《電子技術應用》
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基于視頻內容特征值的VVC碼率控制算法
2021年電子技術應用第12期
余東航,李 強,聶 駿
重慶郵電大學 通信與信息工程學院,重慶400065
摘要: 針對VVC碼率控制算法沒有綜合考慮編碼幀實際紋理特征,其編碼率失真性能和視覺體驗還有待提高的問題,提出了一種基于視頻內容相關特征值的碼率控制算法。通過引入灰度共生矩陣,計算出反映編碼幀紋理復雜度的相關特征值,用于幀層圖像權重的調整;基于R-λ模型,對LCU層的λ參數進行重新計算,提高LCU層比特分配的精度。經測試,該算法在低時延配置下,與自適應比特分配算法相比,在更接近目標碼率情況下,率失真性能提升了0.86%,視頻編碼主觀質量得到較明顯改善。
中圖分類號: TN919.8
文獻標識碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.211453
中文引用格式: 余東航,李強,聶駿. 基于視頻內容特征值的VVC碼率控制算法[J].電子技術應用,2021,47(12):89-93.
英文引用格式: Yu Donghang,Li Qiang,Nie Jun. Versatile video coding rate control algorithm based on content feature value[J]. Application of Electronic Technique,2021,47(12):89-93.
Versatile video coding rate control algorithm based on content feature value
Yu Donghang,Li Qiang,Nie Jun
School of Communication and Information Engineering,Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065,China
Abstract: Aiming at the problem that the VVC rate control algorithm does not comprehensively consider the actual texture characteristics of the coded frame, and its rate-distortion performance and visual experience need to be improved, a rate control algorithm based on video content-related feature values is proposed. By introducing the gray level co-occurrence matrix, the relevant feature values reflecting the texture complexity of the encoded frame are calculated, which are used to adjust the image weight of the frame layer; based on the R-λ model, the λ parameter of the LCU layer is recalculated to improve the bit allocation of the LCU layer Accuracy. After testing, compared with the adaptive bit allocation algorithm in the low-delay configuration, the algorithm in this paper is closer to the target bit rate, the rate-distortion performance is improved by 0.86%, and the subjective quality of video coding is significantly improved.
Key words : versatile video coding;rate control;gray-level co-occurrence matrix;R-λ model;bit allocation

0 引言

    多功能視頻編碼(Versatile Video Coding,VVC)是由ISO/IEC的MPEG和ITU-T的VCEG聯(lián)合制定,于2020年7月正式發(fā)布的新一代視頻編碼標準。與以前標準相比,VVC具有更高的壓縮性能和通用性,可應用于高清和超高清視頻、360°全向視頻、高動態(tài)視頻范圍和廣色域、沉浸式媒體等多種應用場景。

    VVC碼率控制算法仍沿用了高效視頻編碼(High Efficiency Video Coding,HEVC)中的R-λ模型[1]?;谠撃P偷拇a率控制算法具有控制效果好、比特波動小的優(yōu)點,但對局部紋理復雜邊緣輪廓顯著的視頻,最大編碼單元(Largest Coding Unit,LCU)層的比特分配并不準確,導致峰值信噪比有所損失。針對該模型碼率控制算法的不足,文獻[2]和[3]以LCU層的梯度值衡量編碼區(qū)域的復雜度,用于指導R-λ模型中LCU的比特分配,提升了R-λ模型的性能;文獻[4]對LCU層編碼模型參數做偏差修正處理,重新計算更新待編碼LCU的權重分配,提升了LCU層的比特精確度;文獻[5]根據視頻幀間相關性,參考前一幀R-λ模型更新后計算得到的比特數預測待編碼幀的復雜度,提高了視頻編碼質量;文獻[6]將I幀消耗大量比特的影響分攤到整個序列,從而改進了前幾個圖像組(Group of Pictures,GOP)比特分配量,并在GOP編碼過程中根據實際消耗的比特不斷更新幀層的λ參數,提高了后續(xù)幀的比特分配精確度。




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作者信息:

余東航,李  強,聶  駿

(重慶郵電大學 通信與信息工程學院,重慶400065)




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