專利名稱：：一種h.264碼率控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及視頻壓縮技術(shù)，特別涉及視頻壓縮技術(shù)中的一種H.264碼率控制方法。
背景技術(shù)：
：碼率控制在視頻壓縮技術(shù)中起著至關(guān)重要的作用，它的最終目的是在給定的目標(biāo)比特率及緩存容量的條件下，能夠有效地抑制視頻序列的質(zhì)量波動(dòng)并減少跳幀次數(shù)，從而使得傳輸?shù)囊曨l質(zhì)量最優(yōu)化。H.264是由聯(lián)合視頻組(JVT)近年來致力開發(fā)研究的最新視頻壓縮國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，在采用H.264的^L頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行碼率控制的時(shí)候，由于壓縮過程中產(chǎn)生的量化參數(shù)(QP)既用于碼率控制過程，又用于率失真優(yōu)化過程，因此會(huì)產(chǎn)生"蛋雞悖論"的問題為了計(jì)算當(dāng)前宏塊的率失真優(yōu)化(RDO)，需要利用當(dāng)前宏塊的QP，而當(dāng)前宏塊的QP需要通過計(jì)算該宏塊的平均絕對(duì)差(MAD)來揭示其編碼復(fù)雜度，每個(gè)當(dāng)前宏塊的MAD只有在得知其RDO后才能計(jì)算出。因此，如何解決"蛋雞悖論"成了H.264碼率控制過程中的當(dāng)務(wù)之急。目前，H.264采用了JVT-G012碼率控制算法，該算法通過使用MPEG-2中的二次碼率一量化步長(zhǎng)(R-Q)模型來計(jì)算量化步長(zhǎng)(Q)，從而得到最后的QP。在計(jì)算Q之前，還需要計(jì)算二次R-Q模型中的各個(gè)參數(shù)，算法的具體實(shí)現(xiàn)過程如下1、采用線性MAD預(yù)測(cè)^^莫型對(duì)當(dāng)前宏塊的MAD進(jìn)行線性預(yù)測(cè)，得到當(dāng)前宏塊的MAD預(yù)測(cè)值。2、采用光柵掃描的方式來選擇二次R-Q模型系數(shù)更新時(shí)的歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)，在選取好歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)之后，即可采用線性回歸方法對(duì)二次R-Q模型的系數(shù)進(jìn)行更新，從而得到新的二次R-Q模型。3、將前一幀的平均頭信息比特?cái)?shù)和當(dāng)前幀中已編碼宏塊的平均頭信息比特?cái)?shù)進(jìn)行加權(quán)平均，并將加權(quán)平均后的結(jié)果作為當(dāng)前宏塊的頭信息比特?cái)?shù)預(yù)測(cè)值。4、采用如下公式對(duì)當(dāng)前宏塊的預(yù)分配碼率進(jìn)行預(yù)測(cè)，其中，i為當(dāng)前宏塊在當(dāng)前幀中的序號(hào)；Num為當(dāng)前幀中總的宏塊數(shù)；《為當(dāng)前宏塊的預(yù)分配碼率預(yù)測(cè)值；R為當(dāng)前幀的預(yù)分配碼率；似JZ^(/)為當(dāng)前宏塊的MAD預(yù)測(cè)值；M」Z^(A:)為當(dāng)前幀中第k個(gè)宏塊的MAD預(yù)測(cè)4直。5、將通過上述4個(gè)步驟中得到的各參數(shù)代入如下所示的二次R-Q模型中，即可得到當(dāng)前宏塊的Q，其中，W^D,為當(dāng)前宏塊的MAD預(yù)測(cè)值；al和a2為由線性回歸方法得到的更新后的系數(shù)，在每次完成對(duì)一個(gè)宏塊的編碼后，都需要通過線性回歸方法對(duì)它們的值進(jìn)行更新；H,為對(duì)當(dāng)前宏塊的頭信息比特?cái)?shù)預(yù)測(cè)值；《為對(duì)當(dāng)前宏塊的預(yù)分配碼率預(yù)測(cè)值；g,.為由計(jì)算得到的當(dāng)前宏塊的Q。將計(jì)算得到的g,.轉(zhuǎn)化為gf，即得到了當(dāng)前宏塊的QP。為了進(jìn)一步減少編碼過程中的出現(xiàn)的塊效應(yīng)，還需要對(duì)2f進(jìn)行調(diào)整，并將調(diào)整后的QP作為當(dāng)前宏塊的QP。由上述分析看出，應(yīng)用JVT-GO12碼率控制算法可以解決H.264碼率控制過程中產(chǎn)生的"蛋雞悖論"問題，但該算法又存在著不足對(duì)于MAD預(yù)測(cè)模型來說，MAD預(yù)測(cè)時(shí)所使用的線性預(yù)測(cè)才莫型只利用了時(shí)域相關(guān)性，空域相關(guān)性沒有得到利用；同時(shí)，MAD預(yù)測(cè)模型的系數(shù)在7=7x7更新時(shí)歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)選取采用的是光柵掃描的方式，也沒能充分并且正確地使用空時(shí)域相關(guān)性；對(duì)于二次R-Q模型的系數(shù)來說，系數(shù)更新時(shí)歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的選取采用的是光柵掃描的方式，不僅沒有應(yīng)用時(shí)域相關(guān)性，空域相關(guān)性也應(yīng)用得不準(zhǔn)確；對(duì)于當(dāng)前宏塊頭信息比特?cái)?shù)來說，頭信息比特?cái)?shù)預(yù)測(cè)值采用的是前一幀的平均頭信息比特?cái)?shù)和當(dāng)前幀已編碼宏塊的平均頭信息比特?cái)?shù)的加權(quán)平均，對(duì)于H.264來說，由于編碼的結(jié)構(gòu)變得更復(fù)雜，頭信息比特?cái)?shù)增多，并且不同宏塊之間的頭信息比特?cái)?shù)波動(dòng)很大，所以原有的頭信息比特殊預(yù)測(cè)方法并不適用于H.264;對(duì)當(dāng)前宏塊預(yù)分配碼率來說，由于MAD預(yù)測(cè)的局限性，導(dǎo)致了在對(duì)預(yù)分配碼率進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，也不能很好地利用空域相關(guān)性。由于目前的JVT-G012碼率控制算法在上述方面的不足，因而導(dǎo)致了計(jì)算得到的QP不合理，使得最終碼率控制不準(zhǔn)確以及編碼視頻質(zhì)量的下降。為了提高JVT-G012碼率控制算法的性能，采用的改進(jìn)的算法有對(duì)于MAD預(yù)測(cè)模型，可以在MAD預(yù)測(cè)才莫型的系數(shù)更新時(shí)更好地利用空域關(guān)系，但由于MAD預(yù)測(cè)模型本身并沒有很好地利用空域相關(guān)性，因此，算法性能提高不大；也可以在MAD預(yù)測(cè)時(shí)采用時(shí)域和空域上的已編碼相鄰宏塊，但由于已編碼相鄰宏塊的選取不能很好地反映視頻內(nèi)容，算法性能受到很大的限制；還可以在使用JVT-G012線性MAD預(yù)測(cè)模型的同時(shí)引入空域線性MAD預(yù)測(cè)才莫型，雖然空^4線性MAD預(yù)測(cè)才莫型的引入充分利用了空域的相關(guān)性，但兩種模型的更新過程使得計(jì)算復(fù)雜度更高。