其包括以下四個(gè)步驟第一步編碼統(tǒng)計(jì)信息采集統(tǒng)計(jì)信息采集模塊負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)一幀的平均量化參數(shù)QPavg、DCT系數(shù)的方差o2、累計(jì)編碼比特Rt。t、DCT系數(shù)中零系數(shù)的比重P和各宏塊編碼模式的比重moderati。；第二步多通道比特分配上式中R表示信道帶寬，eycii，其中、為常數(shù)，0i2為DCT系數(shù)的方差，QiZRi/d-Pi)，其中口、氏和0i2均可從步驟一中計(jì)算得到，使用式6為各通道分配比特能夠得到一個(gè)最小的多通道視頻失真方差；第三步單通道可變碼率比特分配包括以下步驟一前兩個(gè)圖像組采用固定碼率方式編碼，分別統(tǒng)計(jì)兩個(gè)圖像組的累計(jì)幀比特和平均量化參數(shù)即二將第一步統(tǒng)計(jì)得到的(q+ajxcpa)代入下式，計(jì)算q，n；三根據(jù)式16計(jì)算ai，其中Rtqt為多通道比特分配模塊分配給當(dāng)前信道的剩余比特，NGOp表示已編碼圖像組的個(gè)數(shù)，CGop表示圖像組的目標(biāo)比特，CG0P=Rcbe*G/f，其中Rcbk表示目標(biāo)碼率，G表示圖像組的長度，f表示幀率；四將代入式15就可以得到下一個(gè)圖像組的目標(biāo)比特?cái)?shù)Rt；式中f表示幀率，，a2為常數(shù)，K等于f*Ce。p，其中Ce。p表示圖像組的目標(biāo)比特。第四步量化參數(shù)計(jì)算通道內(nèi)幀量化參數(shù)的計(jì)算采用Rho域的率失真函數(shù)RT(p)=0p(1-p)(17)式中Rt(P)表示下一幀的目標(biāo)比特，P表示DCT系數(shù)零系數(shù)的比重，6是一個(gè)與圖像復(fù)雜度有關(guān)的常數(shù)，ep表示下一幀e的預(yù)測值[。_(18)式中Nm表示一幀圖像包含的宏塊個(gè)數(shù)，Rh和P分別表示前一幀的實(shí)際編碼比特和DCT零系數(shù)的比重。根據(jù)式17，可以得到下一幀的目標(biāo)P值，經(jīng)過P-QP對應(yīng)關(guān)系，得到對應(yīng)的幀量化參數(shù)(QP)值；最終，多通道視頻編碼器根據(jù)計(jì)算得到的幀量化參數(shù)值，對當(dāng)前幀進(jìn)行編碼。所沭第二步多通道比特分配中其中a±的典型倌在1025之間。有益效果本發(fā)明提出了一種更加實(shí)用的一種可變碼率的多通道聯(lián)合碼率控制方法，該方法不僅能夠根據(jù)視頻源圖像內(nèi)容的復(fù)雜程度，為各通道分配比特，保證各通道最終復(fù)用比特流滿足帶寬要求，減小各通道視頻質(zhì)量的差別，并且由于對各通道采用可變碼率技術(shù)，可保證通道內(nèi)圖像質(zhì)量的穩(wěn)定。此外，本方法完全基于反饋的方式，圖像復(fù)雜度的分析基于編碼過程中產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)信息，不需要增加額外的圖像復(fù)雜度分析模塊，有效降低了發(fā)明技術(shù)的實(shí)現(xiàn)成本。圖1為現(xiàn)有的多通道編碼應(yīng)用環(huán)境；圖2為本發(fā)明的多通道編碼應(yīng)用環(huán)境；圖3為本發(fā)明的工作流程圖。具體實(shí)施例方式如圖1中，多路視頻源平行進(jìn)入多個(gè)視頻編碼器，每個(gè)編碼器負(fù)責(zé)編碼一路視頻，生成的比特流輸入到復(fù)用器，復(fù)用器將多個(gè)基本比特流封裝成傳輸流，然后通過信道發(fā)送到接收端。這種應(yīng)用環(huán)境在傳統(tǒng)的數(shù)字電視廣播中較為常見。圖2中，多路視頻源交織后輸入到一個(gè)多通道視頻編碼器，合成視頻解交織后，編碼器逐幀進(jìn)行編碼。對應(yīng)編碼器各通道生成的比特流輸入到復(fù)用器，復(fù)用器將多個(gè)基本比特流封裝成傳輸流，然后通過信道發(fā)送到接收端。這種應(yīng)用環(huán)境由于引入了多通道編碼器，節(jié)省了大量計(jì)算資源，在數(shù)字電視廣播和網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。上面所述的兩種應(yīng)用環(huán)境都需要碼率控制模塊調(diào)節(jié)各通道的編碼比特，從而滿足信道帶寬的要求。本發(fā)明提出的一種多通道視頻聯(lián)合碼率控制方法，首先根據(jù)每個(gè)通道的視頻內(nèi)容建立基于Rho域的率失真模型，然后根據(jù)多通道視頻編碼統(tǒng)計(jì)信息和信道帶寬，將固定時(shí)間周期內(nèi)的信道帶寬分配給每個(gè)通道，最后每個(gè)通道根據(jù)分配的帶寬和當(dāng)前時(shí)間周期內(nèi)的視頻內(nèi)容動(dòng)態(tài)地為每個(gè)視頻幀分配目標(biāo)編碼比特，并根據(jù)該目標(biāo)比特，計(jì)算每個(gè)視頻幀的量化參數(shù)。本發(fā)明技術(shù)包括以下四個(gè)步驟本方法分為編碼統(tǒng)計(jì)信息采集、多通道比特分配、單通道可變碼率比特分配、幀量化參數(shù)計(jì)算四個(gè)步驟(如圖3所示)—、編碼統(tǒng)計(jì)信息采集統(tǒng)計(jì)信息采集模塊負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)一幀的平均量化參數(shù)QPavg、DCT系數(shù)的方差o2、累計(jì)編碼比特Rt。