MPEG-4视频编码关键算法和码率控制的研究

基于网络的多媒体通信广泛应用于社会生活的众多领域。图像和视频的海量信息,给存储容量、传输信道的带宽以及计算机的处理速度带来了极大压力。这就需要在保证重建的视频图像质量在一个可以接受的条件下,用尽可能少的比特数来表示视频图像信息。MPEG-4视音频编码标准具有基于内容的交互性、较高的数据压缩效率和可扩展性的特点,广泛应用于低比特率下的多媒体通信,实时多媒体监控系统、数字电视、可视电话等领域。 由于编码后码率是波动的,不同信道的特性不同,信道不能实时适应这种码率的波动来良好传输数据,因此这就需要对编码后的视频比特流速进行控制,确保充分利用网络的带宽到达最佳视频质量,并输出稳定的码率。本文就视频编码的关键算法和码率控制进行了研究和探讨。 本文从视频编码和码率控制的必要性、MPEG-4编码标准的特点、研究情况及应用前景入题,主要研究三方面的内容。首先,从纹理信息编码、形状信息编码和运动信息编码三个方面来实现基于对象的编码,对基于上下文的编码、离散余弦变换、量化、块匹配运动估计等关键算法进行分析。采用行列分离和预先判别零块两种方法对离散余弦变换算法进行改进,改进后的运算量减少了,从而提高了编码速度。对块匹配运动估计中各种搜索策略进行比较,对菱形搜索算法进行了搜索步骤优化和绝对误差和计算优化,以便减少重复搜索次数和绝对误差和的计算次数。然后,从动态和静态背景图像编码两个方面介绍背景图像编码,分析低延时静态背景图像编码、背景图像生成法和动态背景图像编码的全局运动估计和全局运动补偿。最后,介绍了码率控制的要求、原理和MPEG-4的码率控制算法。