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随着互联网IP技术、数字移动通信技术及多媒体业务技术的快速发展,用户对视频的质量及观看体验提出了更高的要求。同时视频本身特点决定了其相对于语音和文字来说包含有更大的信息量,因此视频的数字化传输则需要进行压缩编码。在视频压缩编码中,码率控制技术用于对编码传输码率大小的控制,使之与信道带宽相适应。随着新一代高效视频编码标准H.265/HEVC的问世,H.265/HEVC的码率控制算法也应运而生。H.265/HEVC视频编码标准中基于R-λ模型码率控制算法,其码率控制精确度高、码率传输更稳定。但在图片层的比特分配中,未能充分考虑编码视频的内容特性;在编码单元层比特分配时,未完整利用编码控制信息;以及参数更新时,通过相邻已编码图片/单元的参数(old olda、b)进行更新参数,只能近似接近当前编码单元的参数特征。基于该类算法存在的不足,本文做了如下方面的研究:首先研究介绍H.265/HEVC视频编码标准的产生背景及发展的历程,在编码基本架构中存在的关键技术,重点提到新增的特色关键技术。阐述码率控制产生的背景、原理;研究码率控制算法中的理论基础:率失真优化基本理论,以及各类率失真优化模型的建立。分析不同阶段视频编码标准中具有象征意义的码率控制算法,重点深入分析H.265/HEVC码率控制算法的发展历程,以及H.265/HEVC中两类率失真优化模型的码率控制算法。其次针对H.265/HEVC基于R-λ模型码率控制算法中,在图片层的比特分配存在的不足。本文提出了对应的码率控制优化算法,此算法主要通过图片的率失真优化性能理论,优化图片层比特分配中分配权重的计算式;同时根据缓冲区的占用率(充盈度)动态调节编码图片层的比特分配。实验结果表明,相对于HM14.0码率控制算法三分量峰值性噪比增益至少提高0.88d B,编码传输比特每帧至少降低1.09%,编码时间至少减少1.77%。最后在对基于R-λ模型码率控制算法的研究中,分析其编码单元层比特分配精度不够以及对参数更新过程中存在不足。本文随后提出该部分的优化算法,利用当前编码单元的原始比特值,重构比特分配权重进行编码单元层的比特分配;通过当前编码图片/单元的失真度与视频序列内容结构进行参数(a、b)更新。实验结果表明,相较于HM13.0码率控制算法三分量峰值性噪比增益至少提高0.81d B,编码传输比特至少降低0.24%,编码时间至少减少0.33%。本文所提出的两类优化算法相较于基于R-λ模型的码率控制算法,在控制码率传输波动和码率控制精度以及码率控制编码效率方面均具有更突出效果。