t、DCT系數(shù)中零系數(shù)的比重P和各宏塊編碼模式的比重moderati。。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可運(yùn)用概率統(tǒng)計(jì)知識(shí)分別計(jì)算得到QPavg，o2，Rt。t*modeMti。。P的數(shù)值可根據(jù)[8][9]提供的方法計(jì)算得到。二、多通道比特分配多通道比特分配過程采用了基于通道間失真方差最小的方法，為了補(bǔ)償Rho域率失真模型與實(shí)際編碼結(jié)果的差別，本發(fā)明采用了反饋機(jī)制自適應(yīng)地調(diào)整分配給每個(gè)通道的比特大小。減小多通道編碼視頻質(zhì)量差別的問題可以表達(dá)為多通道視頻失真之間方差最小化的問題，如式1所示，式中S表示通道總數(shù)由[8，9]的Rho域率失真函數(shù)可知，上述最小化問題可以表達(dá)為式4中的D為各通道失真的均值，取決于每個(gè)通道的失真，上述最小化問題很難得到閉合形式的解。但是，式4的最小化問題可以等價(jià)為包含若干個(gè)最小化問題P”P2，....Pn...的序列，如下所示求解上述最小化問題得到的各通道的失真可以表示為|i>/W)l,n=1,2,3,...我們可以證明，式5所示最小化問題在n->①時(shí)的解會(huì)使var^00趨于零，從而將式4和式5所示的兩個(gè)最小化問題等價(jià)起來。使用拉格朗日最優(yōu)化方法求解式5所示最小化問題，并且令n->⑴，可以得到上式中R表示信道帶寬，“=eycii，其中ai為常數(shù)，典型值在1025之間。o/SDCT系數(shù)的方差，ei:!^/^-?！?，其中0、氏和0i2均可從步驟一中計(jì)算得到。使用式6為各通道分配比特能夠得到一個(gè)最小的多通道視頻失真方差。三、單通道可變碼率比特分配通道內(nèi)幀目標(biāo)比特分配過程采用基于反饋的可變碼率方式；根據(jù)[15]所作試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在相同視覺質(zhì)量前提下，編碼不同復(fù)雜度的視頻，復(fù)雜度越高，量化參數(shù)越大，編碼比特越多，可以推導(dǎo)出，在相同的視覺質(zhì)量下，對于不同復(fù)雜程度的視頻序列，編碼比特與量化參數(shù)之間存在如下關(guān)系令日=1.0上式可以簡化為其中，al，a2均為常數(shù)。K表示一個(gè)與碼率有關(guān)的常數(shù)，單位為Mbps。這里，我們考慮一個(gè)由多個(gè)不同復(fù)雜度的視頻片斷SIntCTval組成的視頻序列S胃，每個(gè)以分為m個(gè)圖像組(G0P)，每個(gè)圖像組表示為{SJn,.』，每個(gè)圖像組定義一個(gè)目標(biāo)比特-量化參數(shù)對(巧,這)。我們將式(10)修改為其中f表示幀率；另一方面，假設(shè)視頻序列的統(tǒng)計(jì)特性服從無記憶高斯分布，能夠得到[16]推導(dǎo)出的率失真函數(shù)由式(12)，[1]提出一個(gè)更為簡化的R-Q模型式中X表示視頻圖像復(fù)雜度。從式13可以看到，在恒定碼率或恒定圖像質(zhì)量下，視頻編碼使用的量化參數(shù)和得到的比特長度能夠反映圖像的復(fù)雜程度。為方便硬件實(shí)現(xiàn)，將R-Q關(guān)系定義為線性形式其中q，1為常數(shù)，可以由連續(xù)兩個(gè)圖像組的累計(jì)幀比特和平均量化參數(shù)對(&,^；)，兩，這)代入式14得到，fC/=AC；(AQ,)_1r/r=C二—+CiQi-i,actualjAC,=Cl-l,actual-C卜2,actualAQt=Qt_2,actual_Ql-l,actual最后，將式11代入式14可以得到下一個(gè)圖像組的目標(biāo)比特式中f表示幀率，a2為常數(shù)。上式中ai和K的計(jì)算方法如下。我們根據(jù)式11，并對所有圖像組累加得到令K等于f*Ce。p，其中f表示幀率，CGop表示圖像組的目標(biāo)比特，且CeQP=RcbeG/f，其中RCBK表示目標(biāo)碼率，G表示圖像組的長度。由上式進(jìn)一步可以得到a1，式中Rtot表示分配給當(dāng)前信道的剩余比特，Ngop表示圖像組的個(gè)數(shù)。將和K代入式15就可以得到下一個(gè)圖像組的目標(biāo)比特?cái)?shù)。根據(jù)計(jì)算得到的下一個(gè)圖像組的目標(biāo)比特?cái)?shù)，可以得到圖像組中每幀的目標(biāo)比特?cái)?shù)，這可以通過簡單的平均法得到。四、幀量化參數(shù)計(jì)算通道內(nèi)幀量化參數(shù)的計(jì)算采用Rho域的率失真函數(shù)[8-9]RT(p)=0p(1-p)(17)式中Rt(P)表示下一幀的目標(biāo)比特，P表示DCT系數(shù)零系數(shù)的比重，6是一個(gè)與圖像復(fù)雜度有關(guān)的常數(shù)，ep表示下一幀e的預(yù)測值式中Nm表示一幀圖像包含的宏塊個(gè)數(shù)，Rh和P分別表示前一幀的實(shí)際編碼比特和DCT零系數(shù)的比重。根據(jù)式17，可以得到下一幀的目標(biāo)P值，經(jīng)過[8，9]定義的P-QP對應(yīng)關(guān)系，得到對應(yīng)的幀量化參數(shù)(QP)值。最終，多通道視頻編碼器根據(jù)計(jì)算得到的幀量化參數(shù)值，對當(dāng)前幀進(jìn)行編碼。