码率控制程序

1、#i nclude #in clude #in elude #i nclude global.h#in clude ratectl.hcon st double THETA=1.3636;/yyn注：在帧层码率控制前编码阶段计算P帧复杂度时用的常数。const int Switch=0;int Ip rev_bits=O;int Pp rev_bits=0;/* rate con trol variables */int Xp, Xb; /分别为P图像和B图像的图像复杂度（定义为图像编码比特数与图像所 有基本单元平均量化参数之积）？ ？static int R,T_field;static i

2、nt Np, Nb, bits_to pfield, Q;long T,T1;/HRD con siderationlong UpperBoun d1, UpperBoun d2, LowerB ound;double In itialDelayOffset;con st double OMEGA=0.9;/yyn注：HRD的上限计算式中的常数匸,JVT-H017式double Wp,Wb;/分别为P图像和B图像的平均图像复杂度（定义为图像编码比特数与图像所有基本单元平均量化参数之积）int Total PF rame;int DuantQp;int P Dua ntQp;FILE *BitR

3、ate;double DeltaP; /yyn注：基本单元层码率控制量化参数调整时使用的,N m bunit bit_rate;/yyn 注: bit_rate 信道带宽frame_rate = (float)(img-framerate *(i npu t-successive_Bframe + 1) / (float) (input-jumpd +1);PreviousBit_Rate=bit_rate;计算一帧中MB总数/yyn注：图像中当前帧的/*co mpute the total nu mber of MBs in a frame*/img-Frame_Total_Number_M

4、B=img-height*img-width/256;宏块总数=图像的高x图像的宽/256/yyn注：如果输入文件的基if(inpu t-basic un itimg-Frame_Total_Number_MB)inp ut-basic un it=img-Frame_Total_Number_MB;本单元数 帧中宏块总数，则令基本单元数=帧中宏块总数if(inpu t-basic un itFrame_Total_Number_MB)TotalNumberofBasicUnit=img-Frame_Total_Number_MB/input-basicunit;/yyn 注:女0.N m b

5、picN unit = NN m bunit果输入文件的基本单元数 basicunitFrame_Total_Number_MB) MINV ALUE=8.0;MINV ALUE=4.0;/* MINV ALUE 是什么意思？ ？/*i nitialize the parameters of fluid flow traffic model*/流量往返模型的初始化参数BufferSize=bit_rate* 2.56;/G012 里为 2 /yyn 注：缓冲器容量=比特率 *2.56CurrentBufferFullness=0;/yyn注：当前缓冲器充盈度 =0。此时初始化GOPTarget

6、BufferLevel=CurrentBufferFullness;/yyn 注：GOP 目标缓冲级=当前缓冲器充盈度。/*HRD con sideratio n*/Ini tialDelayOffset=BufferSize*0.8;/yyn注：初始化延迟偏移=缓冲容量*80%/* yyn注：窗口尺寸用于在帧层码率控制后/* yyn注：GOP层剩余比特数。不知道这样/*i nitialize the p revious wi ndow size*/编码阶段时更新 MAD的系数和R-D参数。m_win dowSize=0;MADm_wi ndowSize=0;img-NumberofCoded

7、BFrame=0;img-NumberofCoded PF rame=0; img-NumberofGO P=0;/*rema ining # of bits in GOP */理解对不对，待定？R = 0;/yyn注：如果连续 B帧0,即有B帧时/*c on trol p arameter */if（inpu t-successive_Bframe0）GAMMAP=0.25;/* yyn注：在帧层码率控制微观控制时，为了减小实际缓冲充盈度与目标缓存等级之间的差值，所使用的一个调整系数，没有B帧时为0.75,有B帧u (n i i)时为0.25。 JVT-G012文档的式（16）f(ni,j)

8、= F ,j + 丫(TbI (ni,j)- Bc(ni,j)F r中的YBETA P=0.9;/yyn注：计算目标比特数时的加权模型的系数。即JVT-G012文档B帧时为0.5,有B的式（19） If（n i，j）=卩？ f（n i，j）+ L -卩）？ f（n i，j）中的 F ,在没有 帧时为0.9。 else 为了减小实际缓冲B帧时为0.75，有GAMMAP= 0.5;/G012里为0.75 在帧层码率控制微观控制时,充盈度与目标缓存等级之间的差值，所使用的一个调整系数，没有 时为0.25。BETA P=0.5;/yyn注：计算目标比特数时的加权模型的系数。即JVT-G012文档的式（

