视频编码中自适应的初始量化参数预测算法

方权亮

（武警西藏总队 信息化处，西藏 拉萨 850000）

随着数字视频技术的快速发展，在人们日常工作生活中出现了形式多样的视频应用，这些视频业务给现有的存储资源和通信系统带来了巨大的挑战。H.264/AVC是目前使用最广泛的视频编码标准，因在码率控制和率失真优化过程之间存在编码参数的依赖关系，使其码率控制技术也更加复杂，如何提高码率控制精度，更好地平衡编码效率和图像质量之间的关系，成为码率控制领域的研究热点。

1 初始量化参数分析

初始量化参数（QP0）是指编码视频序列的I帧所使用量化参数，在H.264/AVC的JVT-G012码率控制算法提案中，初始量化参数QP0采用两种方法进行预测：（1）预先定义的方法，QP0取值范围为0～51；（2）在没有预先定义的情况下，在参考软件JM10.1中，QP0根据每像素的比特数 bpp（bits per pixel）将信道分成 4个级别，不同的级别采用不同的初始量化参数，通过式 （1）计算，bpp 由式（2）确定。

其中，Rtarget为当前可用的信道带宽，即目标比特数；f为编码时的帧率；Npixel为每帧图像的像素个数。 l1、l2、l3为经验常数，对于 QCIF视频格式，取 l1=0.1，l2=0.3，l3=0.6；CIF 视频格式，取 l1=0.2，l2=0.6，l3=1.2；其他比 CIF 大的视频格式，取 l1=0.6，l2=1.4，l3=2.4。 由式（1）、（2）可知，对于相同视频格式不同图像内容的视频序列，在信道带宽、帧率相同的情况下，将使用相同的初始量化参数。

表2 码率控制性能比较

本文分析了JVT-G012码率控制提案中预测初始量化参数的方法过于简单、没有考虑不同I帧图像特性的问题，提出了基于Cauchy分布R-Q模型的自适应初始量化参数预测方法。实验结果表明，本文算法减少了视频序列整体的量化参数和PSNR的波动，在提高码率控制精度的同时，保持了稳定的重建图像质。

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