對(duì)于R-Q模型系數(shù)，可以根據(jù)距離遠(yuǎn)近選取系數(shù)更新時(shí)所需的歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)，但僅僅根據(jù)距離判斷相關(guān)性的大小并不能很好地反映視頻內(nèi)容特性，所以算法性能還有提高的空間。對(duì)于當(dāng)前宏塊頭信息比特?cái)?shù)，可以對(duì)頭信息比特?cái)?shù)采用前一幀相同位置上的宏塊的頭信息比特?cái)?shù)來預(yù)測(cè)，但由于空域相關(guān)性沒有得到很好的利用，所以準(zhǔn)確性有待提高。因此，目前的JVT-G012碼率控制算法及其改進(jìn)算法在性能或計(jì)算復(fù)雜度上都存在缺陷，以至于算法性能不佳或者實(shí)際應(yīng)用困難。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種H.264碼率控制方法，能夠克服JVT-G012碼率控制算法及其改進(jìn)算法在性能或計(jì)算復(fù)雜度上存在的缺陷，實(shí)現(xiàn)最有效的碼率控制。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的一種H.264碼率控制方法，用于依次對(duì)當(dāng)前P幀中的每個(gè)當(dāng)前宏塊進(jìn)行碼率控制，包括A、判斷當(dāng)前宏塊是否是當(dāng)前P幀中的第一個(gè)宏塊，如果是，將前一幀的平均QP作為當(dāng)前宏塊的QP,并執(zhí)行步驟D，否則，執(zhí)行步驟B;B、計(jì)算當(dāng)前宏塊的邊緣方向，并利用所述邊緣方向預(yù)測(cè)當(dāng)前宏塊的平均絕對(duì)誤差MAD、根據(jù)已編碼宏塊的歷史信息更新二次碼率一量化步長(zhǎng)R-Q模型系數(shù)、確定當(dāng)前宏塊的頭信息比特?cái)?shù)預(yù)測(cè)值和預(yù)分配碼率；C、根據(jù)所述當(dāng)前宏塊的MAD預(yù)測(cè)值、頭信息比特?cái)?shù)預(yù)測(cè)值和預(yù)分配碼率，利用更新系數(shù)后的二次R-Q模型，確定當(dāng)前宏塊的QP;D、纟艮據(jù)當(dāng)前宏塊的QP對(duì)當(dāng)前宏塊進(jìn)行編碼，并更新所述編碼后的當(dāng)前宏塊的歷史信息，用于當(dāng)前宏塊之后的其它宏塊的二次R-Q模型系數(shù)更新，所述歷史信息包括碼率R、頭信息比特?cái)?shù)H、實(shí)際MAD值和量化步長(zhǎng)Q。由上述的技術(shù)方案可見，本發(fā)明碼率控制方法在對(duì)當(dāng)前宏塊進(jìn)行碼率控制時(shí)首先計(jì)算當(dāng)前宏塊的邊緣方向，再利用計(jì)算出的邊緣方向?qū)Ξ?dāng)前宏塊的MAD值進(jìn)行預(yù)測(cè)，相對(duì)于現(xiàn)有的MAD預(yù)測(cè);漠型，可以更有效地利用時(shí)域和空域上的相關(guān)性，克服了JVT-G012碼率控制算法及其改進(jìn)算法在性能上存在的缺陷，實(shí)現(xiàn)了更有效的碼率控制。圖1為本發(fā)明所采用的碼率控制方法的流程圖。圖2為本實(shí)施例二次R-Q模型系數(shù)更新時(shí)歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的選擇示意圖。.圖3為本實(shí)施例當(dāng)前宏塊及根據(jù)其邊緣方向所選擇的相鄰宏塊示意圖。圖4為對(duì)"akiyo"序列采用本實(shí)施例方法與JVT-G012算法仿真后的逐幀PSNR比較示意圖。圖5為對(duì)"Mot&Dau"序列采用本實(shí)施例方法與JVT-G012算法仿真后的逐幀PSNR比較示意圖。圖6為對(duì)"akiyo"序列采用本實(shí)施例方法與JVT-G012算法仿真后的逐幀緩沖區(qū)狀態(tài)比較示意圖。圖7為對(duì)"Mot&Dau"序列采用本實(shí)施例方法與JVT-G012算法仿真后的逐幀緩沖區(qū)狀態(tài)比較示意圖。具體實(shí)施例方式為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種全新的H.264碼率控制方法，即利用當(dāng)前宏塊的邊緣方向來對(duì)當(dāng)前宏塊進(jìn)行碼率控制的方法。在視頻圖像的處理中，可以確定當(dāng)前宏塊的邊緣方向，并且與當(dāng)前宏塊相鄰的宏塊中，相同邊緣方向上的宏塊在空域上有較強(qiáng)的相關(guān)性，通過確定當(dāng)前宏塊的邊緣方向就可以確定與當(dāng)前宏塊空域相關(guān)性較強(qiáng)的宏塊，利用這些相關(guān)性較強(qiáng)的宏塊對(duì)當(dāng)前宏塊進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而相對(duì)于現(xiàn)有JVT-G012算法，使得對(duì)當(dāng)前宏塊的預(yù)測(cè)更加準(zhǔn)確、碼率控制更加有效。基于上述介紹，本發(fā)明所述方案的具體實(shí)現(xiàn)包括A、判斷當(dāng)前宏塊是否是當(dāng)前P幀中的第一個(gè)宏塊，如果是，將前一幀的平均QP作為當(dāng)前宏塊的QP，并執(zhí)行步驟D，否則，執(zhí)行步驟B;B、計(jì)算當(dāng)前宏塊的邊緣方向，并利用所述邊緣方向預(yù)測(cè)當(dāng)前宏塊的平均絕對(duì)誤差MAD、根據(jù)已編碼宏塊的歷史信息更新二次碼率一量化步長(zhǎng)R-Q模型系數(shù)、確定當(dāng)前宏塊的頭信息比特?cái)?shù)預(yù)測(cè)值和預(yù)分配碼率；C、根據(jù)所述當(dāng)前宏塊的MAD預(yù)測(cè)值、頭信息比特?cái)?shù)預(yù)測(cè)值和預(yù)分配碼率，利用更新系數(shù)后的二次R-Q模型，確定當(dāng)前宏塊的QP;D、根據(jù)當(dāng)前宏塊的QP對(duì)當(dāng)前宏塊進(jìn)行編碼，并更新所述編碼后的當(dāng)前宏塊的歷史信息，用于當(dāng)前宏塊之后的其它宏塊的二次R-Q模型系數(shù)更新，所述歷史信息包括碼率R、頭信息比特?cái)?shù)H、實(shí)際MAD值和量化步長(zhǎng)Q。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)il明。需要說明的是本發(fā)明所提供的碼率控制方法適用于宏塊層的碼率控制，且除第一個(gè)圖像組(GOP)層的第一個(gè)P幀外的其他P幀，均可以采用本發(fā)明的碼率控制方法進(jìn)行處理。其中，對(duì)于第一個(gè)GOP層的第一個(gè)P幀，可以采用現(xiàn)有的碼率控制方法(如JVT-G012算法中關(guān)于該幀的碼率控制方法)進(jìn)行處理。圖1為本發(fā)明所采用的碼率控制方法的流程圖。在圖l所示的碼率控制方法中，對(duì)除第一個(gè)GOP層的第一個(gè)P幀外的其他所有P幀，每幀的碼率控制過程均相同，在下面的實(shí)施例中，僅以其中任一當(dāng)前幀為例，對(duì)本發(fā)明的碼率控制方法進(jìn)行描述。