9、19） If（，）=B? f （n中的卩，在没有B帧时为0.5,帧时为0.9。/*quadratic rate-distorti on Ti=X1xMAD1/Qi+X2xMAD2/Qi 化级别，MADi当前第i帧图像的MAD值。PP reHeader=0;model*/2 Ti用来编码当前第/yyn 注：二次i帧图像的比特数，率失真模型。Qi当前第i帧的量/yyn注：二次率失真模型系数Pm _X1=bit_rate*1.0;Pm _X2=0.0;/* lin ear p redict ion model for P pi cture*/PMADPictureC1=1.0;/yyn注：P图像的M

10、AD线性预测模型系数为1和0a1和a2,初始值PMADP ictureC2=0.0;for(i=0;i=9) DDqua nt=1;elseDDqua nt=2;MBP erRow=i np ut-img_width/16;/yyn注：宏块的列数=图像的宽度/16/*ada ptive field/frame codi ng*/img-FieldControl=0;/与 G012 比少 img-UpdateTimes=0 ;RC_MAX_QUANT = 51;/ cli ppingRC_MIN_QUANT = 0;/cli pping/yyn注：最大的量化参数 =51，最小=0/*comput

11、e the initial QP*/yyn 注：属于 帧层码率控制bpp = 1.0*bit_rate /(frame_rate*img-width*img-height); /* yyn 注：bpp 每像素比特数.1 .0 Xu (n(o,o)bpp= 帧率X宽X高if (img-width = 176)/yyn 注： QCIF 图像L1 = 0.1;L2 = 0.3;L3 = 0.6;else if (img-width = 352) L1 = 0.2;L2 = 0.6;L3 = 1.2;elseL1 = 0.6;L2 = 1.4;L3 = 2.4;/yyn注：CIF图像/yyn 注：其他

12、类型的图像if (input-SeinitialQP=0)if(bpp= L1)qp = 35;else if(bpp=L2) qp = 25;else if(bppSeinitialQP = qp;/yyn 注：序列的初始量化参数。/*/ /*/ / Initiate one GOPvoid rc_init_GOP(int np, int nb) Boolean Overum=FALSE;int OverBits;int OverDuantQp;int AllocatedBits;int GOPDquant;/yyn 注： GOP 量化步长/*check if the last GOP ov

13、er uses its budget. If yes, the in itial QP of the I frame in the coming GOP will be in creased.*/if(R0)/yyn注：剩余比特数IFLAG=1;/*Co mp ute In itialQ p for each GOP*/Tota IPF rame=np;/yyn注：如果是第一个 GOP则进行初始化img-NumberofGO P+;if(img-NumberofG OP=1)MyI nitialQ p=i npu t-Sei ni tialQ P;P reviousQ p2=M yin iti

14、alQ p-1; /rece nt cha nge -0;QP LastGO P=Myl ni tialQ p;else/*ada ptive field/frame codi ng*/if(i np ut- Piel nterlace=ADA PTIVE_CODING) |(i npu t-MbI nterlace)if (img-FieldFrame = 1)img-TotalQ pforPP icture += FrameQ PBuffer; QP Last PF rame = FrameQ PBuffer;elseimg-TotalQ pforPP icture += FieldQ P

15、Buffer; QP Last PF rame = FieldQ PBuffer;/yyn注：否则进行自适应帧/场编码/yyn注：帧/yyn注：场/*compute the average QP of P frames in the previous GOP*/ /yyn 注：以下对应为 GOP 初始量化参数的计算 ，JVT-G012 中的式 (7)CC _ Sum PQP彳 8 T r ( n i- 1, N gop ) N gopst =-Tr(n i,0) 百,其中sum为前面GOP的所有量化参数的总和，Ngo p=np+n b+1P AverageQ p=(i nt)(1.0*img-

