CN100448297C - 一种码率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种码率控制方法，根据当前帧的图像类型，采用帧级码率控制和宏块级码率控制来对图像进行编码。本发明提供的一种码率控制方法，控制精度高，主观图像质量好，同时计算复杂度很低，不仅适合各种软件应用，而且也适合硬件的实时工作。

Description

一种码率控制方法

技术领域

本发明涉及一种码率控制方法。

背景技术

近年出现的一批数字音视频编解码标准，具有代表性的有国际标准MPEG-1，H.263，MPEG-2，MPEG-4、H.264/MPEG-4AVC，我国自主制定的标准AVS，微软公司推出的WM9等等，这些标准在实际应用中都涉及不同视频码率应用范围。为了使不同的标准应用在不同的码率范围，我们就必须为各种标准制定不同的码率控制算法，像在MPEG-1，H.263，MPEG-2，MPEG-4这些标准中，有很多码率控制算法得到实际应用，然而在最新的视频标准，如H.264/MPEG-4AVC，和AVS标准中，由于采用了很多全新的编码技术，以前的很多码率控制算法已经不能满足实际应用，因此我们需要一种针对这些最新的标准设计的码率控制算法。

发明内容

本发明提供的一种码率控制方法，控制精度高，主观图像质量好，同时计算复杂度很低，不仅适合各种软件应用，而且也适合硬件的实时工作。

为了达到上述目的，本发明提供了一种码率控制方法，其包含以下步骤：

步骤1、在帧级码率控制中，以每个图像组(GOP)为单位，计算每个图像组的比特B_gop：

步骤1.1、根据信道目标码率R和帧率F，计算每个图像组的比特B_gop：

$B_{\mathrm{gop}}=B_{\mathrm{ful}\ln \mathrm{ess}}+S_{\mathrm{gop}}\×\left(\frac{R}{F}\right)---\left(1\right)$

在上式中B_fullness是缓存中剩余的比特数，S_gop为每个图像组GOP中的图像帧数；

步骤1.2、对缓存中剩余的比特数B_fullness初始化为0。

步骤2、根据当前帧的图像类型可为I图像(帧内图像)，P图像(前向预测图像)或B图像(双向预测图像)，计算当前图像帧所分配的比特B_{cur_frame}：

B_{cur_frame}＝P_cur×(B_gop-B_{cur_gop_used})/(P_ip×P_pb×F_i+P_pb×F_p+F_b)    (2)

在上式中F_i，F_p，F_b分别为I图像、P图像以及B图像的帧数，P_ip为I图像相对于P图像的比特分配权重参数，P_pb为P图像相对于B图像的比特分配权重参数，P_cur为当前帧的权重参数，B_{cur_gop_used}表示当前图像组已经使用的比特；

初始化B_{cur_gop_used}，，F_i，F_p，F_b，并且设定P_ip，P_pb的值；

步骤3、计算当前图像帧的目标平均量化系数Q_{cur_ave}：

如果前一帧图像已经使用的比特数为B_{prev_frame}，前一帧图像非零DCT(离散余弦变换)系数的个数为N_{prev_frame}，则当前帧中非零DCT系数的个数为：

N_{cur_frame}＝B_{cur_frame}×N_{prev_frame}/B_{prev_frame}    (3)

如果一帧DCT系数的个数为N_{total_frame}，前一帧图像的平均量化系数为Q_{prev_ave}，则当前图像帧的目标平均量化系数为：

Q_{cur_ave}＝Q_{prev_ave}+W×(N_{prev_frame}-N_{cur_frame})/(N_{total_frame}-N_{prev_frame})    (4)

在上式中W为权重系数，其值可根据不同情况定义。

步骤4、宏块级码率控制：

步骤4.1、如果当前图像中编码宏块已经使用的比特为B_{cur_frame_used}，则剩余宏块所分配的比特为：

B_{cur_frame_rest}＝B_{cur_frame}-B_{cur_frame_used}    (5)