如圖l所示，該方法包括以下步驟步驟100:將當(dāng)前幀的第一個(gè)宏塊作為當(dāng)前宏塊。步驟101:判斷當(dāng)前宏塊是否是當(dāng)前幀中的第一個(gè)宏塊，如果是，則執(zhí)行步驟102;否則，執(zhí)行步驟103。對(duì)于當(dāng)前幀中的第一個(gè)宏塊，由于本幀中不存在已編碼完成的其他宏塊，因此如果采用與其他宏塊相同的確定QP的方法，則在更新R-Q模型系數(shù)時(shí)所利用的歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)僅為時(shí)域相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)，而不存在空域相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)，這樣對(duì)于R-Q模型系數(shù)的更新是不準(zhǔn)確的，從而依據(jù)該模型系數(shù)確定的QP也是不準(zhǔn)確的。因此，本發(fā)明中，對(duì)于當(dāng)前幀中的第一個(gè)宏塊和其他宏塊，計(jì)算QP的方式有所不同。步驟102:將前一幀的平均QP作為當(dāng)前宏塊的QP，并執(zhí)行步驟109。在當(dāng)前宏塊為當(dāng)前幀中的第一個(gè)宏塊時(shí)，將前一幀的平均QP作為當(dāng)前宏塊的QP，利用該平均QP對(duì)當(dāng)前宏塊進(jìn)行步驟109中的宏塊編碼。步驟103:使用Sobel算子計(jì)算當(dāng)前宏塊的邊緣方向。由于空域距離上相近的宏塊中，相同邊緣方向上的宏塊在空域上具有較強(qiáng)的相關(guān)性，因此可以通過確定當(dāng)前宏塊的邊緣方向，較為準(zhǔn)確地確定與當(dāng)前宏塊相關(guān)性4交強(qiáng)的宏塊，從而準(zhǔn)確地應(yīng)用空域相關(guān)性，可以解決JVT-G012算法及其改進(jìn)算法中存在的不足。通過本步驟計(jì)算當(dāng)前宏塊的邊緣方向，進(jìn)而在后續(xù)步驟中可以利用該確定的邊緣方向確定與當(dāng)前宏塊相關(guān)性較強(qiáng)的其他宏塊位置。在視頻圖像處理中，可以利用多種方式計(jì)算當(dāng)前宏塊的邊緣方向，本實(shí)施例中，以利用蘇泊爾Sobel算子計(jì)算邊緣方向?yàn)槔M(jìn)行說明，其具體計(jì)算過程如下(一)計(jì)算當(dāng)前宏塊中指定像素的亮度分量；^.對(duì)應(yīng)的邊緣向量、以及該邊緣向量對(duì)應(yīng)的幅度值爿m」D(。,.y)和方向);其中，指定像素是指當(dāng)前宏塊中除去邊緣一圈像素之外的其他像素，假定當(dāng)前宏塊尺寸為N*M,則指定像素為水平方向上的第二個(gè)到第M-l個(gè)、且垂直方向上第二個(gè)到第N-l個(gè)像素，共(N-2"(M-2)個(gè)像素。具體地，將當(dāng)前宏塊中任一指定像素的亮度分量p。.對(duì)應(yīng)的邊緣向量A,—0?！苟x為<=+2xp,.J+I+_一2x_p叫w少w=+2x+A化川-A-,."_2xP,.—,j_'其中，i=l，......，N-2,......,M-2，iVxM是宏塊的尺寸，所述^c,乂表示邊緣向量Aj的水平分量，所述辦".表示邊緣向量力".的垂直分量。則任一指定像素的邊緣向量對(duì)應(yīng)的幅度值爿wp(A」和方向Jwg(A」分別為(二)根據(jù)當(dāng)前宏塊指定像素的邊緣向量對(duì)應(yīng)的幅度值和方向，計(jì)算當(dāng)前宏塊的邊緣方向；具體地，當(dāng)前宏塊的邊緣方向直方圖公式為在本實(shí)施例中，當(dāng)宏塊中像素的邊緣向量對(duì)應(yīng)的方向在a。范圍內(nèi)時(shí)，定義該像素的邊緣方向?yàn)?0。；當(dāng)宏塊中像素的邊緣向量對(duì)應(yīng)的方向在^范圍內(nèi)時(shí)，定義該像素的邊緣方向?yàn)?。；當(dāng)宏塊中像素的邊緣向量對(duì)應(yīng)的方向在cv范圍內(nèi)時(shí)，定義該像素的邊緣方向?yàn)?5。；當(dāng)宏塊中像素的邊緣向量對(duì)應(yīng)的方向在"3范圍內(nèi)時(shí)，定義該像素的邊緣方向?yàn)?45°。由邊緣方向直方圖公式即可得到當(dāng)前宏塊中相同邊緣方向上的像素的邊緣向量對(duì)應(yīng)的幅度值之和，則直方圖中具有最大幅度值的邊緣方向即為當(dāng)前宏塊的邊多彖方向。本實(shí)施例中，采用的當(dāng)前宏塊大小為16x16。這里所提到的直方圖，是指以二維圖形的形式表示出當(dāng)前宏塊中具有不同邊緣方向的像素點(diǎn)的邊緣向量的幅度和在不同取值上的分布情況。筒單說，直方圖中的橫軸用于表示各像素點(diǎn)的邊緣方向可能的取值90。、0°、45°和-45。，縱軸用于表示不同的取值分別對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的邊緣向量的幅度之和。如何建立直方圖為現(xiàn)有技術(shù)，這里不再贅述。至此，即可以得到當(dāng)前宏塊的邊緣方向。需要說明的是，本發(fā)明在確定邊緣方向時(shí)，并不僅限于采用Sobel來計(jì)釘(A)e{fc小"g(A,,)"p"0,1,2,3}，<(—90。,—67.5。]U(67.5。，90(-22.5。,22.5。](22.50,67.5。](-67.50，-22.5。]算當(dāng)前宏塊的邊緣方向，也可采用其它的方式來計(jì)算當(dāng)前宏塊的邊緣方向，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明提高碼率控制準(zhǔn)確性的目的。步驟104:對(duì)二次R-Q模型的系數(shù)進(jìn)行更新。本實(shí)施例采用了與現(xiàn)有技術(shù)相同的二次R-Q模型，且二次R-Q模型的系數(shù)默認(rèn)值是O和l,在對(duì)二次R-Q模型系數(shù)進(jìn)行更新時(shí)，需要選取合適的歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)，進(jìn)而采用線性回歸方法對(duì)系數(shù)進(jìn)行更新。這里歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的信息包括了已編碼宏塊的碼率，已編碼宏塊的頭信息比特?cái)?shù)，已編碼宏塊的實(shí)際MAD值以及已編碼宏塊實(shí)際的Q。具體對(duì)二次R-Q模型系數(shù)進(jìn)行更新時(shí)，可以采用JVT-G012算法中按照光柵掃描順序來選擇更新時(shí)所需的歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)。