视频编码的图片级速率控制制造技术

本发明专利技术涉及视频编码的图片级速率控制。公开了对一个或多个视频图片进行编码时的计算机实施的速率控制。使用速率控制数据来确定将被用于对一个或多个视频图片中的一个当前图片进行编码的量化参数（QP），其中在确定所述QP时考虑图片类型、图片复杂度以及目标比特计数。使用QP来将当前图片编码成压缩的格式以生成编码的当前图片。

【技术实现步骤摘要】
视频编码的图片级速率控制的方法和系统本申请是申请号为201010271736.4、申请日为2010年9月2日的同名申请的分案申请。相关申请的交叉引用该申请涉及与本申请同一天提交且标题为“SCENECHANGEDETECTION”（代理人案号SCEA08074US00）的共同转让共同未决的美国专利申请号12/553,069，通过参考将其整体内容结合于此。该申请涉及与本申请同一天提交且标题为“PARALLELDIGITALPICTUREENCODING”（代理人案号SCEA08077US00）的共同转让共同未决的美国专利申请号12/553,073，通过参考将其整体内容结合于此。该申请涉及与本申请同一天提交且标题为“UTILIZINGTHRESHOLDSANDEARLYTERMINATIONTOACHIEVEFASTMOTIONESTIMATIONINAVIDEOENCODER”（代理人案号SCEA08078US00）的共同转让共同未决的美国专利申请号12/553,075，通过参考将其整体内容结合于此。
本专利技术的实施例涉及视频编码并且更特别地涉及用于各种视频编码环境的高质量速率控制器。
技术介绍
数字信号压缩被广泛用于许多多媒体应用和设备中。使用编码器/解码器（编解码器）的数字信号压缩允许流媒体，例如通过因特网传送或者被存储在压缩盘上的音频或视频信号。已出现了许多数字视频压缩的不同标准，其包括H.261,H.263;DV;MPEG-l,MPEG-2,MPEG-4,VC1;和AVC(H.264)。这些标准以及其他视频压缩技术试图通过消除图片中的以及连续图片之间的空间和时间冗余来高效地表示视频帧图片。通过使用这样的压缩标准，视频内容可以以高度压缩的视频比特流载送并且因此被高效地存储在盘中或者被通过网络传送。也被称为H.264的MPEG-4AVC（高级视频编码）是一种视频压缩标准，其提供比其前任显著强的压缩。H.264标准预期提供高达之前的MPEG-2标准的压缩的两倍压缩。H.264标准还预期提供感知质量的改进。结果，越来越多视频内容以AVC（H.264）编码流的形式递送。两种竞争的DVD格式（即HD-DVD格式和蓝光光盘格式）支持作为强制性播放器特征的H.264/AVC高档解码（HighProfile）。在GarySullivan、ThomasWiegand和AjayLuthra等人的“DraftofVersion4ofH.264/AVC(ITU-TRecommendationH.264andISO/IEC14496-10(MPEG-4part10)AdvancedVideoCoding)”JointVideoTeam(JVT)ofISO/IECMPEG&ITU-TVCEG(ISO/IECJTC1/SC29/WG11andITU-TSG16Q.6),14thMeeting:HongKong,CH18-21January,2005中详细描述了AVC（H.264）编码，为了所有目的通过参考将其整体内容结合于此。视频信号编码通常包括其中以给定比特率、给定帧速率以及给定缓冲大小来编码视频的情况。期望以避免因源比特率和可用于递送结果产生的压缩比特流的可用信道带宽之间的失配而引起的客户端缓冲器的下溢（underflow）或上溢的方式来编码视频信号。已研发了速率控制方案来解决这些问题。这些速率控制方案可以被分成两大种类：用于常量信道带宽视频传输的常量比特率（constant-bit-rate，CBR）控制以及用于变量信道带宽视频传输的变量比特率（VBR）控制。可以根据速率控制操作的单元来进一步对这些速率控制方案分类，速率控制操作的单元例如宏块层、切片（slice）层或帧层速率控制。速率控制方案根据缓冲器状态来确定如何将合适的比特分配给每个编码单元以及如何调整编码器量化参数（quantizationparameter，QP）以用所分配的比特来适当地编码每个单元。所形成的本专利技术的实施例在该上下文中。
技术实现思路
本专利技术涉及一种在对一个或多个视频图片进行计算机实施编码中用于速率控制的计算机实施方法，包括：a）使用速率控制数据来确定将被用于对一个或多个视频图片中的一个当前图片进行编码的量化参数（QP），其中a）包括在确定所述QP时考虑图片类型、图片复杂度以及目标比特计数；b）使用在a）中确定的所述QP来将所述当前图片编码成压缩的格式以生成编码的当前图片；以及c）基于根据编码的当前图片确定的统计数据来更新速率控制数据。本专利技术还涉及一种在对一个或多个视频图片进行计算机实施编码中用于速率控制的计算机实施系统，包括：处理器；耦合到所述处理器的存储器；以及由所述处理器执行的指令集，所述指令包括：a）用于使用存储在所述存储器中的速率控制数据来确定将被用于对一个或多个视频图片中的一个当前图片进行编码的量化参数（QP）的指令，其中a）包括在确定所述QP时考虑图片类型、图片复杂度以及目标比特计数；b）用于使用在a）中确定的所述QP来将所述当前图片编码成压缩的格式以生成编码的当前图片的指令；以及c）用于基于根据编码的当前图片确定的统计数据来更新速率控制数据的指令。附图说明通过结合附图考虑下面的详细描述，可以容易地理解本专利技术的教导，其中：图1是图示在四个阶段（stage）中执行的速率控制的框图。图2是图示本专利技术的速率控制的框图。图3是在速率控制的阶段2中的目标比特估计器（Estimator）的框图。图4是本专利技术的速率控制的阶段2中的QP控制器的框图。图5是图示用于使用根据本专利技术的实施例的图片级（level）速率控制来实施视频编码的装置的框图。图6是图示用于使用根据本专利技术的实施例的图片级速率控制来实施视频编码的可替换装置的实例的框图。图7是包含用于实施根据本专利技术的实施例的图片级速率控制的计算机可读指令的计算机可读介质的框图。具体实施方式尽管为了说明目的以下详细描述包含许多特定细节，本领域的任何一个普通技术人员都将认识到下文细节的许多改变和替换都在本专利技术的范围内。因此，下面描述的本专利技术的示例性实施例被阐述，而不会损失要求保护的专利技术的任何一般性并且不会对要求保护的专利技术施加限制。本专利技术的实施例涉及用于各种视频编码环境（包括多处理器架构）的高质量速率控制器。本专利技术的实施例为更平滑的量化参数过渡（transition）提供了更准确且高效的速率失真模型，以便提供更稳定的感知体验。根据本专利技术的实施例，对于给定的预先指定的编码条件，速率控制器能够生成一系列适当的量化参数，所述量化参数中的一个用于视频序列的每个图片帧从而满足目标比特率和目标视觉质量。所提议的速率控制算法目的在于可应用于各种编码条件，其涵盖了不同的目标比特率、帧分辨率、缓冲器约束、存储器限制、常量/变量比特率、处理器架构等等。本文所描述的速率控制算法已被提议并研发以控制由用户的应用需求而施加的视频比特率和视频质量。如上所提出的那样，速率控制器是完全视频编码系统的基本部件。对于给定的预先指定的编码条件，速率控制器可以生成一系列适当的量化参数，所述量化参数中的每一个用于视频序列的对应图片或帧以满足目标比特率和目标视觉质量。所提议的速率控制算法目的在于可应用于各种编码条件，其涵盖了不同的目标比特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在对一个或多个视频图片进行计算机实施编码中用于速率控制的计算机实施方法，包括：a）确定将被用于对一个或多个视频图片中的一个当前图片进行编码的量化参数（QP），其中在当前图片是场景变化I图片时，由在滑动窗口中的比特预算与平均实际比特计数的乘积并除以给定类型的多个图片的加权和来确定当前图片的用于确定QP的目标比特计数，其中所述平均实际比特计数仅是回溯到最近场景变化I图片与当前图片相同类型的图片的平均比特计数，其中多个图片的加权和包括针对每个给定类型的项，其中针对对应给定类型的项通过将权重乘以回溯到最近场景变化I图片的所有对应给定类型图片的平均比特计数并且然后将这样得到的结果除以回溯到最近场景变化I图片的所有对应给定类型图片的平均复杂度来获得；以及b）使用在a）中确定的所述QP来将所述当前图片编码成压缩的格式以生成编码的当前图片，其中对当前图片编码包括根据编码的当前图片来计算当前图片的失真。