如果已编码宏块中的非零DCT系数的个数为N_{cur_frame_used}，则未编码宏块的非零DCT系数的个数为：

N_{cur_frame_rest}＝B_{cur_frame_rest}×N_{cur_frame_used}/B_{cur_frame_used}    (6)

步骤4.2、如果剩余宏块的DCT系数的个数为N_{total_frame_rest}，则当前宏块的非零DCT系数的平均数为：

N_{cur_mb_ave}＝N_{cur_frame_rest}/N_{total_frame_rest}    (7)

步骤4.3、计算当前宏块的非零DCT系数的个数N_{pred_mb}：

由于在编码宏块中，宏块之间存在相关性，因此我们可以根据已经编码宏块的非零DCT系数的个数，或者根据当前宏块DCT系数的总数和当前宏块零DCT系数的预测数，来预测出当前宏块的非零DCT系数的个数，即：

$N_{\mathrm{pred}\_\mathrm{mb}}=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{Pred}}}\left({N^i}_{\mathrm{prev}\_\mathrm{mb}}\right)---\left(8\right)$

Nⁱ _{prev_mb}表示在当前宏块之前编码宏块的非零DCT系数的个数；

${\mathrm{nZ}}_{\mathrm{pred}\_\mathrm{mb}}=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{Pred}}}\left({{\mathrm{nZ}}^i}_{\mathrm{prev}\_\mathrm{mb}}\right)---\left(9\right)$

nZⁱ _{prev_mb}表示在当前宏块之前编码宏块的零DCT系数的个数，nZ_{pred_mb}为当前宏块的零DCT系数的预测数；

N_{pred_mb}＝N_mb-nZ_{prev_mb}    (10)

在上式中，N_mb表示当前宏块的DCT系数的总数，Pred()代表预测方法，N代表这种预测方法所需要的以前编码宏块的个数，

表示根据所有的Nⁱ _{prev_mb}经过选择的预测方法预测后可以得到N_{prev_mb}，

表示根据所有的nZⁱ _{prev_mb}经过选择的预测方法预测后可以得到nZ_{prev_mb}。

步骤4.4、如果当前编码宏块的前一个宏块的量化系数为Q_{prev_mb}，则当前编码宏块的量化系数为：

$Q_{\mathrm{cur}\_\mathrm{mb}}=Q_{\mathrm{prev}\_\mathrm{mb}}+\frac{W\×(N_{\mathrm{pred}\_\mathrm{mb}}-N_{\mathrm{cur}\_\mathrm{mb}\_\mathrm{ave}})}{\mathrm{Max}(N_{\mathrm{total}\_\mathrm{frame}\_\mathrm{rest}}-N_{\mathrm{pred}\_\mathrm{mb}},N_{\mathrm{total}\_\mathrm{frame}\_\mathrm{rest}}-N_{\mathrm{cur}\_\mathrm{mb}\_\mathrm{ave}})}---\left(11\right)$

在上式中Max为两者取最大值算子，W为权重系数，其值由用户根据不同情况定义；

将Q_{cur_mb}限制在[Q_{cur_ave}-step，Q_{cur_ave}+step ]范围内，其中step是量化系数的跳跃系数，由用户根据需要定义。

步骤4.5、宏块编码。

步骤4.6、当前宏块编码完成后，更新已经编码宏块所使用的比特B_{cur_frame_used}，和已经编码宏块的非零DCT系数的个数N_{cur_frame_used}，如果当前图像所有宏块编码完成，即完成当前图像的帧编码，则到步骤5，否则到步骤4.1。

步骤5、当前图像帧编码已完成，更新B_{cur_gop_used}，B_{prev_frame}，N_{prev_frame}，Q_{prev_ave}，判断当前图像组GOP中所有的帧图像的帧编码是否完成，是，则到步骤6，否则到步骤2。

