H.264/AVC中自适应宏模块编码和码率控制算法的研究

摘要

视频压缩编码的主要目标就是在比特率受限条件下，尽量使编码失真最小。为了取得最优化的压缩效率，确保编码数据在信道成功传输，并在接收端获得最佳的视频质量，率失真优化和码率控制技术具有重要的地位。H.264/AVC宏块编码采用率失真优化策略，在多种编码模式中众里挑一，使得编码效率取得了最优。然而，H.264/AVC定义的宏块类型较多，各种精细预测技术的采用加上率失真技术的自身特点导致计算复杂度成倍增长，编码时间大大增长。另外，实验证明同一帧的宏块之间具有显著差异性，这类差异的宏块采用相同量化参数编码显然不是最理想的。
　　本文实验统计多种QCIF测试序列的编码结果，分析发现不论图像类型是I、P还是B帧，图像编码的宏块类型在空间域都具有极强的相关性。为更好地分析宏块类型的相关性，本文分别引入方差度量I帧宏块的空域复杂性，绝对差分和(SAD)度量P/B帧宏块的时域活动性。然后根据宏块的活动性或复杂性制定出宏块类型预侧的准则。依照这些预测准则，本文基于宏块类型空域预测，对率失真算法进行改进，并在H.264/AVC验证模型JM8.6上实现了改进后的自适应算法。大量的实验表明，改进后的自适应算法不仅大大提高了图像编码的速度，而且图像编码质量和压缩效率基本不受太大影响。从而使率失真优化算法的缺陷得到了改善，极大提高了编码器的工作效率。另外，为了进一步提高码率分配的合理性，根据P帧宏块活动程度的显著差异性，本文提出在宏块级采用自适应量化策略，对JM8.6码率控制算法做出了改进。最终的实验结果表明，宏块的自适应量化改进了图像的编码质量，而且使得输出的码率更加接近目标比特率。