一种H.264JVT-H017码率控制跳帧算法的设计和实现

　　随着HDTV的兴起，H.264这个规范频频出现在我们眼前，HD-DVD和蓝光均计划采用这一标准进行节目制作。而且自2005年下半年以来，无论是NVIDIA还是ATI都把支持H.264硬件解码加速作为自己最值得夸耀的视频技术。H.264到底是何方"神圣"呢?

　　H.264是一种高性能的视频编解码技术。目前国际上制定视频编解码技术的组织有两个，一个是"国际电联(ITU-T)",它制定的标准有H.261、H.263、H.263+等，另一个是"国际标准化组织(ISO)"它制定的标准有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。而H.264则是由两个组织联合组建的联合视频组(JVT)共同制定的新数字视频编码标准，所以它既是ITU-T的H.264,又是ISO/IEC的MPEG-4高级视频编码(Advanced Video Coding,AVC)，而且它将成为MPEG-4标准的第10部分。因此，不论是MPEG-4 AVC、MPEG-4 Part 10,还是ISO/IEC 14496-10,都是指H.264.

　　H.264最大的优势是具有很高的数据压缩比率，在同等图像质量的条件下，H.264的压缩比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5~2倍。举个例子，原始文件的大小如果为88GB,采用MPEG-2压缩标准压缩后变成3.5GB,压缩比为25∶1,而采用H.264压缩标准压缩后变为879MB,从88GB到879MB,H.264的压缩比达到惊人的102∶1!H.264为什么有那么高的压缩比?低码率(Low Bit Rate)起了重要的作用，和MPEG-2和MPEG-4 ASP等压缩技术相比，H.264压缩技术将大大节省用户的下载时间和数据流量收费。尤其值得一提的是，H.264在具有高压缩比的同时还拥有高质量流畅的图像，正因为如此，经过H.264压缩的视频数据，在网络传输过程中所需要的带宽更少，也更加经济。

　　1 JVT-H017码率控制算法

　　JVT-H017码率控制策略包含3个层次：GOP层、帧层和基本单元层。其中基本单元层指的是同一帧中一组连续的宏块，每个基本单元层至少包含一个宏块。

　　1.1 GOP层码率控制

　　GOP(Group of Pictures)策略影响编码质量：所谓GOP,意思是画面组，一个GOP就是一组连续的画面。MPEG编码将画面(即帧)分为I、P、B三种，I是内部编码帧，P是前向预测帧，B是双向内插帧。简单地讲，I帧是一个完整的画面，而P帧和B帧记录的是相对于I帧的变化。没有I帧，P帧和B帧就无法解码，这就是MPEG格式难以精确剪辑的原因，也是我们之所以要微调头和尾的原因。

　　GOP层码率控制主要任务是计算当前GOP 中剩余图像帧的比特数，初始化即时解码刷新(IDR)和第一个存储帧的量化参数。当第i个GOP的第j帧被编码时，当前GOP中剩余帧的比特数计算如下：

　　1.2 帧层码率控制

　　帧层的码率控制包括编码前和编码后两个阶段。

　　1.2.1 编码前阶段

　　编码阶段是计算每一帧的量化参数。对于存储帧和非存储帧，方法是不一样的。本文介绍的是只有存储帧的情况。这一过程分两个步骤完成：