進(jìn)一步地，為了能獲得更精確的R-Q模型系數(shù)，優(yōu)選地，在選取用于更新R-Q模型系數(shù)的歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)，也可以考慮宏塊間的相關(guān)性，即根據(jù)當(dāng)前宏塊的邊緣方向?qū)v史數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行選擇，具體地，沿步驟103確定的當(dāng)前宏塊的邊緣方向，確定與當(dāng)前宏塊相關(guān)性最強(qiáng)的多個(gè)已編碼宏塊，將這些已編碼宏塊作為歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)，將這些已編碼宏塊的實(shí)際碼率R、頭信息比特?cái)?shù)H和實(shí)際MAD值以及量化步長(zhǎng)Q代入R-Q模型，從而確定R-Q模型的系數(shù)。在具體按照邊緣方向選擇相關(guān)性最強(qiáng)的多個(gè)歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)(即已編碼宏塊)時(shí)，選擇的歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，一方面要考慮對(duì)于R-Q模型系數(shù)更新的準(zhǔn)確性，另一方面要考慮計(jì)算復(fù)雜度，從而折衷確定一個(gè)合適的歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)，既保證R-Q模型系數(shù)的準(zhǔn)確性，又將計(jì)算復(fù)雜度控制在系統(tǒng)可接受的范圍內(nèi)。本實(shí)施例中，給出一個(gè)優(yōu)選的歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的選擇方案。在該歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的選擇中，優(yōu)選地選擇15個(gè)歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)，具體地假設(shè)在當(dāng)前幀已編碼宏塊以及前一幀中始于當(dāng)前宏塊相同位置的宏塊，止于光柵掃描順序最后一個(gè)宏塊間的所有宏塊組成一個(gè)平面，以當(dāng)前宏塊為原點(diǎn)，一個(gè)宏塊為基本單位，則當(dāng)邊緣方向?yàn)檫吘壏较驗(yàn)?0。時(shí)，所選取的歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)為x軸坐標(biāo)屬于集合義={-2,-1,0,1，2}，y軸坐標(biāo)屬于集合14少={-1，0,1}內(nèi)的所有宏塊；當(dāng)邊緣方向?yàn)?。時(shí)，所選取的歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)為x軸坐標(biāo)屬于集合義={-1，0,1}，y軸坐標(biāo)屬于集合_y={-2,-1,0,1,2}內(nèi)的所有宏塊；當(dāng)邊緣方向?yàn)?5。時(shí)，所選取的歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)為x軸坐標(biāo)屬于集合x={-1,0,1},y軸坐標(biāo)屬于集合>;={-1,0，1}內(nèi)的所有宏塊，以及坐標(biāo)集合(xj)"(-2，-l),(-2,-2)，(-l,-2),(l,2),(2,2),(2,l》內(nèi)的所有宏塊；當(dāng)邊緣方向?yàn)?45°時(shí)，所選取的歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)為x軸坐標(biāo)屬于集合義={-1,0，1}，y軸坐標(biāo)屬于集合少={-1，0，1}內(nèi)的所有宏塊，以及坐標(biāo)集合{(—2,1),(-2，2),(_1,2)，(1,—2),(2，—2),(2，—1)}內(nèi)的所有宏塊。圖2為本實(shí)施例二次R-Q模型系數(shù)更新時(shí)歷史數(shù)椐點(diǎn)的選擇示意圖。如圖2所示，空白的方格代表了當(dāng)前幀中的宏塊，畫斜線的方格代表了前一幀中的宏塊，歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)為15，數(shù)字0-14代表了歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的選擇順序，且數(shù)字0所在的宏塊為當(dāng)前宏塊，其中a0、al、a2和a3分別示出了當(dāng)前宏塊的邊緣方向是90°、0°、45°和-45°時(shí)歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的選擇。在根據(jù)邊緣方向選取好歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)之后，即可采用線性回歸方法對(duì)二次R-Q模型的系數(shù)進(jìn)行更新，如何應(yīng)用線性回歸方法進(jìn)行更新為現(xiàn)有技術(shù)，這里不再贅述。需要說明的是，在圖像的邊界區(qū)域，可供選擇的歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)會(huì)減少，由此，歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的選取個(gè)數(shù)也相應(yīng)地減少，為了保證二次R-Q模型有足夠用于更新的歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)，本實(shí)施例中歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)選擇方案的最小值為12個(gè)，當(dāng)依據(jù)上述選擇方案選擇出的歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)不能滿足所需的最小值時(shí)，還需選取空域上與當(dāng)前宏塊距離最近的宏塊，所選取的宏塊個(gè)數(shù)以滿足經(jīng)驗(yàn)最小值為準(zhǔn)。相比于現(xiàn)有的光柵掃描選擇歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的方式，上述根據(jù)邊緣方向選擇歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的方式，很好地考慮了由邊緣方向確定的宏塊在空域上的相關(guān)性以及在不同時(shí)域上的不同位置間的宏塊之間的相關(guān)性，因此，能夠獲得更準(zhǔn)確的R-Q模型系數(shù)，繼而，使得最終的碼率控制結(jié)果也更加準(zhǔn)確。步驟105:根據(jù)步驟103確定的當(dāng)前宏塊的邊緣方向，對(duì)當(dāng)前宏塊的MAD進(jìn)行預(yù)測(cè)，并保存當(dāng)前宏塊的空域預(yù)測(cè)MAD值、時(shí)域預(yù)測(cè)MAD值和最終的預(yù)測(cè)MAD值。