[发明专利]用于控制视频编码器的输出比特率的方法和比特率控制器

说明书

本申请公开了用于控制视频编码器的输出比特率的方法和比特率控制器。方法包括：设置允许的平均比特率；通过在第一时间段期间对视频进行编码，并且对于多个时间间隔中的每个时间间隔，存储所输出的相应输出比特率以及用于在相应时间间隔期间进行编码的量化参数，来收集编码数据。通过根据输出比特率和量化参数，计算为预定标称量化参数估计的对应归一化比特率，为每个时间间隔归一化输出比特率。通过对多个时间间隔的归一化比特率进行平均，计算平均归一化比特率。基于平均归一化比特率与允许的平均比特率的比较，计算新的量化参数。在第一时间段之后的第二时间段期间，使用新的量化参数对视频序列进行编码。

技术领域

本发明涉及视频编码领域，并且尤其涉及控制视频编码器的输出比特率。

背景技术

在诸如网络摄像机监控系统的数字视频系统中，视频序列在传输之前由编码器使用各种视频编码方法进行压缩。在许多情况下，网络中传输视频序列的带宽是有限的，并且因此速率控制器常被用于控制编码器的输出比特率。也可能有对存储器容量的限制，要求对编码器输出的比特数量进行控制。

速率控制器可以应用几种比特率控制方案中的一种。它们可以采用恒定比特率(CBR)、最大比特率(MBR)或可变比特率(VBR)。CBR意味着无论在所捕获的场景中发生什么，编码器都将努力始终输出相同的比特率。如果带宽有限，则当场景中有运动时，可能会导致低质量图像，而当图像是静态的时，会导致高质量图像。在监视或监控情况下，这通常是没有用的，因为具有运动的场景通常比静态场景更让人感兴趣。利用MBR，只要比特率不超过设置的比特率限制，就允许改变比特率。与该方法相关的问题类似于与CBR相关联的问题。如果将MBR限制设置得太低，则具有运动的场景的图像可能质量低。然而，如果将限制设置得较高，为了适应运动，在对静态场景的图像进行编码时，输出比特率可能会不必要地高。VBR也可被称为恒定质量比特率，意味着已编码的图像的质量应该保持恒定，但是允许输出比特率根据场景中发生的情况而变化。当场景中有运动时，此方法可能会导致高的输出比特率。

如果带宽有限，例如在移动网络上传输已编码的图像时，这尤其成问题。类似地，如果存储器有限，例如当在摄像机上(例如，在SD卡上)存储图像时，这也是有问题的。如果几个摄像机同时传输具有运动的场景的图像，则高输出比特率在摄像机的大系统中也可能是有问题的。

数字视频系统中的另一个问题是难以评估对存储器容量的需求。如果使用CBR，则通过简单地将恒定比特率乘以期望的保持时间来轻松地估计所需的存储器容量。然而，使用MBR和VBR时，比特率根据在所捕获的场景中发生的情况而变化。在许多情况下，存储器的成本是数字视频系统成本的很大一部分，并且因此系统所有者希望降低存储器容量。不过，这有丢失记录的视频的风险，因为当在捕获的场景中有大量运动和细节时，在期望的保持时间内输出的比特总量对于可用的存储器容量来说可能太大。

在申请人的未决申请EP-3396961中已经解决了这些问题。这里，通过设置长期比特预算和瞬时比特限制来控制比特率。长期比特预算可以基于可用的存储器容量来设置，并且它被用于确定第一允许的比特率。瞬时比特限制可以基于例如可用带宽来设置，并且它被用于确定第二允许的比特率。基于第一允许的比特率和第二允许的比特率控制输出比特率，以便满足长期比特预算、第一允许的比特率和第二允许的比特率。在本申请中，建议可以使用历史数据作为比特率控制器的输入。然而，仍然需要有效且可靠的方式来考虑经验编码数据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制来自视频编码器的输出比特率的方法，该方法使得可以确保符合比特预算。

另一个目的在于提供一种控制视频编码器的输出比特率的方法，该方法使得能够有效利用可用的比特预算，从而可以提供监控的场景中的感兴趣事件的高质量图像，同时也确保在所监控的场景中活动很少的时候，比特率不会不必要地高。

本发明的目的还在于提供一种控制视频编码器的输出比特率的方法，该方法使得可以考虑从视频序列的早期编码中获得的信息。