步骤6、将当前缓存中剩余的比特数赋值给当前图像组GOP的参数B_fullness，如果所有图像组的编码均完成，则结束，否则到步骤1。

进一步，本发明的步骤2中，当前帧的权重参数P_cur定义为：

进一步，本发明的步骤4.3中公式(8)中定义了当前宏块非零DCT系数预测，Pred代表预测方法，N代表这种预测方法所需要的以前编码宏块的个数。Pred可以有很多方法，如平均值法和中值法。

平均值法：

$N_{\mathrm{pred}\_\mathrm{mb}}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left({N^i}_{\mathrm{prev}\_\mathrm{mb}}\right)---\left(13\right)$

其中，N_{prev_mb}表示当前宏块非零离散余弦变换系数的预测值，Nⁱ _{prev_mb}表示已经编码的宏块i的非零离散余弦变换系数的个数。

中值法：

N_{pred_mb}＝MID(N^A _{prev_mb}，N^B _{prev_mb}，N^C _{prev_mb})    (14)

在上式中MID表示取已编码宏块N^A _{prev_mb}，N^B _{prev_mb}，N^C _{prev_mb}的中间值；

当已编码宏块的数目大于或等于3时，则在其中选取与当前编码宏块相关性最大的三个宏块，分别得到他们的非零离散余弦变换系数的个数：N^A _{prev_mb}，N^B _{prev_mb}，N^C _{prev_mb}；

当已编码宏块的数目小于3时，则通过加入0值，使公式(14)保证始终对3个参数取中间值；如果没有已编码宏块存在，则使公式(14)中的3个参数N^A _{prev_mb}，N^B _{prev_mb}，N^C _{prev_mb}的值均为0。

进一步，本发明的步骤4.3中公式(9)中定义了当前宏块零DCT系数预测，Pred代表预测方法，N代表这种预测方法所需要的以前编码宏块的个数，其预测方法与非零DCT系数预测一样可以有很多方法，如平均值法和中值法。

平均值法：

$N_{\mathrm{zero}\_\mathrm{pred}\_\mathrm{mb}}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left({N^i}_{\mathrm{zero}\_\mathrm{prev}\_\mathrm{mb}}\right)---\left(15\right)$

其中，N_{zero_pred_mb}表示当前宏块零离散余弦变换系数的预测值，Nⁱ _{zero_pred_mb}表示已经编码的宏块i的零离散余弦变换系数的个数。

中值法：

N_{zero_pred_mb}＝MID(N^A _{zero_prev_mb}，N^B _{zero_prev_mb}，N^C _{zero_prev_mb})    (16)

在上式中MID表示对已编码宏块的N^A _{zero_prev_mb}，N^B _{zero_prev_mb}，N^C _{zero_prev_mb}取中间值；

当已编码宏块的数目大于或等于3时，则在其中选取与当前编码宏块相关性最大的三个宏块，分别得到他们的零离散余弦变换系数的个数：

N^A _{zero_prev_mb}，N^B _{zero_prev_mb}，N^C _{zero_prev_mb}；

当已编码宏块的数目小于3时，则通过加入0值，使公式(16)保证始终对3个参数取中间值；如果没有已编码宏块存在，则使公式(16)中的3个参数N^A _{zero_prev_mb}，N^B _{zero_prev_mb}，N^C _{zero_prev_mb}的值均为0。

本发明提供的一种码率控制方法，包含帧级码率控制和宏块级码率控制，控制精度高，主观图像质量好，同时计算复杂度很低，不仅适合各种软件应用，而且也适合硬件的实时工作。

附图说明

图1是本发明提供的一种码率控制方法的宏块空间位置关系图。

具体实施方式

以下根据图1来具体说明本发明的一种最佳实施方式：

本发明提供一种码率控制方法，其包含以下步骤：

步骤1.1、根据信道目标码率R和帧率F，计算每个图像组的比特B_gop：

$B_{\mathrm{gop}}=B_{\mathrm{ful}\ln \mathrm{ess}}+S_{\mathrm{gop}}\×\left(\frac{R}{F}\right)---\left(1\right)$