[l]MPEG-2videotestmodel5.IS0/IEC/JTC1/SC29/WG11,MPEG93/457,April.1993[2]J.ff.LeeandY.S.Ho."TargetbitmatchingforMPEG-2videoratecontrol，，，ProceedingsofTencon1998,NewDelhi,India,vol.1,pp:66_99,Dec.1998[3]J.Robas-CorberaandS.Lei.“RatecontrolinDCTvideocodingforlow-delaycommunications",IEEETrans.OnCircuitsandSystemsforVideoTechnology,1999，vol.9(1)，pp:172_185[4]VideoCodec.TestModelNear-Term,TMN8.ITU-T/SG16/VCEG/Q15A59,Portland,USA,Jun1997[5]Vetro,H.Sun,andYaoWang."MPEG-4ratecontrolformultiplevideoobjects",IEEETransactionsonCircuitsandSystemsforVideoTechnology,vol.9,pp.186-199，F(xiàn)ebruary1999[6]T.ChiangandY.Q.Zhang,"Anewratecontrolschemeusingquadraticratedistortionmedel，，，IEEETransactionsonCircuitsandSystemsforvideoTechnology,vol7(1)，pp:246_250，F(xiàn)eb.1997[7]"AdaptivebasicunitlayerratecontrolforJVT，，，presentedatthe7th.JVTMeeting,PattayaIIJVT-G012-rlThailand,Mar.2003.[8]He，Zhihai，Aunifiedapproachtorate-distoritonanalysisandratecontrolforvisualcodingandcommunicationforthedegreeofDoctorofPhilosophy,UniversityofCalifornia，SantaBarbara[9]He,Zhihai,YongKwanKim,SanjitK.Mitra,"Low-delayratecontrolforDCTvideocodingviap一domainsourcemodeling",IEEETransactionsonCircuitsandsystemsforvideotechnology,2001,vool.11(8),pp928-940[10]KrunzM.BandwidthallocationstrategiesfortransportsVBRVideotraffic.IEEECommunicationMagazine,1999(Jan)4345[ll]Rose0.ImpactofMPEGvideotrafficonanATMmultiplexer[R].GermanyTechnicalReport,WurzburgUniversity,1995.[12]FraterM.CelllossanalysisofbroadbandswitchingsystemscarryingVBRvideotraffic[R]Australian:TechnicalReport,UniversityofNewSouthWales,1995.[13]FengJ，Kwok-Tung，HassanM.SimulationanalysisonstatisticalmultiplexingofMPEGvideosources[A]ICC，97[C]Montreal，1997.540544.[14]MehdiRezaei,ImedBouazizi,MoncefGabbouj，“JointVideoCodingandStatisticalMultiplexingforbroadcastingoverDVB-Hchannels，，，VOL10,NO.8,IEEETRANSACTI0NS0NMULTIMEDIA,2008[15]P.H.Westerink,R.Rajagopalan，andC.A.Gonzales,“Two-PassMPEG-2variable-bit-rateencoding，，，IBMJ.ResDevelop.43,No.4,471-488(1999)[16]J.L.Mitchell，W.B.Pennebaker，C.E.Fogg，andD.J.LeGall，MPEGVideoCompressionStandard，ChapmanandHallPublishers,NewYork，199權(quán)利要求一種多通道視頻聯(lián)合碼率控制方法，其特征在于首先根據(jù)每個(gè)通道的視頻內(nèi)容建立基于Rho域的率失真模型，然后根據(jù)多通道視頻編碼統(tǒng)計(jì)信息和信道帶寬，將固定時(shí)間周期內(nèi)的信道帶寬分配給每個(gè)通道，最后每個(gè)通道根據(jù)分配的帶寬和當(dāng)前時(shí)間周期內(nèi)的視頻內(nèi)容動(dòng)態(tài)地為每個(gè)視頻幀分配目標(biāo)編碼比特，并根據(jù)該目標(biāo)比特，計(jì)算每個(gè)視頻幀的量化參數(shù)，其包括以下四個(gè)步驟第一步編碼統(tǒng)計(jì)信息采集統(tǒng)計(jì)信息采集模塊負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)一幀的平均量化參數(shù)QPavg、DCT系數(shù)的方差σ2、累計(jì)編碼比特Rtot、DCT系數(shù)中零系數(shù)的比重ρ和各宏塊編碼