题目：面向实时传输的视频编码码率控制算法研究

数字视频在当今社会生活和生产活动中发挥着越来越重要的作用。在实时视频传输应用中，由于传输条件有较大差别且传输带宽可能在较大范围内波动，需要提供灵活的视频编码码率控制，才能获得不同传输条件下的综合最优视频质量，满足多样化的应用需求；尽管随着码率控制技术的发展，在输出码率控制方面已经达到较高精度，并且其客观视频质量也较均衡，但如何确定多维编码参数以取得更好的综合视频质量尚存在优化空间。为此，本文对面向实时传输应用的视频编码码率控制算法开展了深入研究，在对码率控制基本问题及实时视频传输码率控制问题分析基础上，所开展工作及取得的研究成果包括以下几个方面：第一，针对实时视频传输应用中传输带宽变化范围大的特点，提出了参数自适应多维码率控制方法。通过对多维编码参数特性及其对解码视频质量的影响分析，给出了多维编码参数优化及控制算法，通过粗调和细调结合，实现了灵活的码率控制，能够在适应带宽变化的同时取得更优的解码视频质量，在不同带宽下可获得相应的质量等级，弥补了现有固定质量等级方法不灵活的缺点。第二，针对现有帧级码率控制中没有充分考虑不同类型帧和不同位置帧之间的关系，导致总体解码视频质量没有达到最优的问题，提出了一种基于帧间失真相关性的帧级码率控制方法。通过对帧内预测帧（I帧）和帧间预测帧（P帧）以及同一个图像组内不同位置P帧间关系的分析，给出了一种利用I帧和P帧以及P帧和P帧之间量化失真相互影响关系的码率控制方法，根据统计数据，在P帧量化步长接近I帧的2倍、P帧以粗细量化交替形式编码时，性能最优。与基于帧间失真无关假设的帧级码率控制方法相比，本文方法解码视频质量平均峰值信噪比值提高0.2dB以上。第三，在率失真优化编码模式判定中，关于宏块间和帧间失真不相关的假设，有时会引起人眼较为敏感的I帧闪烁和P帧运动残留现象，针对此问题本文分别提出了基于PI帧的I帧闪烁消减方法和基于次优编码模式的运动残留去除方法降低人眼敏感的失真，基于PI帧的方法定义同时编码为I帧和冗余P帧的帧为PI帧，通过间隔性插入PI帧代替传统I帧的方法，在无误码时降低闪烁，在有误码时有效阻断了错误扩散；基于次优编码模式的方法将更易引起人眼不适的宏块，选择次优编码模式编码，以较小的码率换取较为明显的视觉效果，较好地改善了主观视频质量。