在上式中B_fullness是缓存中剩余的比特数，S_gop为每个图像组GOP中的图像帧数；

步骤1.2、对缓存中剩余的比特数B_fullness初始化为0。

步骤2、根据当前帧的图像类型可为I图像(帧内图像)，P图像(前向预测图像)或B图像(双向预测图像)，计算当前图像帧所分配的比特B_{cur_frame}：

B_{cur_frame}＝P_cur×(B_gop-B_{cur_gop_used})/(P_ip×P_pb×F_i+P_pb×F_p+F_b)    (2)

在上式中F_i，F_p，F_b分别为I图像和P图像以及B图像的帧数，P_ip为I图像相对于P图像的比特分配权重参数，P_pb为P图像相对于B图像的比特分配权重参数，P_cur为当前帧的权重参数，B_{cur_gop_used}表示当前图像组已经使用的比特。

初始化B_{cur_gop_used}，，F_i，F_p，F_b，并且设定P_ip，P_pb的值。

步骤3、计算当前图像帧的目标平均量化系数Q_{cur_ave}：

如果前一帧图像已经使用的比特数为B_{prev_frame}，前一帧图像非零DCT(离散余弦变换)系数的个数为N_{prev_frame}，则当前帧中非零DCT系数的个数为：

N_{cur_frame}＝B_{cur_frame}×N_{prev_frame}/B_{prev_frame}    (3)

如果一帧DCT系数的个数为N_{total_frame}，前一帧图像的平均量化系数为Q_{prev_ave}，则当前图像帧的目标平均量化系数为：

Q_{cur_ave}＝Q_{prev_ave}+W×(N_{prev_frame}-N_{cur_frame})/(N_{total_frame}-N_{prev_frame})    (4)

在上式中W为权重系数，其值由用户根据不同情况定义。

步骤4、宏块级码率控制：

步骤4.1、如果当前图像中已经编码宏块使用的比特为B_{cur_frame_used}，则剩余宏块所分配的比特为：

B_{cur_frame_rest}＝B_{cur_frame-Bcur_frame_used}    (5)

如果已编码宏块中的非零DCT系数的个数为N_{cur_frame_used}，则未编码宏块的非零DCT系数的个数为：

N_{cur_frame_rest}＝B_{cur_frame_rest}×N_{cur_frame_rest}/B_{cur_frame_used}    (6)

步骤4.2、如果剩余宏块的DCT系数的个数为N_{cur_frame_rest}，则当前宏块的非零DCT系数的平均数为：

N_{cur_mb_ave}＝N_{cur_frame_rest}/N_{total_frame_rest}    (7)

步骤4.3、计算当前宏块的非零DCT系数的个数N_{pred_mb}：

由于在编码宏块中，宏块之间存在相关性，因此我们可以根据已经编码宏块的非零DCT系数的个数，或者根据当前宏块DCT系数的总数和当前宏块零DCT系数的预测数，来预测出当前宏块的非零DCT系数的个数，即：

$N_{\mathrm{pred}\_\mathrm{mb}}=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{Pred}}}\left({N^i}_{\mathrm{prev}\_\mathrm{mb}}\right)---\left(8\right)$

Nⁱ _{prev_mb}表示在当前宏块之前编码宏块的非零DCT系数的个数；

${\mathrm{nZ}}_{\mathrm{pred}\_\mathrm{mb}}=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{Pred}}}\left({{\mathrm{nZ}}^i}_{\mathrm{prev}\_\mathrm{mb}}\right)---\left(9\right)$

nZⁱ _{prev_mb}表示在当前宏块之前编码宏块的零DCT系数的个数，nZ_{pred_mb}为当前宏块的零DCT系数的预测数；

N_{pred_mb}＝N_mb-nZ_{pred_mb}    (10)