本實(shí)施例中采用了基于當(dāng)前宏塊的邊緣方向來分別對(duì)當(dāng)前宏塊的時(shí)域MAD和空域MAD進(jìn)行預(yù)測(cè)，進(jìn)而將時(shí)域預(yù)測(cè)MAD值和空域預(yù)測(cè)MAD值進(jìn)行加權(quán)平均的方法，由于邊緣方向反映了相鄰宏塊間的相關(guān)性，因此，相對(duì)于目前的MAD預(yù)測(cè)模型，本實(shí)施例中通過邊緣方向來選取宏塊的預(yù)測(cè)才莫型能更好地對(duì)當(dāng)前宏塊的MAD值進(jìn)行預(yù)測(cè)。圖3為本實(shí)施例當(dāng)前宏塊及根據(jù)其邊緣方向所選擇的相鄰宏塊示意圖。如圖3所示，(a)為當(dāng)前宏塊及根據(jù)其邊緣方向所選擇的空域相鄰宏塊示意圖。其中，sO是當(dāng)前幀中當(dāng)前宏塊，sl，s2，s3和s4為由當(dāng)前宏塊根據(jù)當(dāng)前宏塊的邊緣方向所選擇的空域相鄰宏塊，根據(jù)當(dāng)前宏塊的邊緣方向不同，又有aO,al，a2和a3四種不同的情況，當(dāng)邊緣方向?yàn)?0。時(shí)，當(dāng)前宏塊sO所選擇的是a0中的空域相鄰宏塊sl,s2，s3和s4,同樣地，當(dāng)邊緣方向分別為0°,45°或-45°時(shí)，當(dāng)前宏塊分別選"l爭(zhēng)al,a2或a3中的空域相鄰宏塊sl，s2,s3和s4。通過邊緣方向得到了當(dāng)前宏塊的空域相鄰宏塊之后，即可以在空域中對(duì)當(dāng)前宏塊的MAD值進(jìn)行預(yù)測(cè)。i殳在圖3(a)中所選擇的空域相鄰宏塊sl，s2，s3和s4的實(shí)際MAD值分別為MAD^，^WI\i2,M4L^和M4D^，則當(dāng)前宏塊的空域預(yù)測(cè)MAD值M^D:,.為M^D二.=(尸1M4化h+尸2^4/^2+尸3M4D^+尸4M4i^i4)/(尸1+尸2+尸3+7M),其中，Pl、P2、P3、P4為大于零的實(shí)數(shù)，它們的大小反映了當(dāng)前宏塊與所選擇的空域相鄰宏塊相關(guān)性的大小，值越大，表示與該空域相鄰宏塊的相關(guān)性越大，反之，則相關(guān)性越小。根據(jù)大量仿真結(jié)果，得到了一組較佳的P值，即當(dāng)P^3，P2=l，P3=l，P4-l時(shí)，可以使對(duì)MAD值進(jìn)行預(yù)測(cè)后得到更精確的碼率控制結(jié)果。圖3(b)為本實(shí)施例當(dāng)前宏塊及根據(jù)其邊緣方向所選擇的時(shí)域相鄰宏塊示意圖。在圖3(b)中，t0是前一幀中與當(dāng)前幀中當(dāng)前宏塊同一空域位置上的宏塊，tl和t2是當(dāng)前宏塊根據(jù)所述邊緣方向在前一幀中所選擇的時(shí)域相鄰宏塊，同空域相鄰宏塊的選擇一樣，纟艮據(jù)當(dāng)前宏塊的邊緣方向不同，也有a0,al，a2和a3四種不同的情況，即當(dāng)邊緣方向?yàn)?0。，0°,45?；?45。時(shí)，分別選擇了a0，al，a2或a3中的tl和t2作為當(dāng)前宏塊所選擇的時(shí)域相鄰宏塊。通過邊緣方向得到了當(dāng)前宏塊的時(shí)域相鄰宏塊之后，即可以在時(shí)域中對(duì)當(dāng)前宏塊的MAD值進(jìn)行預(yù)測(cè)。設(shè)M^4ZVi,。，A^A，和^4"卜^分別是前一幀圖像中t0，tl和t2的實(shí)際MAD值，則當(dāng)前幀中與前一幀中的t0相同位置的當(dāng)前宏塊的時(shí)域預(yù)測(cè)MAD值A(chǔ)"",為M4《=fel羅w。+22磨h"+,L,2)/fel+22+0)，同空域預(yù)測(cè)時(shí)一樣，Ql、Q2、Q3為大于零的實(shí)數(shù)，它們的大小反映了當(dāng)前宏塊與所選擇的時(shí)域相鄰宏塊相關(guān)性的大小，值越大，表示與該時(shí)域相鄰宏塊的相關(guān)性越大，反之，則相關(guān)性越小。根據(jù)大量仿真結(jié)果，得到了一組較佳的Q值，即當(dāng)Ql=4,Q2=l，Q3=l時(shí)，可以使對(duì)MAD值進(jìn)行預(yù)測(cè)后得到更精確的碼率控制結(jié)果。由此，當(dāng)前宏塊的預(yù)測(cè)MAD值M4i)/"即為空域預(yù)測(cè)MAD值和時(shí)域預(yù)測(cè)MAD值M4Z):,.的加權(quán)平均，計(jì)算公式為M4《=rxM4Z)〔,.+(1-a)xM4Z),.，其中，a是自適應(yīng)權(quán)重，它用于比較當(dāng)前宏塊在空蜂預(yù)測(cè)MAD值和時(shí)域預(yù)測(cè)MAD值相關(guān)性的大小，若a大，則代表了空域相關(guān)性大，反之，時(shí)域相關(guān)性大，它的詳細(xì)計(jì)算流程如下設(shè)bl、b2、b3和b4分別為當(dāng)前幀中當(dāng)前宏塊的左邊，左上，上方以及17右上的相鄰宏塊，它們的實(shí)際MAD值分別為MJZ^M、^^i\ft2、A^Z\M和M4Z\M,空域預(yù)測(cè)MAD值分別為MAD:、M^D:i2、M4Z):,m和A"""4,時(shí)域預(yù)測(cè)MAD值分別為M^D:61、Af^D"2、71"￡>"3和71""力4,時(shí)域_空域比重參數(shù)分別為KJw、X^和X^，則有如下形式的偽代碼M4A力,—?dú)w"M4A"—細(xì)L>2MIfThen^w=1Elseif|雄A,w-I-—A,w-雄《wI<_Then=-lE1se1=0其中，i=l,2，3,4;Thd的經(jīng)驗(yàn)值為1.5,是通過多次仿真得到的結(jié)果。進(jìn)一步地，自適應(yīng)權(quán)重"由；i^,.決定，公式為1/3,當(dāng)HU2時(shí)a^2/3,當(dāng)Z:,;^,.<—2時(shí)，其中，"的初始值為1.5。1/2,其它需要說明的是，本實(shí)施例中，給出了一種計(jì)算a的方法，也可采用其它的計(jì)算方法，以能反映出空時(shí)域相關(guān)性大小為準(zhǔn)。另外，在上述計(jì)算當(dāng)前宏塊的空域預(yù)測(cè)MAD值和時(shí)域預(yù)測(cè)MAD值時(shí)，分別采用了4個(gè)空域相鄰宏塊和3個(gè)時(shí)域相鄰宏塊的實(shí)際MAD值進(jìn)4亍計(jì)算。這是在均衡考慮實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和MAD值預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性后，折衷得到的相鄰宏塊數(shù)目。當(dāng)然，根據(jù)不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，還可以采用其他數(shù)量的相關(guān)牲最強(qiáng)的空域或時(shí)域相鄰宏塊，對(duì)這些空i或或時(shí)域相鄰宏塊的實(shí)際MAD值耳又加一又平均，得到空域或時(shí)域預(yù)測(cè)MAD值。具體根據(jù)邊緣方向選擇不同數(shù)目的相關(guān)性最強(qiáng)的空域相鄰或時(shí)域相鄰宏塊的方式，可以參考上述介紹的方式進(jìn)行擴(kuò)展，本領(lǐng)域技術(shù)人員均可以實(shí)現(xiàn)，這里就不再贅述。上述即為本發(fā)明中進(jìn)行MAD預(yù)測(cè)的具體方式，其中，對(duì)MAD預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了修訂，利用空域預(yù)測(cè)MAD值和時(shí)域預(yù)測(cè)MAD值的加權(quán)平均作為最終的預(yù)測(cè)mad值，其中空域預(yù)測(cè)mad值和時(shí)域預(yù)測(cè)mad值分別為才艮據(jù)邊緣方向選擇的空域和時(shí)域相關(guān)性最強(qiáng)的多個(gè)相鄰宏塊的實(shí)際mad值的加權(quán)平均。可見，上述mad預(yù)測(cè)模型簡(jiǎn)單，同時(shí)也充分準(zhǔn)確地利用了空域和時(shí)域上的相關(guān)性，相對(duì)于
