压缩视频传输的编码方法与码率控制

摘要

本文对压缩视频传输的编码方法与码率控制进行了研究。文章针对空域可扩展性编码中传统采样空间存在的问题，提出了棋盘式采样空间，在详细分析了FGS和PFGS等几种面向传输的压缩视频编码方法后，提出了一种棋盘式采样的精细空域可扩展性编码方法。文章针对一种码率控制模型在低延迟条件下存在的跳帧问题，提出了对其框架的改进，较好的解决了问题。文章同时分析了一般码率控制算法的主要框架结构，详细讨论了常用的几种码率控制算法，如MPEG-2中采用的TM5和MPEG-4中的SRC以及最新的视频压缩标准H.264所采用的流量往返模型。在分析了流量往返模型存在的问题的基础上，提出了对其编码框架的修改，加入了对Ⅰ帧的码率预测与分配，较好地解决了流量往返模型跳帧问题，同时也在一定程度上提高了某些编码序列的信噪比。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2压缩视频传输的难点

1.3本文的组织结构

1.4本文的实验工作平台

第二章压缩视频通信的常用流量控制机制

2.1压缩视频信息源的特点

2.2调整编码参数的流量控制机制

2.3多层编码的速率控制

2.4可变量化步长的流量控制

2.4.1基于缓存器的流量控制

2.4.2前馈速率控制

2.5感兴趣区域编码的速率控制

2.6分优先级信息丢失的速率控制

2.7 小结

第三章传统的面向存储的压缩视频编码

3.1最小传输(minimumtransmission)

3.2自适应编码(adaptive encoding)

3.3代码转换(Trans-coding)

3.4码流切换(bit stream switching)

3.5分层可扩展性编码(Layered Scalable Coding)

3.5.1时域可扩展性编码

3.5.2空域可扩展性编码

3.5.3质量可扩展性编码

3.5.4频率可扩展性编码

3.5.5分层可扩展性编码的应用

3.6小结

第四章面向网络传输的压缩视频编码

4.1面向存储的压缩视频编码与面向网络传输的视频编码

4.2精细的可扩展性编码FGS(fine granularity scalable coding)

4.2.1位平面编码

4.2.2自适应量化技术

4.2.3 FGS的使用及其不足

4.3渐进精细可扩展性编码PFGS

4.4精细的空域可扩展性编码(fine granular spatially scalable)

4.5精细的空域可扩展性编码的改进

4.5.1采样的改进

4.5.2加入编码模式选择的改进

4.5.3一种新的FGSS结构(基本层的改进)

4.6本文提出的棋盘式采样空间的精细空域可扩展性编码

4.6.1传统采样的点阵分布及其缺陷

4.6.2一种棋盘式采样的精细空域可扩展性编码

4.7 小结

第五章低速率视频传输中的比特率控制算法

5.1概述

5.2 二次方程式率失真模型

5.3图像层比特率控制

5.3.1跳帧

5.3.2图像层比特率控制

5.4宏块层比特率控制

5.4.1比特率模型

5.4.2宏块层比特率控制

5.5 TM5算法

5.6 PFGS增强层的码率分配

5.7感兴趣区优先编码策略的实现

5.7.1感兴趣区域和非感兴趣区域的比特率分配

5.7.2感兴趣区域比特率控制方法

5.8小结

第六章码流控制算法在低延迟传输环境中的应用

6.1 MPEG-4的SRC码率控制算法

6.2 MPEG-4码率控制算法的改进

6.2.1加权P帧码率分配

6.2.2 R-D 二次项模型的限制

6.3 H.264的流量往返模型

6.3.1流量往返模型的相关术语

6.3.2码率控制框架概述

6.3.3 GOP层码率控制

6.3.4图像层码率控制

6.3.5后处理阶段

6.3.6基本单元码率控制

6.4 H.264码流控制的不足

6.5本文提出的针对H.264流量往返模型的改进

6.5.1流量往返模型的进一步分析

6.5.2针对流量往返模型的改进

6.5.3实验结果及分析

6.6 H.264码流控制的其他提案及发展

第七章 本文结论与视频编码的发展展望

7.1进一步可开展的工作

7.2视频编码的新发展

7.2.1图像和视频的多描述编码

7.2.2 FGS和PFGS的改进

7.3小结

主要参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文

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致谢