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一种低码率下的新型宏块级码率控制算法* 周全 刘文予 崔春晖 （华中科技大学 电子与信息工程系 武汉 430074） （Email：quan_z1980@163.com） 摘要：针对H. 264编码方案提出了一种实时的无需二次编码的低码率宏块级码率控制策略。为克服H.264码率控制模型的缺陷，首先提出了平均象素信息比特(APIB)的概念及其码率控制模型；然后在宏块层根据各个宏块不同的编码复杂度进行准确的码字分配；接着通过APIB的变化自适应更新码率控制模型的系数； 最后提出完整的基于宏块的码率控制算法，并将其在JVT的JM85平台上实现。试验结果表明，与JVT提案中的码率控制算法JVT-G012相比，本算法在控制精度上平均提高0.171kbps，平均PSNR值提高0.227dB，同时较好地的控制了输出码率和PSNR的波动。 关键字：码率控制，H.264视频编码标准，平均象素信息比特 中图分类号：TN911.81 文献标识码：A4 A Novel Macro-block Layer Rate Control Algorithm in low bit-rate Zhou Quan, Liu Wenyu，Cui Chunhui (Electronics Information Engineering Department, Huazhong University of Sci. Tech. Wuhan, Hubei, 430074) （E-mail：quan_z1980@163.com） ABSTRACT: A real-time single-pass bit rate control algorithm in low bit-rate of macro-block layer for H.264 is presented. In order to solve the drawback of rate control model in H.264, a new concept of average pixel information bit (APIB) and the rate control model based on it are represented at first; then the more precise bit allocation scheme is implemented according to the coding complexity of each macro-block, and the parameters of rate control model are updated through the change of APIB adaptively; finally, the complete rate control algorithm is proposed. This algorithm is implemented in JM85 (H.264/AVC), the test results show that, compared to JVT-G012 in JVT, the proposed method gains 0.171kbps in control precision and 0.227 in PSNR averagely, and controls the bit and PSNR fluctuation precisely at the same time. Key words：bit rate control, H.264 video coding standard, average pixel information bit 1、前言 为了在给定码率下高效地传输编码数据，并保证良好和稳定的接收端质量，码率控制成为视频编码的重要内容之一，现有的视频压缩标准都对其进行了广泛的研究。H.264编码标准将量化参数同时用于码率控制和率失真优化，这导致了“蛋鸡”悖论:为了进行宏块的编码，必须先给出该宏块的量化等级，而量化等级要根据编码之后的帧内预测或帧间运动估计残差（MAD）H.264中并不适用[1-3]。 由于MAD不能在量化前得到，Li Zhengguo提出了JVT-G012码率控制算法，通过对当前宏块的MAD进行线性预测来解决这个问题，然后使用MPEG-4中的二次码率预测模型（R-D预测模型）来计算量化等级[4]。但是，该算法并没有突破“蛋鸡”悖论的瓶颈，而且预测出的MAD并不能完全准确的反映当前宏块的编码复杂度，以此得到的量化等级也不一定准确，这可能导致实际编码码字与目标码字不匹配。为了得到更好的目标码率和量化步长的关系式，Lei Shawmin等