模式的比重moderatio；第二步多通道比特分配<mrow><msub><mover><mi>R</mi><mo>~</mo></mover><mi>i</mi></msub><mo>=</mo><munder><mi>lim</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mo>></mo><mo>∞</mo></mrow></munder><msup><msub><mover><mi>R</mi><mo>~</mo></mover><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>n</mi><mo>)</mo></mrow></msup></mrow><mrow><mo>=</mo><munder><mi>lim</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mo>></mo><mo>∞</mo></mrow></munder><msub><mi>ζ</mi><mi>i</mi></msub><mi>log</mi><msup><msub><mi>σ</mi><mi>i</mi></msub><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mi>ζ</mi><mi>i</mi></msub><mi>R</mi></mrow><mrow><msubsup><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>S</mi></msubsup><msub><mi>ζ</mi><mi>i</mi></msub></mrow></mfrac><mo>-</mo><mfrac><mrow><msub><mi>ζ</mi><mi>i</mi></msub><msubsup><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>S</mi></msubsup><mi>log</mi><msup><msub><mi>σ</mi><mi>i</mi></msub><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msubsup><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>S</mi></msubsup><msub><mi>ζ</mi><mi>i</mi></msub></mrow></mfrac><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><mi>n</mi></mfrac><mo>[</mo><mfrac><mrow><msub><mi>ζ</mi><mi>i</mi></msub><msubsup><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>S</mi></msubsup><msub><mi>ζ</mi><mi>i</mi></msub><mi>log</mi><msub><mi>ζ</mi><mi>i</mi></msub></mrow><mrow><msubsup><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>S</mi></msubsup><msub><mi>ζ</mi><mi>i</mi></msub></mrow></mfrac><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><mi>n</mi></mfrac><mo>[</mo><mfrac><mrow><msub><mi>ζ</mi><mi>i</mi></msub><msubsup><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>S</mi></msubsup><msub><mi>ζ</mi><mi>i</mi></msub><mi>log</mi><msub><mi>ζ</mi><mi>i</mi></msub></mrow><mrow><msubsup><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>S</mi></msubsup><msub><mi>ζ</mi><mi>i</mi></msub></mrow></mfrac><mo>-</mo><msub><mi>ζ</mi><mi>i</mi></msub><mi>log</mi><msub><mi>ζ</mi><mi>i</mi></msub><mo>]</mo></mrow><mrow><mo>=</mo><msub><mi>ζ</mi><mi>i</mi></msub><mi>log</mi><msup><msub><mi>σ</mi><mi>i</mi></msub><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mi>ζ</mi><mi>i</mi></msub><mi>R</mi></mrow><mrow><msubsup><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>S</mi></msubsup><msub><mi>ζ</mi><mi>i</mi></msub></mrow></mfrac><mo>-</mo><mfrac><mrow><msub><mi>ζ</mi><mi>i</mi></msub><msubsup><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