H．264的碼率控制算法采用了多種技術(shù)，其中包括自適應(yīng)基本單元層(Adaptive Basic Unit Layer)、流量往返模型(Fluid Traffic Model)、線性MAD模型、二次率失真模型等。并且采用了分層碼率控制策略，共分為三層：GOP層、幀層和基本單元層。在JVT的提案中，采用的是JVT-G012碼率控制算法，該算法提出了基本單元的概念，將一幀劃分為若干個基本單元，基本單元可能是一宏塊、一行宏塊、一場或一幀。幀層碼率控制根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬、緩存占用量、緩存大小及剩余比特來分配每一幀的目標(biāo)比特；在基本單元層碼率控制中，目標(biāo)比特由該幀的剩余目標(biāo)比特平均得到。這些技術(shù)的采用成功地解決了傳統(tǒng)碼率控制算法與H．264的率失真優(yōu)化技術(shù)之間存在的因果矛盾，能較準(zhǔn)確地控制輸出碼率，輸出視頻質(zhì)量較好。

H．264中的JVT．G012算法采用的二次R—Q模型如下：

??????? 這一模型用于基本單元的量化參數(shù)計算，其中R代表編碼量化系數(shù)所需的碼字位數(shù)，Q指基本單元的量化步長，MAD通過以下線性預(yù)測模型進(jìn)行預(yù)測：

??????? 其中MADcb和MADpb代表當(dāng)前基本單元和前一幀相應(yīng)位置處的MAD，a1，a2是模型系數(shù)，在每一個基本單元的最后一個宏塊處理中通過線性回歸的方法進(jìn)行更新。

??????? JVT的碼率控制比以往的標(biāo)準(zhǔn)更加困難。因為量化參數(shù)不僅在碼率控制算法中使用而且在率失真優(yōu)化中應(yīng)用，從而導(dǎo)致一種稱為“雞與蛋"的悖論(Chicken and Egg Dilemma)：為了在當(dāng)前幀的宏塊中應(yīng)用率失真優(yōu)化，首先要有一個量化參數(shù)，這個量化參數(shù)通過計算當(dāng)前幀的MAD(Mean Absolute Difference)得到。然而，只有在率失真優(yōu)化以后才能得到當(dāng)前幀的MAD。并且編碼處理所使用的信道帶寬可能是恒定的，也可能是可變的。必須同時考慮恒定比特率(Constant Bit Rate，CBR)和可變比特率(Variable Bit Rate，VBR)兩種情況。目前的碼率控制機制大多針對恒定碼率的情況.

??????? 率失真理論是視頻編碼的一個基本部分。率失真優(yōu)化(RDO)在給定的碼率限制下最小化解碼失真，Lagrangian方法可以在碼率和失真之間有效地進(jìn)行折中。在H．264標(biāo)準(zhǔn)中，Lagrangian方法用于運動補償?shù)哪Ｊ竭x擇和幀內(nèi)預(yù)測。換言之，它可以在給定的碼率限制下，最小化失真，尋找到塊的最佳運動向量和編碼模式。然而，Lagrangian方法的應(yīng)用使碼率控制變得更困難，因為QP涉及到碼率控制和失真計算。換言之，碼率控制方案在調(diào)整QP后將影響塊的運動和模式選擇。在MPEG．4碼率控制中，可以在估計QP前通過執(zhí)行二次R—D模型來獲得X1,X2、MAD和目標(biāo)比特數(shù)。但在H．264標(biāo)準(zhǔn)中，QP在碼率控制和RDO中都指定了，因此在執(zhí)行RC時就存在一個問題：對MB執(zhí)行RDO，要先通過MB的MAD決定MB的QP，然而MB的MAD只有在RDO運行后才能獲得。這就是一個蛋雞悖論。

如上所述，在H．264標(biāo)準(zhǔn)的碼率控制中存在兩個問題：
1．在執(zhí)行RDO之前，MAD是未知的。
2．雖然在運動補償后可以獲得每個編碼模式的MAD，但最佳編碼模式仍然未知，所以不能決定哪個MAD可以用于估計QP。
Ma等人提出了一個新的H．264碼率控制方案，該方案沒有考慮QP與MAD之間的相關(guān)性，但它不是single—pass碼率控制算法。雖然該算法可以實現(xiàn)目標(biāo)比特數(shù)且沒有明顯的比特變動，但執(zhí)行RDO要花費2倍的時間，對宏塊而言這樣的時I司復(fù)雜度是不可接受的。

??????? H．264中的碼率控制方法是以提案JVT—G012為藍(lán)本的。JVT．G012提案通過引入基本單元和線形模型的概念，提出一種自適應(yīng)基本單元層碼率控制方案。基本單元可能是一幀、片或宏塊。并提出了一種線性模型，通過前一幀相應(yīng)位置的基本單元預(yù)測當(dāng)前基本單元MAD。為闡述G012提案，本文首先對其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。

1。基本單元的定義

?????? 假設(shè)某一幀由Nmbpic個宏塊組成，那么定義基本單元為一個由Nmbpic個宏塊中連續(xù)的Nmbunit個宏塊所組成的組。那么在該幀中的總的基本單元的個數(shù)為：

Nunit=Nmbpic/Nmbunit

??????? 需要注意的是，如果采用了比較大的基本單元，那么PSNR可以達(dá)到一個較高的值，同時比特的波動也會增大。另一方面，如果采用了比較小的基本單元，比特的波動會比較的小，但是相應(yīng)的會帶來PSNR的損失。

2.流量往返模型(Fluid Tramc Model)

3.MAD的線性預(yù)測模型
?????? 這里，該算法一個線性模型來預(yù)測當(dāng)前幀中的基本單元的MAD值，它的參

?

?

?

預(yù)測模型參數(shù)a1和a2更新方法分為三步，如下所述：
????? 第一步一數(shù)據(jù)點選擇：數(shù)據(jù)點是用于更新模型參數(shù)，數(shù)據(jù)點的數(shù)量以及質(zhì)量對于模型的準(zhǔn)確性有著重要的影響。通常而言，數(shù)據(jù)點越多，模型越準(zhǔn)確。在JM86模型中，采用滑動窗口機制進(jìn)行數(shù)據(jù)點的選擇，窗口大小通常為20。
??????第二步一計算模型參數(shù)：根據(jù)選中的數(shù)據(jù)點，算法收集預(yù)測的MAD和實際MAD的值，采用線性回歸的方法，計算得到a1和a2。
????? 第三步一去除壞的數(shù)據(jù)點：在得到al和a2之后，根據(jù)滑動窗口中數(shù)據(jù)點的參考值，用a1和a2形成的預(yù)測模型計算數(shù)據(jù)點的預(yù)測值，然后將得到的值與數(shù)據(jù)點的原始預(yù)測值比較，計算誤差，如果誤差大于一定的值(JM中取誤差的均值)，則將該數(shù)據(jù)點去除，用更新后的數(shù)據(jù)點重新計算模型參數(shù)al和a2。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的H．264的码率控制算法的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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