[发明专利]视频转码的帧级码率控制方法及转码器

说明书

技术领域

本发明涉及一种视频转码的帧级码率控制方法及转码器。

背景技术

随着人们生活水平的日益提高，对电视节目的种类的需求伴随着提高。对数字电视供应商、运营商来说，如何能够在有限的带宽限制范围内，提供更多种类的节目，实为大势所趋。而如果通过卫星电视传播信号，带宽就更加紧迫，视频码率压缩尤其可贵。

对已编码节目进行码率压缩，属于转码中的一种处理方法，称为降码率转码。传统的方案是用解码器和编码器级联，这种方式硬件复杂度太高，不实用。另外一种方案是继续使用已编码节目的运动矢量和宏块类型，只进行部分解码和部分编码。这种方案省掉了视频编码中最耗时的运动估计和宏块类型选择等模块，以及解码中的运动补偿等模块，大大降低了计算复杂度，称为快速转码算法。

码率控制是降码率转码中的重要组成部分，通过改变视频图像的编码比特数来控制输出码率，来满足传输通道的要求。经典的码率控制算法主要有：H.261的RM8(Reference Model 8)，MPEG-2中的TM5(Test Model 5)，H.263中的TMN8(Test Model Near-term8)，MPEG-4中的VM8(Verification Model 8)和H.264的JM10.1。这些传统率控算法是建立在视频相邻帧高度相似的基础上的，用前面帧计算获取二次模型参数预测当前帧。如果发生场景切换或者变化，此类二次模型就不能准确反映当前帧的率失真情况，实际产生的帧级比特数和目标比特数就会产生很大的偏差，进而导致码率控制的不精确，会引起图像质量的波动。

针对相关技术中难以准确控制输出码率，进而导致图像质量不稳定的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对难以准确控制输出码率，进而导致图像质量不稳定的问题而提出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种视频转码的帧级码率控制方法及转码器，以解决上述问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种视频转码的帧级码率控制方法。

根据本发明的视频转码的帧级码率控制方法包括：转码器对编码视频数据流进行解码；转码器获取解码后视频数据流中的帧信息，并根据帧信息建立率失真模型；转码器根据率失真模型对所述视频数据流进行编码。

进一步地，转码器获取编码后视频数据流中的帧信息包括：转码器获取帧信息的源帧总比特数T0、源平均量化级Q0、源帧的零系数在总系数中所占的比例ρ0，根据帧信息建立率失真模型包括：根据帧信息的源帧总比特数T0、源平均量化级Q0、源帧的零系数在总系数中所占的比例ρ0建立率失真模型。

进一步地，转码器获取源平均量化级Q0之后，上述方法还包括：对源帧做n次量化，得到平均量化级Qi；计算量化级为平均编码量化级Qi时的帧的预测比特数Ti；根据平均量化级Qi和预测比特数Ti计算帧的目标比特数T_frame；根据目标比特数T_frame得到率失真模型。

进一步地，根据目标比特数T_frame得到率失真模型包括：在目标比特数T_frame两侧取两个点；根据两个点得到帧的率失真模型常数a1和a2；根据率失真模型常数a1和a2得到率失真模型。

进一步地，通过以下公式根据率失真模型常数a1和a2得到率失真模型：R(q)＝a1×q-1+a2×q-2，其中，q表示量化级或者量化因子，R(q)表示码率曲线。

进一步地，预测比特数Ti通过以下方式来得到：统计平均量化级为Qi时，当前帧的零系数在总系数中所占的比例ρi；根据采样点(ρi，Qi)计算帧的ρ域线性关系比例系数θ；采用以下公式计算预测比特数Ti：Ti＝θ(1-ρi)，其中，0≤i≤n，i表示n次量化中的第i次，ρi是第i次量化后计算出的参数。

进一步地，比例常数θ通过以下方式来得到：θ＝T0/(1-ρ0)。

进一步地，以帧的解码平均量化比a(i)作为步长，对源帧做n次量化，其中，采用以下公式得到平均量化级Qi：Qi＝Qi-1+a(i)，其中，1≤i≤n+1，0≤a(i)≤31，Qi∈[1，31]。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种转码器。该转码器包括：解码模块，用于对编码视频数据流进行解码；建立模块，用于获取解码后视频数据流中的帧信息，并根据帧信息建立率失真模型；编码模块，用于根据率失真模型进行编码。