>S</mi></msubsup><msub><mi>ζ</mi><mi>i</mi></msub><mi>log</mi><msup><msub><mi>σ</mi><mi>i</mi></msub><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msubsup><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>S</mi></msubsup><msub><mi>ζ</mi><mi>i</mi></msub></mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>6</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>上式中R表示信道帶寬，ζi＝θi/αi，其中αi為常數(shù)，為DCT系數(shù)的方差，θi＝Ri/(1-ρi)，其中ρ、Ri和均可從步驟一中計(jì)算得到，使用式6為各通道分配比特能夠得到一個(gè)最小的多通道視頻失真方差；第三步單通道可變碼率比特分配包括以下步驟一前兩個(gè)圖像組采用固定碼率方式編碼，分別統(tǒng)計(jì)兩個(gè)圖像組的累計(jì)幀比特和平均量化參數(shù)即二將第一步統(tǒng)計(jì)得到的代入下式，計(jì)算ζl，ηl<mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><msub><mi>ζ</mi><mi>l</mi></msub><mo>=</mo><mi>Δ</mi><msub><mover><mi>C</mi><mo>‾</mo></mover><mi>l</mi></msub><msup><mrow><mo>(</mo><mi>Δ</mi><msub><mover><mi>Q</mi><mo>‾</mo></mover><mi>l</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msup></mtd><mtd><msub><mi>η</mi><mi>l</mi></msub><mo>=</mo><msub><mover><mi>C</mi><mo>‾</mo></mover><mrow><mi>l</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>actual</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>ζ</mi><mi>l</mi></msub><msub><mover><mi>Q</mi><mo>‾</mo></mover><mrow><mi>l</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>actual</mi></mrow></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>Δ</mi><msub><mover><mi>C</mi><mo>‾</mo></mover><mi>l</mi></msub><mo>=</mo><msub><mover><mi>C</mi><mo>‾</mo></mover><mrow><mi>l</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>actual</mi></mrow></msub><mo>-</mo><msub><mover><mi>C</mi><mo>‾</mo></mover><mrow><mi>l</mi><mo>-</mo><mn>2</mn><mo>,</mo><mi>actual</mi></mrow></msub></mtd><mtd><mi>Δ</mi><msub><mover><mi>Q</mi><mo>‾</mo></mover><mi>l</mi></msub><mo>=</mo><msub><mover><mi>Q</mi><mo>‾</mo></mover><mrow><mi>l</mi><mo>-</mo><mn>2</mn><mo>,</mo><mi>actual</mi></mrow></msub><mo>-</mo><msub><mover><mi>Q</mi><mo>‾</mo></mover><mrow><mi>l</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>actual</mi></mrow></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced>三根據(jù)式16計(jì)算a1，其中RTOT為多通道比特分配模塊分配給當(dāng)前信道的剩余比特，NGOP表示已編碼圖像組的個(gè)數(shù)，CGop表示圖像組的目標(biāo)比特，CGOP＝RCBR·G/f，其中RCBR表示目標(biāo)碼率，G表示圖像組的長度，f表示幀率；<mrow><msub><mi>a</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>TOT</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>C</mi><mi>gop</mi></msub><msub><mi>a</mi><mn>2</mn></msub><msubsup><mi>Σ</mi><mrow><mi>e</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mrow><msub><mi>N</mi><mi>gop</mi></msub><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msubsup><msub><mover><mi>Q</mi><mo>‾</mo></mover><mi>e</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>C</mi><mi>gop</mi></msub><msub><mi>N</mi><mi>gop</mi></msub></mrow></mfrac><mo>.