2.4.2　分层码率控制方法

1．图像层比特率控制

视频信号通常按照恒定的帧率送入视频编码器，受信道传输能力、视频编码器处理能力等因素的影响，一般情况下并非所有的帧都被真正编码传输。因此，跳帧通常是码率控制中的第一决策选择。

1）跳帧

在对当前帧编码前，首先估计缓冲区的满盈程度，即缓冲区中占用的比特数 W ：

式中， B _prev 表示上一帧图像实际使用的比特数； W _prew 表示上一次缓冲区中的比特数（初始时， W _prew ＝0， B _prev 是第一帧图像使用的比特数）； R 表示信道速率； F 表示帧频。

如果 W 大于或者等于设定的阈值 M ，则编码器将跳过当前帧，直到缓冲区不是特别充满（ W < M ）才终止跳帧操作。每跳过一帧，缓冲区将减少 R / F 比特。这种简单的跳帧策略可以有效地避免缓冲区上溢。

2）延时

在实时视频通信中，与编码过程、传输环节引入的延时相比，缓冲区引入的延时是主要部分，其大小Δ t 由下式决定：

M 的取值是缓冲区环节引入延迟的决定性因素，在实际系统中可以通过增大（减小） M 来相应增加（减少）缓冲区延时，可见缓冲区延时的大小相对比较容易控制。

3）码率控制

经过选择的图像帧送入编码器后，图像层码率控制首先确定该帧图像可以使用多少比特，称为一帧图像期望输出的比特数，用 B 表示：

式中， W 表示缓存区中的比特数； F 为帧频； M 为设定的容量阈值； Z =0.1。Δ是一个取值很小的参数，反映了缓冲区满盈程度对一帧图像期望输出的比特数的影响。式（2.39）意味着，如果 W 超过了 M 的10%， B 的取值就会略微减小；否则， B 的取值会略微增大。

2．宏块层比特率控制

宏块层比特率控制需要根据一帧图像的期望输出比特数，确定各宏块使用的量化参数。以一帧图像中所有 N 个宏块的比特数 B _i 之和 B 为约束条件，以各个宏块的量化参数 所定义的失真为最小化目标函数，构成求取各量化参数的极小化问题：

参照式（2.35）的二次 R - Q 模型，利用拉格朗日方法求解，得到各宏块的最优量化步长

式中， 为宏块残差系数的方差； 为宏块的加权系数，在TMN8中有具体定义。 vM85YJg6AaHiVigF45UCDLqNaqhAV3Tfe5bFObcKdTRRQ6zkbVcpfggLHpuC9Mx2