16、TotalQ pforPP icture/img-NumberofP Picture+0.5); 式(7)中的第一项GOP Dqua nt=(i nt)(0.5+1.0*( np+n b+1)/15);if(GOP Dqua nt2)GOP Dqua nt=2;/yyn 注:/yyn注：式（7）中的最后一项P AverageQ p-=G OP Dqua nt;if (P AverageQ p (QP Last PF rame - 2)围大于2，则减减，之后调整量化参数P AverageQ p-;P AverageQ p = MAX(Q PLastGO P-2,P AverageQ p);P A

17、verageQ p = MIN(Q PLastGO P+2, P AverageQ p);P AverageQ p = MIN(RC_MAX_QUANT, PAverageQ p);P AverageQ p = MAX(RC_MIN_QUANT, PAverageQ p);/yyn注：如果P帧的平均量化参数变化范MyI ni tialQ p=P AverageQ p; QP LastG OP = Myl nitialQ p;Pm_Qp=P AverageQ p;P AveFrameQ P=P AverageQ p;PreviousQ p1=P reviousQ p2;P reviousQ p2

18、=M yin itialQ p-1;img-TotalQ pforPP icture=0; img-Numberof PP icture=0; NumberofBFrames=0;/*/*/void rc_init_pi ct(i nt field pic,i nt top field,i nt targetco mpu tati on)int i;/*compute the total nu mber of basic un its in a frame*/ if(inpu t-Mb In terlace)TotalNumberofBasic Un it=img-Frame_Total_Nu

19、mber_MB/img-BasicU nit;/yyn注：计算基本单元数N . m b picN u n i= NN m b u nit,img-BasicUnit为一个基本单元中宏块数img-NumberofCodedMacroBlocks=0;/*Normally, the ban dwith for the VBR case is estimated bya con gesti on con trol algorithm. A ban dwidth curve can be p redefi ned if we only want to test the prop osed algori

20、thm*/if(inpu t-cha nn el_t yp e=1)if(img-NumberofCoded PF rame=58)bit_rate *=1.5;/yyn 注：信道带宽else if(img-NumberofCoded PF rame=59)P reviousBit_Rate=bit_rate;/yyn注：VBR信道/*p redefi ne a target buffer level for each frame*/if(field pic|t op field)&targetco mpu tati on)switch (img-t ype)case P_SLICE:/*Si

21、nce the available ban dwidth may vary at any time, the total nu mber of bits is up dated picture by p icture*/if(PreviousBit_Rate!=bit_rate)/yyn 注：可变信道的比特率(带宽)R +=(int) floor(bit_rate-PreviousBit_Rate)*(Np+Nb)/frame_rate+0.5);/yyn 注：剩余比特数更新,（带宽-生成比特数）R = R +X(N p+ N b)帧率/* P redefi ne the target buf

22、fer level for each p icture.frame layer rate con trol*/if(img-BasicUnit=img-Frame_Total_Number_MB)/yyn 注：如果输入的图像的一个基本单元=所有MB数，即一个基本单元为一帧，则进行帧层码率控制if(img-Numberof PPictu re=1)TargetBufferLevel=Curre ntBufferFull ness;Delta P=(Curre ntBufferFull ness-G OP TargetBufferLevel)/(Total PFrame-1);TargetBuff

23、erLevel -=Delta P;else if(img-Numberof PPictu re1)TargetBufferLevel -=Delta P;/*basic unit layer rate control*/yyn注：否则进行基本单元层码率控制else if(img-NumberofCoded PF rame0)/*ada ptive frame/filed codi ng*/if(i np ut- Piel nterlace=ADA PTIVE_CODING)|(i np ut-Mbl nterlace)&(img-FieldCo ntrol=1)for(i=0;iTotalN

24、umberofBasic Un it;i+)FCB UPF MADi=FCBUCFMADi;elsefor(i=0;iNumberofG OP=1)if(img-NumberofP Pictu re=1)TargetBufferLevel=Curre ntBufferFull ness;Delta P=(Curre ntBufferFull ness-G OP TargetBufferLevel)/(Total PF rame-1); TargetBufferLevel -=Delta P;else if(img-NumberofP Pictu re1) TargetBufferLevel -