</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>16</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>四將a1代入式15就可以得到下一個(gè)圖像組的目標(biāo)比特?cái)?shù)RT；<mrow><msub><mi>R</mi><mi>T</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>K</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>ζ</mi><mi>l</mi></msub><msub><mi>a</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>η</mi><mi>l</mi></msub><msub><mi>a</mi><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mi>f</mi><msub><mi>ζ</mi><mi>l</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>a</mi><mn>2</mn></msub><mi>K</mi></mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>15</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>式中f表示幀率，，a2為常數(shù)，K等于f*CGop，其中CGop表示圖像組的目標(biāo)比特。第四步量化參數(shù)計(jì)算通道內(nèi)幀量化參數(shù)的計(jì)算采用Rho域的率失真函數(shù)RT(ρ)＝θp·(1-ρ)(17)式中RT(ρ)表示下一幀的目標(biāo)比特，ρ表示DCT系數(shù)零系數(shù)的比重，θ是一個(gè)與圖像復(fù)雜度有關(guān)的常數(shù)，θp表示下一幀θ的預(yù)測值<mrow><msub><mi>θ</mi><mi>p</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><msub><mi>R</mi><mrow><mi>l</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mrow><mn>384</mn><mo>·</mo><msub><mi>N</mi><mi>m</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>ρ</mi><mrow><mi>l</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>18</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>式中Nm表示一幀圖像包含的宏塊個(gè)數(shù)，Rl-1和ρl-1分別表示前一幀的實(shí)際編碼比特和DCT零系數(shù)的比重。根據(jù)式17，可以得到下一幀的目標(biāo)ρ值，經(jīng)過ρ-QP對應(yīng)關(guān)系，得到對應(yīng)的幀量化參數(shù)(QP)值；最終，多通道視頻編碼器根據(jù)計(jì)算得到的幀量化參數(shù)值，對當(dāng)前幀進(jìn)行編碼。FSA00000137623700014.tif,FSA00000137623700015.tif,FSA00000137623700016.tif,FSA00000137623700017.tif2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多通道視頻聯(lián)合碼率控制方法，其特征在于所述第二步多通道比特分配中其中αi的典型值在1025之間。全文摘要一種多通道視頻聯(lián)合碼率控制方法，包括以下個(gè)步驟編碼統(tǒng)計(jì)信息采集、多通道比特分配、單通道可變碼率比特分配、量化參數(shù)計(jì)算，本發(fā)明不僅能夠根據(jù)視頻源圖像內(nèi)容的復(fù)雜程度，為各通道分配比特，保證各通道最終復(fù)用比特流滿足帶寬要求，減小各通道視頻質(zhì)量的差別，并且由于對各通道采用可變碼率技術(shù)，可保證通道內(nèi)圖像質(zhì)量的穩(wěn)定。此外，該方法完全基于反饋的方式，圖像復(fù)雜度的分析基于編碼過程中產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)信息，不需要增加額外的圖像復(fù)雜度分析模塊，從而降低了實(shí)現(xiàn)成本。文檔編號(hào)H04N7/58GK101854531SQ20101018081公開日2010年10月6日申請日期2010年5月24日優(yōu)先權(quán)日2010年5月24日發(fā)明者孫翼,章勇,高偉申請人:鎮(zhèn)江唐橋微電子有限公司