在上式中，N_mb表示当前宏块的DCT系数的总数，Pred()代表预测方法，N代表这种预测方法所需要的以前编码宏块的个数，表示根据所有的Nⁱ _{prev_mb}经过选择的预测方法预测后可以得到N_{prev_mb}，

表示根据所有的nZⁱ _{prev_mb}经过选择的预测方法预测后可以得到nZ_{pred_mb}。

步骤4.4、如果当前编码宏块的前一个宏块的量化系数为Q_{prev_mb}，则当前编码宏块的量化系数为：

$Q_{\mathrm{cur}\_\mathrm{mb}}=Q_{\mathrm{prev}\_\mathrm{mb}}+\frac{W\×(N_{\mathrm{pred}\_\mathrm{mb}}-N_{\mathrm{cur}\_\mathrm{mb}\_\mathrm{ave}})}{\mathrm{Max}(N_{\mathrm{total}\_\mathrm{frame}\_\mathrm{rest}}-N_{\mathrm{pred}\_\mathrm{mb}},N_{\mathrm{total}\_\mathrm{frame}\_\mathrm{rest}}-N_{\mathrm{cur}\_\mathrm{mb}\_\mathrm{ave}})}---\left(11\right)$

在上式中Max为两者取最大值算子，W为权重系数，其值由用户根据不同情况定义；

将Q_{cur_mb}限制在[Q_{cur_ave-step}，Q_{cur_ave+step}]范围内，其中step是量化系数的跳跃系数，可根据需要定义。

步骤4.5、宏块编码。

步骤4.6、当前宏块编码完成后，更新已经编码宏块所使用的比特B_{cur_frame_used}，和已经编码宏块的非零DCT系数的个数N_{cur_frame_used}，如果当前图像所有宏块编码完成，则到步骤5，否则到步骤4.1。

步骤5、当前图像帧编码已完成，更新B_{cur_gop_used}，B_{prev_frame}，N_{prev_frame}，Q_{prev_ave}，判断当前图像组GOP中所有的帧图像的帧编码是否完成，是，则到步骤6，否则到步骤2。

步骤6、将当前缓存中剩余的比特数赋值给当前图像组GOP的参数B_fullness，如果所有图像组的编码均完成，则结束，否则到步骤1。

进一步，本发明的步骤2中，当前帧的权重参数P_cur定义为：

进一步，本发明的步骤4.3中公式(8)中定义了当前宏块非零DCT系数预测，Pred代表预测方法，N代表这种预测方法所需要的以前编码宏块的个数。

如果N等于4，而且位置关系如图1所示，其中E为当前编码宏块，其他为已经编码的宏块，则Pred可以有很多方法，简单列举下面两种：平均值法和中值法。

平均值法：

$N_{\mathrm{zero}\_\mathrm{pred}\_\mathrm{mb}}=\frac{1}{4}\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\left({N^i}_{\mathrm{zero}\_\mathrm{prev}\_\mathrm{mb}}\right)---\left(15\right)$

在上式中Nⁱ _{prev_mb}分别为N^A _{prev_mb}，N^B _{prev_mb}，N^C _{prev_mb}和N^D _{prev_mb}，分别表示已经编码的宏块A，宏块B，宏块C和宏块D的非零离散余弦变换系数的个数。

中值法：

首先在已编码的宏块A，宏块B，宏块C和宏块D中，选择得到与当前编码宏块相关性最大的3个宏块是宏块A，宏块B，宏块C，对该三个宏块的非零离散余弦变换系数的个数N^A _{prev_mb}，N^B _{prev_mb}，N^C _{prev_mb}取中间值，即：

N_{pred_mb}＝MID(N^A _{prev_mb}，N^B _{prev_mb}，N^C _{prev_mb})    (14)

上述，仅列举了这种简单的相邻宏块位置情况和两种简单预测方法，本发明中公式(8)表示从周围已编码宏块中预测非零DCT系数的这种方法，因此不仅仅局限于上面的举例方法。