【技术特征摘要】
2009.09.02 US 12/553,0701.一种在对一个或多个视频图片进行计算机实施编码中用于速率控制的计算机实施方法，包括：a）确定将被用于对一个或多个视频图片中的一个当前图片进行编码的量化参数（QP），其中在当前图片是场景变化I图片时，由在滑动窗口中的比特预算与平均实际比特计数的乘积并除以给定类型的多个图片的加权和来确定当前图片的用于确定QP的目标比特计数，其中所述平均实际比特计数仅是回溯到最近场景变化I图片与当前图片相同类型的图片的平均比特计数，其中多个图片的加权和包括针对每个给定类型的项，其中针对对应给定类型的项通过将权重乘以回溯到最近场景变化I图片的所有对应给定类型图片的平均比特计数并且然后将这样得到的结果除以回溯到最近场景变化I图片的所有对应给定类型图片的平均复杂度来获得；以及b）使用在a）中确定的所述QP来将所述当前图片编码成压缩的格式以生成编码的当前图片，其中对当前图片编码包括根据编码的当前图片来计算当前图片的失真。2.根据权利要求1所述的方法，还包括对一个或多个视频图片中的一个或多个后续图片重复a）和b）。3.根据权利要求1所述的方法，其中a）包括在确定所述QP时考虑图片失真。4.根据权利要求1所述的方法，其中a）包括基于一个或多个先前图片的实际比特使用和一个或多个先前图片的复杂度来确定当前图片的估计比特使用，以及基于估计比特使用来计算所述QP。5.根据权利要求4所述的方法，其中a）包括基于一个或多个先前图片的实际比特使用、一个或多个先前图片的复杂度和一个或多个先前图片的失真来确定当前图片的估计比特使用。6.根据权利要求4所述的方法，其中当前图片包含场景变化，并且其中a）仅包括基于回溯到最近场景变化I图片与当前图片相同类型的所有图片上的平均实际比特计数和基于回溯到最近场景变化I图片与当前图片相同类型的所有图片上的平均复杂度来确定所述估计比特使用。7.根据权利要求4所述的方法，其中当前图片是I图片并且其中（a）包括根据当前图片之前的最近P图片的实际比特使用、复杂度和失真以及最近P图片之前的最近I图片的实际比特使用、复杂度和失真来确定所述估计比特使用。8.根据权利要求4所述的方法，其中当前图片是P图片并且其中（a）包括根据来自最近I图片、P图片和B图片的实际比特使用和复杂度来确定所述估计比特使用。9.根据权利要求4所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：HJ李，
申请(专利权)人：索尼电脑娱乐公司，
类型：发明
国别省市：