2003年3月,联合视频工作组JVT(Joint Video Team)正式推出了新一代视频压缩标准H.264/AVC(Advanced Video Coding),该标准是ITU—T和ISO/IEC两个国际标准化组织继MPEG—2/H.262标准之后,再一次共同推出的视频编码标准。H.264/AVC标准支持从低带宽、高误码率的无线移动视频通信到高码率、低延迟的视频广播及在线流媒体等多种应用,因此日益受到业界的关注。视频压缩编码的主要目标就是在比特率受限条件下,尽量使编码失真最小。为了取得最优化的压缩效率,确保编码数据在信道成功传输,并在接收端获得最佳的视频质量,率失真优化和码率控制技术在视频编码中占有重要的地位。视频编码技术研究的内容主要包括两个部分:编码模型的建立和编码模式的选择。前者研究信源的统计特性,制定视频编码标准,提供高效的编码工具;后者在前者的基础上为不同视频序列选择最佳的编码方式。本文对H.264的率失真优化技术,编码模型和码率控制算法进行了深入的研究。 本文首先讨论了H.264的系统组成、帧内预测、帧间预测、帧场自适应编码、整数变换及量化、熵编码、去方块滤波、码率控制等关键技术,然后重点分析了H.264采用的率失真优化技术。率失真优化技术能够有效的提高编码器的性能。本文还对率失真优化技术和码率控制技术的关系进行了深入的研究,分析了两者的闭环关系。 其次,本文论述了码率控制的原理和编码模型,特别是针对H.264码流的特点,深入分析了一种基于有效比特位的编码模型。该模型能够准确的描述实际编码的结果。 接着,本文介绍了视频编码应用中三种经典的码率控制算法,然后具体分析了H.264/AVC JM7.6的码率控制算法。在以上研究的基础上,用C语言实现了基于有效比特位编码模型和率失真优化技术的码率控制算法。测试结果验证了算法的可行性。