比特率控制方法与比特率控制系统技术方案

一种比特率控制方法，用以调整一个量化参数。此量化参数是用以控制在编码一个目前帧中多个基本单元时所产生的比特率。此比特率控制方法包括：根据第一先前帧的残差值经过空间至频率转换后的值来取得一个转换误差，其中第一先前帧的编码顺序是在目前帧的编码顺序之前；根据转换误差，取得一个基本单元的预测比特数；以及，根据预测比特数调整量化参数。藉此，可以快速的完成比特率控制。另一方面，一种使用此方法的比特率控制系统亦被提出。

【技术实现步骤摘要】
比特率控制方法与比特率控制系统
本专利技术是有关于一种比特率控制方法，且特别是有关于一种视频编码的比特率控制方法与比特率控制系统。
技术介绍
人类生活中充斥着各种视频数据，也充斥着传输这些视频数据的各种活动。然而，由于视频数据的数据量通常很庞大，因此传输的通道不一定能提供这么大的传输频宽。当传输的通道不能提供足够的传输频宽时，会导致视频数据的品质下降。另一方面，在编码视频数据以后，所产生的比特率也不会维持固定，这是由于编码后的比特率会随着视频数据的内容的复杂度而改变。一般来说，一个视频数据可以分为多个帧(frame)，每个帧可以分为多个切片(slice)，而每个切片可以分为多个宏块(macroblock)。在执行比特率控制的演算法时，通常可以增加或减少每个宏块的量化参数(quantizationparameter)来调整每个宏块所编码后的比特数。然而，在编码之前每个宏块所会产生的比特数是未知的。因此，若要准确地预测编码后的比特数来调整量化参数，所需的计算量通常会很大。也就是说，当要编码一个视频数据时，如何控制编码后的比特率能够维持固定、达到快速甚至及时的编码以及同时提升视频数据的品质，为此领域技术人员所关心的议题。
技术实现思路
本专利技术的范例实施例提出一种比特率控制方法与比特率控制系统，可以快速的完成比特率控制。本专利技术一范例实施提出一种比特率控制方法，用以调整一个量化参数。此量化参数是用以控制编码器用于编码一个目前帧中多个基本单元时的比特率。此比特率控制方法包括根据第一先前帧的一个残差值经过一个空间至频率转换后的值，取得第一先前帧的转换误差。其中第一先前帧的编码顺序是在目前帧的编码顺序之前。此比特率控制方法还包括根据转换误差，取得所述基本单元中一个第一基本单元的预测比特数。此比特率控制方法更包括根据预测比特数调整量化参数。此比特率控制方法还包括编码器依据调整后的量化参数，调整上述比特率，并以调整后的比特率编码上述的目前帧。在一范例实施例中，上述的第一先前帧包括多个切片(slice)，每一个切片包括多个宏块行，每一个宏块行包括多个宏块。上述取得第一先前帧的转换误差的步骤包括：取得一个宏块行中各个宏块的宏块转换误差，以及根据这些宏块转换误差的和产生转换误差。在一范例实施例中，上述根据转换误差取得所述基本单元中第一基本单元的预测比特数的步骤包括：将转换误差与量化参数代入一个二次方程式，以计算出上述的预测比特数。在一范例实施例中，上述的预测比特数以Ri表示，则其中a与b各为一实数，QP为量化参数，SUM_SATDi为当前帧第i个宏块行的转换误差。在一范例实施例中，第一先前帧与目前帧皆都包括多个宏块行，上述的基本单元为目前帧的宏块行。上述的比特率控制方法更包括更新实数a与实数b。其中而N为第一先前帧的宏块行的个数，ri为第一先前帧中第i个宏块行的一个残差值比特数，SATD_SUMi为第一先前帧中第i个宏块行的转换误差，Qi为第一先前帧中第i个宏块行的量化参数。在一范例实施例中，上述的目前帧的总比特是暂存在一个缓冲存储器。其中根据预测比特数调整量化参数的步骤包括：根据预测比特数与目前帧的已编码比特数以调整目前帧的一个帧预测比特数。在一范例实施例中，上述调整量化参数的步骤更包括：根据缓冲存储器的充盈度与缓冲存储器的剩余度计算第一数值；根据目前帧的帧规划大小与比特率控制容差计算第二数值；以及若调整后的帧预测比特数大于第一数值或大于第二数值，则增加量化参数。在一范例实施例中，上述调整量化参数的步骤更包括：根据目前帧的帧规划大小计算第三数值；根据缓冲存储器的充盈度、帧比特率与额定比特率计算第四数值；以及若调整后的帧预测比特数小于第三数值或小于第四数值，则减少量化参数。在一范例实施例中，上述量化参数是从一个调整前量化参数被调整为一个调整后量化参数。上述根据预测比特数与目前帧的已编码比特数，取得目前帧的帧预测比特数的步骤更包括：根据调整前量化参数与调整后量化参数的一个比值、预测比特数与已编码比特数，以调整目前帧的帧预测比特数。以另外一个角度来说，本专利技术一范例实施例提出一种比特率控制系统，用以调整上述的量化参数。此比特率控制系统包括复杂度计算单元、更新与预测单元以及量化参数调整单元。复杂度计算单元用以根据一个第一先前帧的一个残差值经过一个空间至频率转换后的值来取得第一先前帧的转换误差。其中第一先前帧的编码顺序是在目前帧的编码顺序之前。更新与预测单元是耦接至复杂度计算单元，用以根据转换误差，取得所述基本单元中第一基本单元的预测比特数。量化参数调整单元耦接至上述的更新与预测单元及上述的编码器，用以根据预测比特数调整量化参数，以使编码器依据调整后的量化参数调整比特率，并使编码器以调整后的比特率编码目前帧。基于上述，本专利技术范例实施例所提出的比特率控制方法与比特率控制系统，是根据转换误差来调整量化参数。因此，可以加速比特率控制的执行。为让本专利技术之上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。附图说明图1是根据一实施例所绘示的编码系统的范例示意图。图2是根据一实施例所绘示的比特率控制系统的方块图。图3是根据一实施例说明计算转换误差的范例示意图。图4是根据一实施例说明缓冲存储器的充盈度的范例示意图。图5是根据一实施例说明比特率控制方法的流程图。主要元件符号说明100：编码系统102：未编码视频104：编码后视频106：复杂度108：额定比特率110：量化参数112：比特率120：编码器140：比特率控制系统202：复杂度计算单元204：更新与预测单元206：图像群比特分配单元208：基本单元比特分配单元210：缓冲存储器212：量化参数调整单元214：量化参数初始单元216：转换误差218：充盈度220：帧规划大小222：目标比特数224：所需量化参数226：初始量化参数228：残差值比特数230：总比特232：初始缓冲占用度234：缓冲容量320：目前帧340、360：先前帧321、322、342：宏块行324、326、328、344、346、348、362、364：宏块402、404：曲线S502、S504、S506：比特率控制方法的步骤具体实施方式图1是根据一实施例所绘示的编码系统的范例示意图。请参照图1，编码系统100包括编码器120与比特率控制系统140。编码系统100可以被配置在个人电脑、智慧型手机、平板电脑、数位摄影机或者是伺服器上，本专利技术并不在此限。编码器120是用以接收未编码视频102，并产生编码后视频104。例如，未编码视频102是一段影片的比特流(bitstream)。例如，编码后视频104是符合H.264规格的比特流。然而，编码后视频104也可以是符合MPEG-4(MovingPictureExpertsGroup-4)规格的比特流。本专利技术并不限制未编码视频102与编码后视频104的格式。比特率控制系统140是用以接收视频复杂度106，并根据额定比特率108来产生量化参数110。例如，视频复杂度106是在编码一个帧(frame)时多个宏块(macroblock)的残差值(residual)。具体来说，一段视频会包括多个图像群(groupofpicture,GOP)，每一个图像群会包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种比特率控制方法，用以调整一量化参数，该量化参数用以控制一编码器用于编码一目前帧中多个基本单元时的比特率，该比特率控制方法包括：根据一第一先前帧的一残差值经过一空间至频率转换后的值，取得该第一先前帧的一转换误差，其中该第一先前帧的编码顺序是在该目前帧的编码顺序之前；根据该转换误差，取得该些基本单元中一第一基本单元的一预测比特数；根据该预测比特数调整该量化参数；以及该编码器依据调整后的该量化参数，调整该比特率，并以调整后的该比特率编码该目前帧。