进一步，本发明的步骤4.3中公式(9)中定义了当前宏块零DCT系数预测，Pred代表预测方法，N代表这种预测方法所需要的以前编码宏块的个数。其预测方法与非零DCT系数预测一样：

平均值法：

$N_{\mathrm{zero}\_\mathrm{pred}\_\mathrm{mb}}=\frac{1}{4}\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\left({N^i}_{\mathrm{zero}\_\mathrm{prev}\_\mathrm{mb}}\right)---\left(15\right)$

N_{zero_pred_mb}表示当前宏块零离散余弦变换系数的预测值，Nⁱ _{zero_pred_mb}分别为N^A _{zero_pred_mb}，N^B _{zero_pred_mb}，N^C _{zero_pred_mb}和N^D _{zero_pred_mb}，分别表示已经编码的宏块A，宏块B，宏块C和宏块D的零离散余弦变换系数的个数。

中值法：

首先在已编码的宏块A，宏块B，宏块C和宏块D中，选择得到与当前编码宏块相关性最大的3个宏块是宏块A，宏块B，宏块C，对该三个宏块的零离散余弦变换系数的个数N^A _{zero_pred_mb}，N^B _{zero_pred_mb}，N^C _{zero_pred_mb}取中间值，即：

N_{zero_pred_mb}＝MID(N^A _{zero_prev_mb}，N^B _{zero_prev_mb}，N^C _{zero_prev_mb})    (16)

上述，仅列举了这种简单的相邻宏块位置情况和两种简单预测方法，本发明中公式(9)表示从周围已编码宏块中预测零DCT系数的这种方法，也不仅仅局限于上面的举例方法。

本发明提供的一种码率控制方法，包含帧级码率控制和宏块级码率控制，控制精度高，主观图像质量好，同时计算复杂度很低，不仅适合各种软件应用，而且也适合硬件的实时工作。

Claims (6)

1.一种码率控制方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1、在帧级码率控制中，以每个图像组GOP为单位，计算每个图像组的比特B_gop：

步骤1.1、根据信道目标码率R和帧率F，计算每个图像组的比特B_gop：

$B_{\mathrm{gop}}=B_{\mathrm{ful}\ln \mathrm{ess}}+S_{\mathrm{gop}}\×\left(\frac{R}{F}\right)---\left(1\right)$

在上式中，B_fullness是缓存中剩余的比特数，S_gop为每个图像组GOP中的图像帧数；

步骤1.2、对缓存中剩余的比特数B_fullness初始化为0；

步骤2、根据当前帧的图像类型可为I图像，P图像或B图像，计算当前图像帧所分配的比特B_{cur_frame}：

B_{cur_frame}＝P_cur×(B_gop-B_{cur_gop_used})/(P_ip×P_pb×F_i+P_pb×F_p+F_b)(2)

在上式中F_i，F_p，F_b分别为I图像和P图像以及B图像的帧数，P_ip为I图像相对于P图像的比特分配权重参数，P_pb为P图像相对于B图像的比特分配权重参数，P_cur为当前帧的权重参数，B_{cur_gop_used}表示当前图像组已经使用的比特；

初始化B_{cur_gop_used}，，F_i，F_p，F_b，并且设定P_ip，P_pb的值；

步骤3、计算当前图像帧的目标平均量化系数Q_{cur_ave}：

如果前一帧图像已经使用的比特数为B_{prev_frame}，前一帧图像非零离散余弦变换系数的个数为N_{prev_frame}，则当前帧中非零离散余弦变换系数的个数为：

N_{cur_frame}＝B_{cur_frame}×N_{prev_frame}/B_{prev_frame}    (3)

如果一帧离散余弦变换系数的个数为N_{total_frame}，前一帧图像的平均量化系数为Q_{prev_ave}，则当前图像帧的目标平均量化系数为：

Q_{cur_ave}＝Q_{prev_ave}+W×(N_{prev_frame}-N_{cur_frame})/(N_{total_frame}-N_{prev_frame})(4)