背景技術(shù)：
中描述的jvt-g012碼率控制算法的改進(jìn)算法中引入的新空域mad預(yù)測(cè)模型，大大降低了計(jì)算復(fù)雜度，并且同樣保證了碼率控制性能的提高。步驟106:對(duì)當(dāng)前宏塊的頭信息比特?cái)?shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)。對(duì)當(dāng)前宏塊進(jìn)行碼率控制時(shí)，需要知道當(dāng)前宏塊的頭信息比特?cái)?shù)，本實(shí)施例中采用了由當(dāng)前宏塊的邊緣方向?qū)陦K的頭信息比特?cái)?shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，公式計(jì)算如下其中，i是當(dāng)前宏塊在當(dāng)前幀中的宏塊序號(hào)，//,是當(dāng)前宏塊的頭信息比特?cái)?shù)預(yù)測(cè)值，//廠是前一幀中與當(dāng)前宏塊相同位置上的宏塊的實(shí)際頭信息比特?cái)?shù)，///是根據(jù)當(dāng)前宏塊的邊緣方向所選取的相關(guān)性最強(qiáng)的空域相鄰宏塊的實(shí)際頭信息比特?cái)?shù)，a是自適應(yīng)權(quán)重，它的意義在前面已進(jìn)行了詳細(xì)介紹，在此不再贅述。在本實(shí)施例中，也可釆用與jvt-g012算法相同的頭信息比特?cái)?shù)預(yù)測(cè)方法。同樣地，由于jvt-g012算法中并沒有考慮宏塊間的相關(guān)性，因此，碼率控制的效果不如根據(jù)邊緣方向進(jìn)行頭信息比特?cái)?shù)預(yù)測(cè)時(shí)準(zhǔn)確。步驟107:計(jì)算當(dāng)前宏塊的預(yù)分配碼率。為了對(duì)宏塊進(jìn)行碼率控制，同樣需要知道當(dāng)前宏塊的預(yù)分配碼率，它的計(jì)算公式為w，其中，Num是當(dāng)前幀中總的宏塊個(gè)數(shù)；所述^,.是當(dāng)前幀中第i個(gè)宏塊的預(yù)分配碼率；所述71￡41^7/是當(dāng)前幀中第i個(gè)宏塊的mad預(yù)測(cè)值；所述197l"￡>4—^是前一幀中第j個(gè)宏塊的MAD實(shí)際值；所述T是當(dāng)前幀中第i-l個(gè)宏塊編碼后剩余的可供分配碼率；所述7^。""'是當(dāng)前幀中第i個(gè)宏塊按照邊緣方向選取的相關(guān)性最強(qiáng)的已編碼空域相鄰宏塊的實(shí)際碼率；所述a是自適應(yīng)權(quán)重，它的定義同上。同樣，本實(shí)施例中也可采用與JVT-G012算法相同的預(yù)分配碼率預(yù)測(cè)方法。由于在JVT-G012算法中預(yù)測(cè)碼率時(shí)并沒有考慮空域上的預(yù)分配碼率，也沒有考慮宏塊間的空時(shí)域相關(guān)性，因此，碼率控制的效果不如根據(jù)邊緣方向進(jìn)行預(yù)分配碼率預(yù)測(cè)時(shí)準(zhǔn)確。步驟108:計(jì)算當(dāng)前宏塊的QP并對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。將步驟104、105、106、107中的結(jié)果代入二次R-Q模型中，得到量化步長(zhǎng)2,并進(jìn)一步地將G轉(zhuǎn)化為Q《，即為當(dāng)前宏塊的QP。同現(xiàn)有技術(shù)一樣，為了減少編碼過程中的塊效應(yīng)，也需要對(duì)gf進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后的值即為當(dāng)前宏塊的QP。步驟109:對(duì)得到QP的當(dāng)前宏塊進(jìn)行編碼。在得到了當(dāng)前宏塊的QP后，即可以根據(jù)所述QP對(duì)當(dāng)前宏塊進(jìn)行率失真優(yōu)化，從而使得當(dāng)前宏塊在眾多編碼方式中選擇一種進(jìn)行編碼，可以使得代價(jià)函數(shù)計(jì)算結(jié)果最小。需要說明的是，率失真優(yōu)化為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。步驟110:對(duì)當(dāng)前宏塊的歷史信息進(jìn)行更新。在完成對(duì)一個(gè)宏塊的編碼后，保存該宏塊的Q，利用該宏塊的實(shí)際頭信息比特?cái)?shù)更新步驟106中預(yù)測(cè)得到的頭信息比特?cái)?shù)，利用該宏塊的實(shí)際碼率更新步驟107中預(yù)測(cè)得到的碼率，利用該宏塊實(shí)際的MAD值更新步驟105中預(yù)測(cè)得到的最終的MAD預(yù)測(cè)值，其余的該宏塊的空域預(yù)測(cè)MAD值和時(shí)域預(yù)測(cè)MAD值等信息不變。在本實(shí)施例中，對(duì)編碼后宏塊的歷史信息進(jìn)行更新的目的是為了在對(duì)二次R-Q模型系數(shù)進(jìn)行更新時(shí)選取合適的歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)，從而使得對(duì)每個(gè)宏塊進(jìn)行碼率控制時(shí)所采用的R-Q模型是不同的，進(jìn)一步地可以得到更精確的碼率控制結(jié)果。步驟lll:判斷本幀編碼是否結(jié)束。在對(duì)編碼后宏塊的歷史信息進(jìn)行更新后，還需要進(jìn)一步判斷該幀是否編碼結(jié)束，也即該幀中的宏塊是否都被編碼，如果是，則結(jié)束本流程；否則，將當(dāng)前宏塊的下一個(gè)宏塊作為當(dāng)前宏塊，返回步驟101。至此，即完成了本發(fā)明所述的宏塊層碼率控制方法的過程。需要進(jìn)一步說明的是，本實(shí)施例中所述的碼率控制方法只適用于H.264編碼標(biāo)準(zhǔn)中宏塊層的碼率控制，GOP層與幀層的碼率控制方法與JVT-G012算法一致，這里不再贅述。以H,264相關(guān)軟件JM9.4作為平臺(tái)，分別采用本實(shí)施例中的宏塊層碼率控制方法與JVT-G012算法對(duì)序列進(jìn)行仿真，表1示出了本發(fā)明碼率控制方法與JVT-G012算法的仿真結(jié)果。其中，測(cè)試序列為QCTF格式，只有第一幀設(shè)為I幀，且不考慮跳幀，運(yùn)動(dòng)估計(jì)的精度為l/4像素，參考幀的數(shù)目為1，搜索范圍為16，開啟RDO和CABAC，每個(gè)序列測(cè)試150幀，幀率為15&s，表l中的測(cè)試序列"Akiyo"、"Mot&Dau"、"Container"、"Carphone"、"News"、"Claire"^乂及"Foreman"分別代表了內(nèi)容不同的圖像。