【技术特征摘要】
1.一种比特率控制方法，用以调整一量化参数，该量化参数用以控制一编码器用于编码一目前帧中多个基本单元时的比特率，该比特率控制方法包括：根据一第一先前帧的一残差值经过一空间至频率转换后的值，取得该第一先前帧的一转换误差，其中该第一先前帧的编码顺序是在该目前帧的编码顺序之前；根据该转换误差，取得该些基本单元中一第一基本单元的一预测比特数；根据该预测比特数调整该量化参数；以及该编码器依据调整后的该量化参数，调整该比特率，并以调整后的该比特率编码该目前帧，其中该第一先前帧与该目前帧皆都包括多个宏块行，该些基本单元为该目前帧的该些宏块行，其中该预测比特数以Ri表示，则其中QP为该量化参数，SUM_SATDi为该目前帧第i个宏块行的转换误差，其中，N为该第一先前帧的该些宏块行的个数，ri为该第一先前帧中第i个宏块行的一残差值比特数，SATD_SUMi为该第一先前帧中第i个宏块行的转换误差，Qi为该第一先前帧中第i个宏块行的量化参数。2.根据权利要求1所述的比特率控制方法，每一该些宏块行包括多个宏块，其中取得该第一先前帧的该转换误差的步骤包括：取得该第一先前帧的该些宏块行的其中之一的各该些宏块的一宏块转换误差；以及根据该些宏块转换误差的和产生该第一先前帧的该转换误差。3.根据权利要求1所述的比特率控制方法，其中根据该转换误差，取得该些基本单元中该第一基本单元的该预测比特数的步骤包括：将该转换误差与该量化参数代入一二次方程式，以计算出该预测比特数。4.根据权利要求1所述的比特率控制方法，其中根据该预测比特数，调整该量化参数的步骤包括：根据一预测比特数总和与该目前帧的一已编码比特数，取得该目前帧的一帧预测比特数，其中该预测比特数总和，表示该目前帧中尚未被编码的宏块行的预测比特数的总和。5.根据权利要求4所述的比特率控制方法，其中调整该量化参数的步骤更包括：根据一缓冲存储器的一充盈度与该缓冲存储器的一剩余度计算一第一数值；根据该目前帧的一帧规划大小与一比特率控制容差计算一第二数值；以及若调整后的该帧预测比特数大于该第一数值或大于该第二数值，增加该量化参数。6.根据权利要求4所述的比特率控制方法，其中调整该量化参数的步骤更包括：根据该目前帧的一帧规划大小计算一第三数值；根据一缓冲存储器的一充盈度、一帧比特率与一额定比特率计算一第四数值；以及若调整后的该帧预测比特数小于该第三数值或小于该第四数值，减少该量化参数。7.根据权利要求4所述的比特率控制方法，其中该量化参数是从一调整前量化参数被调整为一调整后量化参数，其中根据该预测比特数与该目前帧的该已编码比特数，取得该目前帧的该帧预测比特数的步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李英，田丹，
申请(专利权)人：珠海扬智电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：