在上式中W为权重系数，其值由用户根据不同情况定义；

步骤4、宏块级码率控制：

步骤4.1、如果当前图像中已经编码宏块使用的比特为B_{cur_frame_used}，则剩余宏块所分配的比特为：

B_{cur_frame_rest}＝B_{cur_frame}-B_{cur_frame_used}                        (5)

如果已编码宏块中的非零离散余弦变换系数的个数为N_{cur_frame_used}，则未编码宏块的非零离散余弦变换系数的个数为：

N_{cur_frame_rest}＝B_{cur_frame_rest}×N_{cur_frame_used}/B_{cur_frame_used}  (6)

步骤4.2、如果剩余宏块的离散余弦变换系数的个数为N_{total_frame_rest}，则当前宏块的非零离散余弦变换系数的平均数为：

N_{cur_mb_ave}＝N_{cur_frame_rest}/N_{total_frame_rest}                     (7)

步骤4.3、计算当前宏块的非零离散余弦变换系数的个数N_{pred_mb}：

在编码宏块中，宏块之间存在相关性，根据已经编码宏块的非零离散余弦变换系数的个数，或者根据当前宏块离散余弦变换系数的总数和当前宏块零离散余弦变换系数的预测数，来预测出当前宏块的非零离散余弦变换系数的个数，即：

$N_{\mathrm{pred}\_\mathrm{mb}}=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{Pred}}}\left({N^i}_{\mathrm{prev}\_\mathrm{mb}}\right)---\left(8\right)$

Nⁱ _{prev_mb}表示在当前宏块之前编码宏块的非零离散余弦变换系数的个数；

${\mathrm{nZ}}_{\mathrm{pred}\_\mathrm{mb}}=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{Pred}}}\left({{\mathrm{nZ}}^i}_{\mathrm{prev}\_\mathrm{mb}}\right)---\left(9\right)$

nZⁱ _{prev_mb}表示在当前宏块之前编码宏块的零离散余弦变换系数的个数，nZ_{pred_mb}为当前宏块的零离散余弦变换系数的预测数；

N_{pred_mb}＝N_mb-nZ_{pred_mb}    (10)

在上式中，N_mb表示当前宏块的离散余弦变换系数的总数，Pred()代表预测方法，N代表这种预测方法所需要的以前编码宏块的个数，

表示根据所有的Nⁱ _{prev_mb}经过选择的预测方法预测后可以得到N_{prev_mb}，

表示根据所有的nZⁱ _{prev_mb}经过选择的预测方法预测后可以得到nZ_{pred_mb}；

步骤4.4、如果当前编码宏块的前一个宏块的量化系数为Q_{prev_mb}，则当前编码宏块的量化系数为：

$Q_{\mathrm{cur}\_\mathrm{mb}}=Q_{\mathrm{prev}\_\mathrm{mb}}+\frac{W\×(N_{\mathrm{pred}\_\mathrm{mb}}-N_{\mathrm{cur}\_\mathrm{mb}\_\mathrm{ave}})}{\mathrm{Max}(N_{\mathrm{total}\_\mathrm{frame}\_\mathrm{rest}}-N_{\mathrm{pred}\_\mathrm{mb}},N_{\mathrm{total}\_\mathrm{frame}\_\mathrm{rest}}-N_{\mathrm{cur}\_\mathrm{mb}\_\mathrm{ave}})}---\left(11\right)$

在上式中Max为两者取最大值算子，W为权重系数，其值由用户根据情况定义；

将Q_{cur_mb}限制在[Q_{cur_ave}-step，Q_{cur_ave}+step]范围内，其中step是量化系数的跳跃系数，由用户根据需要定义；

步骤4.5、宏块编码；

步骤4.6、当前宏块编码完成后，更新已经编码宏块所使用的比特B_{cur_frame_used}，和已经编码宏块的非零离散余弦变换系数的个数N_{cur_frame_used}，如果当前图像所有宏块编码完成，则到步骤5，否则到步骤4.1；