從表l中可以看出，采用本實(shí)施例方法時(shí)所有測(cè)試序列的平均PSNR都比采用JVT-G012算法時(shí)高，并且碼率控制的結(jié)杲也更力口準(zhǔn)確。圖4為對(duì)"akiyo"序列采用本實(shí)施例方法與JVT-G012算法仿真后的逐幀PSNR比較示意圖。圖5為對(duì)"Mot&Dau"序列采用本實(shí)施例方法與JVT-G012算法仿真后的逐幀PSNR比較示意圖。從圖4及圖5中可以得出與表l同樣的結(jié)論，即采用本實(shí)施例方法時(shí)的PSNR要明顯高于采用JVT-G012算法時(shí)的PSNR。圖6為對(duì)"akiyo"序列采用本實(shí)施例方法與JVT-G012算法仿真后的逐表1本發(fā)明碼率控制方法與JVT-G012算法的仿真結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>幀緩沖區(qū)狀態(tài)比較示意圖。圖7為對(duì)"Mot&Dau"序列釆用本實(shí)施例方法與JVT-G012算法仿真后的逐幀緩沖區(qū)狀態(tài)比較示意圖。從圖6與圖7中可以看出，采用本實(shí)施例方法時(shí)的緩沖區(qū)占用量要比采用JVT-G012算法時(shí)更接近目標(biāo)占用量，從而采用本實(shí)施例方法可以更精確地控制碼率。總之，本發(fā)明碼率控制方法在對(duì)不是當(dāng)前幀中第一個(gè)宏塊的當(dāng)前宏塊進(jìn)行碼率控制時(shí)，首先應(yīng)用Sobel邊緣算子計(jì)算當(dāng)前宏塊的邊緣方向，再根據(jù)所述邊緣方向?qū)Ξ?dāng)前宏塊的MAD進(jìn)行預(yù)測(cè)，將預(yù)測(cè)后的MAD值與對(duì)當(dāng)前宏塊采用的二次碼率—量化步長(zhǎng)R-Q模型的進(jìn)行更新后的系數(shù)、對(duì)當(dāng)前宏塊進(jìn)行預(yù)測(cè)后的頭信息比特?cái)?shù)以及對(duì)當(dāng)前宏塊進(jìn)行計(jì)算后的預(yù)分配碼率一并代入二次R-Q模型，得到當(dāng)前宏塊的QP。采用本發(fā)明所述的方法，相對(duì)于現(xiàn)有的碼率控制方法，可以更有效地利用時(shí)域和空域上的相關(guān)性，克服了JVT-G012碼率控制算法在性能上存在的缺陷，實(shí)現(xiàn)最有效的碼率控制。同時(shí)，在利用邊緣方向進(jìn)行當(dāng)前宏塊的MAD預(yù)測(cè)時(shí)，該預(yù)測(cè)才莫型簡(jiǎn)單，使得整個(gè)MAD預(yù)測(cè)過程，相對(duì)于JVT-G012碼率控制算法的改進(jìn)算法，計(jì)算復(fù)雜度大為降低，并同樣準(zhǔn)確地利用了空域相關(guān)性，保證性能上的提高。更進(jìn)一步地，在進(jìn)行R-Q模型系數(shù)更新中歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的選擇、當(dāng)前宏塊頭信息的預(yù)測(cè)和碼率的預(yù)分配，同樣可以根據(jù)邊緣方向進(jìn)行，從而提高了R-Q模型系數(shù)、頭信息預(yù)測(cè)和碼率預(yù)分配的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步提高了碼率控制的準(zhǔn)確性。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1、一種H.264碼率控制方法，用于依次對(duì)當(dāng)前P幀中的每個(gè)當(dāng)前宏塊進(jìn)行碼率控制，其特征在于，該方法包括A、判斷當(dāng)前宏塊是否是當(dāng)前P幀中的第一個(gè)宏塊，如果是，將前一幀的平均QP作為當(dāng)前宏塊的QP，并執(zhí)行步驟D，否則，執(zhí)行步驟B；B、計(jì)算當(dāng)前宏塊的邊緣方向，并利用所述邊緣方向預(yù)測(cè)當(dāng)前宏塊的平均絕對(duì)誤差MAD、根據(jù)已編碼宏塊的歷史信息更新二次碼率-量化步長(zhǎng)R-Q模型系數(shù)、確定當(dāng)前宏塊的頭信息比特?cái)?shù)預(yù)測(cè)值和預(yù)分配碼率；C、根據(jù)所述當(dāng)前宏塊的MAD預(yù)測(cè)值、頭信息比特?cái)?shù)預(yù)測(cè)值和預(yù)分配碼率，利用更新系數(shù)后的二次R-Q模型，確定當(dāng)前宏塊的QP；D、根據(jù)當(dāng)前宏塊的QP對(duì)當(dāng)前宏塊進(jìn)行編碼，并更新所述編碼后的當(dāng)前宏塊的歷史信息，用于當(dāng)前宏塊之后的其它宏塊的二次R-Q模型系數(shù)更新，所述歷史信息包括碼率R、頭信息比特?cái)?shù)H、實(shí)際MAD值和量化步長(zhǎng)Q。2、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B中所述當(dāng)前宏塊的邊緣方向是通過蘇泊爾Sobel算子來進(jìn)行計(jì)算的。3、如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用所述邊緣方向預(yù)測(cè)當(dāng)前宏塊的MAD包括根據(jù)所述當(dāng)前宏塊的邊緣方向選擇與當(dāng)前宏塊相關(guān)性最強(qiáng)的Nl個(gè)已編碼的空域相鄰宏塊Sl，S2，S3…,Sn"將所述N1個(gè)已編碼的空域相鄰宏塊的實(shí)際MAD值的加權(quán)平均作為當(dāng)前宏塊的空域預(yù)測(cè)MAD值M^D二；根據(jù)所述當(dāng)前宏塊的邊緣方向選擇與當(dāng)前宏塊的相關(guān)性最強(qiáng)的N2個(gè)已編碼的時(shí)域相鄰宏塊tG，、，...,tNw,將所述N2個(gè)已編碼的時(shí)域相鄰宏塊的實(shí)際MAD值的加權(quán)平均作為當(dāng)前宏塊的時(shí)域預(yù)測(cè)MAD值MJ",.;將當(dāng)前宏塊的空域預(yù)測(cè)MAD值MviD:,.和時(shí)域預(yù)測(cè)MAD值MJ",.進(jìn)行加權(quán)平均，得到當(dāng)前宏塊的預(yù)測(cè)MAD值M4Df，M4《=axM4Z):,.+(1-a)xM4Z)二,，其中，所述i表示當(dāng)前宏塊在當(dāng)前幀中的序號(hào)；所述a是自適應(yīng)權(quán)重，用于表示當(dāng)前宏塊的空域預(yù)測(cè)MAD值和時(shí)域預(yù)測(cè)MAD值在MAD預(yù)測(cè)中所占比例的大小。4、才艮據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，Nl=4,N2=3;M4D"=(尸lil^Z)^+尸2M^4Z^2+P3M^DM3+尸4^^^0^4)/(尸1+尸2+i33+尸4),其中，M^C^，A￡4i^2,M^C^和M^D^分別為sl，s2,s3和s4的實(shí)際MAD值，Pl、P2、P3、P4分別為sl，s2,s3和s4的加權(quán)系數(shù)、且為大于零的實(shí)數(shù)；闊i=++,碼—U2)/fel+22+23)'其中，M4"M,。