基于場景切換的HEVC碼率控制算法研究.pdf

1、隨著多媒體通信技術(shù)的發(fā)展，高清與超高清視頻的大數(shù)據(jù)量使得網(wǎng)絡傳輸與數(shù)據(jù)存儲面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。新一代視頻編碼標準HEVC提供了強大的視頻壓縮能力，然而在有限的網(wǎng)絡帶寬和存儲容量下，如何最大限度的提高視頻編碼質(zhì)量，依舊是視頻編碼領域的研究難題，碼率控制技術(shù)在這方面發(fā)揮了很好的作用。當前HEVC碼率控制算法實現(xiàn)了高效的R-D（Rate-Distortion）性能以及精準的輸出碼率。眾所周知，場景切換是實際視頻內(nèi)容中常見的現(xiàn)象，若忽略場景切換的

2、影響，將嚴重影響著碼率控制的性能。然而，當前HEVC碼率控制算法未對實際視頻序列中的場景切換情況作出考慮，容易造成編碼資源分配不合理，進而出現(xiàn)視頻編碼幀質(zhì)量嚴重下滑的問題。為了解決這個問題，本文對HEVC碼率控制做了如下研究：
　　首先深入的學習了碼率控制技術(shù)的基本理論，包括簡要描述HEVC標準的關鍵技術(shù)，詳細地闡述碼率控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其基本原理和過程。另外，對碼率控制中的三種經(jīng)典模型以及最新的HEVC碼率控制算法的作出詳細的

3、分析與比較，同時闡述了當前HEVC碼率控制算法在場景切換下存在的弊端，并提出場景復雜度是影響比特分配的重要因素，以此引出本文對場景切換下HEVC碼率控制的研究。
　　其次，通過理論推導和分析，說明當前HEVC碼率控制算法在GOP（Group of Picture）層比特分配屬于平均分配。在場景切換背景下，這種平均分配的原則容易造成編碼資源分配不合理進而導致編碼圖像質(zhì)量下降的問題。為解決此問題，本文提出一種考慮場景復雜度的HEVC碼

4、率控制算法：首先通過平均幀間亮度差對場景復雜度進行度量，然后根據(jù)所得的場景的復雜度情況對 GOP層進行合理地分配編碼資源。此外，當檢測出場景切換時，對模型參數(shù)、當前GOP以及場景切換幀等作出必要的調(diào)整，以進一步提高圖像編碼質(zhì)量。在這個過程中，利用改進的場景切換檢測算法，能夠更加精準地檢測出場景切換幀。
　　最后，將本文提出的改進算法以及其他改進算法在 HM16.5平臺下實現(xiàn)，并進行仿真和實驗，利用權(quán)威性的評價指標對改進的碼率控制算

5、法以及其他改進算法進行對比和分析。大量的對比和分析結(jié)果表明，本文算法相比 HM16.5算法編碼時間平均減少12.91％，序列平均PSNR-Y提升0.77dB，且同時使得比特誤差保持在0.1%以下。
　　因此，在場景切換背景下，本文提出的改進算法能夠較好的消除場景切換帶來的負面影響，相比 HM16.5算法在編碼效率和編碼圖像質(zhì)量等方面都具有一定的性能提升，且同時保持精準的輸出碼率。特別是在場景復雜度分布不均的情形下，更能體現(xiàn)出本文算