步骤5、当前图像帧编码已完成，更新B_{cur_gop_used}，B_{prev_frame}，N_{prev_frame}，Q_{prev_ave}，判断当前图像组GOP中所有的帧图像的帧编码是否完成，是，则到步骤6，否则到步骤2；

步骤6、将当前缓存中剩余的比特数赋值给当前图像组GOP的参数B_fullness，如果所有图像组的编码均完成，则结束，否则到步骤1。

2.如权利要求1所述的码率控制方法，其特征在于，所述步骤2中，当前帧的权重参数P_cur定义为：

3.如权利要求1所述的码率控制方法，其特征在于，所述的步骤4.3中公式(8)中，当前宏块非零离散余弦变换系数预测的方法可采用平均值法：

$N_{\mathrm{pred}\_\mathrm{mb}}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left({N^i}_{\mathrm{prev}\_\mathrm{mb}}\right)---\left(13\right)$

其中，N_{prev_mb}表示当前宏块非零离散余弦变换系数的预测值，Nⁱ _{prev_mb}表示已经编码的宏块i的非零离散余弦变换系数的个数。

4.如权利要求1所述的码率控制方法，其特征在于，所述的步骤4.3中公式(8)中当前宏块非零离散余弦变换系数预测的方法可采用中值法：

N_{pred_mb}＝MID(N^A _{prev_mb}，N^B _{prev_mb}，N^C _{prev_mb})       (14)

在上式中，MID表示取已编码宏块N^A _{prev_mb}，N^B _{prev_mb}，N^C _{prev_mb}的中间值；

当已编码宏块的数目大于或等于3时，选取与当前编码宏块相关性最大的三个已编码宏块，分别得到他们的非零离散余弦变换系数的个数：

N^A _{prev_mb}，N^B _{prev_mb}，N^C _{prev_mb}；

当已编码宏块的数目小于3时，通过加入0值，使公式(14)始终对3个参数取中间值；如果没有已编码宏块存在，则公式(14)中的3个参数N^A _{prev_mb}，N^B _{prev_mb}，N^C _{prev_mb}的值均取0。

5.如权利要求1所述的码率控制方法，其特征在于，所述的步骤4.3中公式(9)中当前宏块零离散余弦变换系数预测的方法可采用平均值法：

$N_{\mathrm{zero}\_\mathrm{pred}\_\mathrm{mb}}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left({N^i}_{\mathrm{zero}\_\mathrm{prev}\_\mathrm{mb}}\right)---\left(15\right)$

其中，N_{zero_pred_mb}表示当前宏块零离散余弦变换系数的预测值，Nⁱ _{zeo_pred_mb}表示已经编码的宏块i的零离散余弦变换系数的个数。

6.如权利要求1所述的码率控制方法，其特征在于，所述的步骤4.3中公式(9)中当前宏块零离散余弦变换系数预测的方法可采用中值法：

N_{zero_pred_mb}＝MID(N^A _{zero_prev_mb}，N^B _{zero_prev_mb}，N^C _{zero_prev_mb})     (16)

在上式中MID表示取已编码宏块N^A _{zero_prev_mb}，N^B _{zero_prev_mb}，N^C _{zero_prev_mb}的中间值；

当已编码宏块的数目大于或等于3时，选取与当前编码宏块相关性最大的三个已编码宏块，分别得到他们的零离散余弦变换系数的个数：

N^A _{zero_prev_mb}，N^B _{zero_prev_mb}，N^C _{zero_prev_mb}；

当已编码宏块的数目小于3时，通过加入0值，使公式(16)始终对3个参数取中间值；如果没有已编码宏块存在，则公式(16)中的3个参数N^A _{zero_prev_mb}，N^B _{zero_prev_mb}，N^C _{zero_prev_mb}的值均取0。

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