，M^A力,和^4A一,"分別為t0,tl和t2的實(shí)際MAD值，Ql、Q2、Q3分別為t0,tl和t2的加權(quán)系數(shù)、且為大于零的實(shí)數(shù)。5、如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)已編碼宏塊的歷史信息更新二次R-Q模型系數(shù)包括根據(jù)所述當(dāng)前宏塊的邊緣方向選擇與當(dāng)前宏塊相關(guān)性最強(qiáng)的N個(gè)已編碼宏塊，利用所述N個(gè)宏塊的歷史信息更新二次R-Q模型系數(shù)，所述N為預(yù)設(shè)的歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)選擇個(gè)數(shù)。6、如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述當(dāng)前宏塊的邊緣方向選擇與當(dāng)前宏塊相關(guān)性最強(qiáng)的N個(gè)已編碼宏塊包括在當(dāng)前幀已編碼宏塊以及前一幀中始于當(dāng)前宏塊相同位置的宏塊、止于光柵掃描順序最后一個(gè)宏塊間的所有宏塊組成一個(gè)平面，以當(dāng)前宏塊為原點(diǎn)，一個(gè)宏塊為基本單位，在當(dāng)前宏塊的邊緣方向?yàn)?0°時(shí)，選擇x軸坐標(biāo)屬于集合;c={-2，-1,0，1，2},y軸坐標(biāo)屬于集合少={-1,0,1}內(nèi)的所有宏塊；在當(dāng)前宏塊的邊緣方向?yàn)?。時(shí)，選擇x軸坐標(biāo)屬于集合^={-1,0,1},y軸坐標(biāo)屬于集合y={-2，-1,0，1,2}內(nèi)的所有宏塊；在當(dāng)前宏塊的邊緣方向?yàn)?5。時(shí)，選擇乂軸坐標(biāo)屬于集合:\:={-1,0,1},y軸坐標(biāo)屬于集合_y={-l,0,l}內(nèi)的所有宏塊，以及坐標(biāo)集合{(-2廣1),(-2，-2),(—1廠2),(1,2),(2,2)，(2,1)}內(nèi)的所有宏塊；在當(dāng)前宏塊的邊緣方向?yàn)?45°時(shí)，選擇x軸坐標(biāo)屬于集合1={-1,0,1},y軸坐標(biāo)屬于集合_y={-1,0,1}內(nèi)的所有宏塊，以及坐標(biāo)集合(x,_y)={(—2，1)，(—2,2),(-1,2),(1,-2),(2,-2),(2,—1)}內(nèi)的所有宏塊。7、如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，當(dāng)選擇的所有宏塊數(shù)目N'<12時(shí)，進(jìn)一步選擇空域上與當(dāng)前宏塊距離最近的(12-N')個(gè)已編碼宏塊。8、如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述確定當(dāng)前宏塊的頭信息比特?cái)?shù)預(yù)測(cè)值//,.包括=ax//frev+(l-a)x/i7,其中，i是當(dāng)前宏塊在當(dāng)前幀中的宏塊序號(hào)；//;"是前一幀中與當(dāng)前宏塊相同位置上的宏塊的實(shí)際頭信息比特?cái)?shù)；巧是根據(jù)當(dāng)前宏塊的邊緣方向所選取的相關(guān)性最強(qiáng)的空域相鄰宏塊的實(shí)際頭信息比特?cái)?shù)；a是自適應(yīng)權(quán)重，用于表示當(dāng)前宏塊的空域預(yù)測(cè)MAD值和時(shí)域預(yù)測(cè)MAD值在MAD預(yù)測(cè)中所占比例的大小。9、如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述確定當(dāng)前宏塊的預(yù)分配碼其中，i是當(dāng)前宏塊在當(dāng)前幀中的宏塊序號(hào)；Num是當(dāng)前幀中總的宏塊個(gè)數(shù)；M^Df;"是所述當(dāng)前宏塊的MAD預(yù)測(cè)值；MvlC^y是前一幀中第j個(gè)宏塊的MAD實(shí)際值；T是當(dāng)前幀中第i-l個(gè)宏塊編碼后剩余的可供分配碼率；《，"'是按照所述當(dāng)前宏塊的邊緣方向選擇的與當(dāng)前宏塊相關(guān)性最強(qiáng)的已編碼空域相鄰宏塊的實(shí)際碼率；a是自適應(yīng)權(quán)重，用于表示當(dāng)前宏塊的空域預(yù)測(cè)MAD值和時(shí)域預(yù)測(cè)MAD值在MAD預(yù)測(cè)中所占比例的大小。10、根據(jù)權(quán)利要求3、8或9所述的方法，其特征在于，所述a的確定方式包括■/v"m,、確定當(dāng)前宏塊的左邊，左上，上方以及右上的相鄰宏塊，得到它們的實(shí)際MAD值分別為M^DW1、M^i\62、M^i\M和Mv4Z\M，空域預(yù)測(cè)MAD值分別為M^D〖M、M^D"2、MJZ)"3和M^D:M以及時(shí)域預(yù)測(cè)MAD值分別為MJ化M、M4Z)"2、M4D"和M4Z)^,對(duì)于它們的時(shí)域一空域比重參數(shù);^、、AM和AM有如下形式的偽代碼<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中，i=l，2,3,4,Thd的經(jīng)驗(yàn)值為1.5;由得到的7^確定當(dāng)前宏塊的"，公式為、/3,當(dāng)HU2時(shí)"^2/3,當(dāng)Hu-2時(shí)'1/2，其它所述"的初始值為1.5。全文摘要本發(fā)明公開了一種H.264碼率控制方法，用于依次對(duì)當(dāng)前P幀中每個(gè)當(dāng)前宏塊進(jìn)行碼率控制在當(dāng)前宏塊為當(dāng)前P幀中第一個(gè)宏塊時(shí)，將前一幀的平均量化參數(shù)QP作為當(dāng)前宏塊的QP，反之，計(jì)算當(dāng)前宏塊的邊緣方向，并利用所述邊緣方向預(yù)測(cè)當(dāng)前宏塊的平均絕對(duì)誤差MAD、根據(jù)已編碼宏塊的歷史信息更新二次碼率-量化步長(zhǎng)R-Q模型系數(shù)、確定當(dāng)前宏塊的頭信息比特?cái)?shù)預(yù)測(cè)值和預(yù)分配碼率，再根據(jù)所述當(dāng)前宏塊的MAD預(yù)測(cè)值、頭信息比特?cái)?shù)預(yù)測(cè)值和預(yù)分配碼率，利用更新系數(shù)后的二次R-Q模型，確定當(dāng)前宏塊的QP。采用本發(fā)明所述的方法，可以更有效地利用時(shí)域和空域上的相關(guān)性，克服了JVT-G012碼率控制算法及其改進(jìn)算法在性能或計(jì)算復(fù)雜度上存在的缺陷，實(shí)現(xiàn)最有效的碼率控制。文檔編號(hào)H04N7/24GK101494776SQ20091007773公開日2009年7月29日申請(qǐng)日期2009年2月13日優(yōu)先權(quán)日2009年2月13日發(fā)明者全子一,宗曉飛,侃常,張文豪,波楊,門愛東,鈺韓申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)