25、=Delta P;else if(img-NumberofG OP 1)if(img-NumberofP Picture=0)TargetBufferLevel=Curre ntBufferFull ness;Delta P=(Curre ntBufferFull ness-G OP TargetBufferLevel)/Tota IPF rame;TargetBufferLevel -=Delta P;else if(img-NumberofP Picture。)TargetBufferLevel -=Delta P;if(img-NumberofCodedPFrame=1) /yyn 注：

26、计算 P 帧平均复杂度 AWp=Wp; /yyn注：初始化：P帧的平均复杂度=P帧复杂度 if(img-NumberofCoded PF rameNumberofCoded PF rame1)/yyn注：如果已编码 P帧数大于1且小于8AWp=Wp*(img-NumberofCoded PFrame-1)/img-NumberofCoded PF rame+ AWp/img-NumberofCoded PF rame;else if(img-NumberofCoded PF rame1) AWp=Wp/8+7*AWp/8;P帧平均为 JVT-G012 中的（式 14 ）/yyn注：帧层码率控制

27、计算 P帧量化参数过程中，计算目标缓存等级时式子里的 复杂度，复杂度的计算公式对应W p(n i j)7 XW p( n i j JW p(ni,j)=p(8 i,j)+ p(i,j-1)计算B帧的平均复杂度注：非参考帧数大于 0,即有非参考帧/compute the average compi exity of B frames if(inpu t-successive_Bframe0)/yyn时，则计算目标缓冲等级/co mpute the target buffer level上 式 为 JVT-G012 中 的 （式 13）TargetBufferLevel +=(AWp*(i npu

28、 t-successive_Bframe+1)*bit_rate /(frame_rate*(AWp+AWb*i np ut-successive_Bframe)-bit_rate/frame_rate); /yyn 注Tbl(ni”=TblTN+F：X：；n：L；【；：昭rTbl (n i 2)其中 Tbl (n i,j+1)-Tbl (n i,j)- N 1, successive_Bframe 对应为 JVT-G012 (式 13)中的Lbreak;case B SLICE:/* up date the total nu mber of bits if the ban dwidth is

29、 cha nged*/if(PreviousBit_Rate!=bit_rate)/yyn 注：如果是可变信道R +=(i nt) floor(bit_rate-PreviousBit_Rate)*(N p+Nb)/frame_rate+0.5);if(img-NumberofCoded PF rame=1) &(img-NumberofCodedBFrame=1)AWp=Wp;AWb=Wb;else if(img-NumberofCodedBFrame1)/compute the average weight if(img-NumberofCodedBFrameNumberofCodedBF

30、rame-1)/img-NumberofCodedBFrame+ AWb/img-NumberofCodedBFrame;elseAWb=Wb/8+7*AWb/8;/yyn注：平均加权复杂度，对应为JVT-G012中的(式14)W b(n i,j)7 ； W b(n i,j- 1 )W b(n i, j)= 8+break;/*Compute the target bit for each frame*/if(img-type=P_SLICE)/yyn注：如果输入的图像类型为/*frame layer rate con trol*/if(img-Basic Un it=img-Frame_To

31、tal_Number_MB) 宏块总数，则进行帧层码率控制if(img-NumberofCoded PF rame0)/yyn注：如果基本单元数T = (lo ng) floor(Wp*R/(N p*Wp+Nb*Wb) + 0.5);/yyn注：对应为JVT-G012 中的(式 18)W p( n i i- 1 ) T r (n i i)T( n ij)=并 W p(n i,j- 1)N p ,r(j- 1 )+ W b(n i,j- JN (j-1 )+ ( 1T (门 j考虑剩余比特数时的目标比特数。T即为等号左边项。T1=(long)floor(bit_rate/frame_rate-G

32、AMMA P*(Curre ntBuferFull ness-TargetBuferLevel)+0.5);T1=MAX(0,T1);/yyn注：对应为JVT-G012中的（式16）u ( n i j)f (ni,j)= + 丫(TbI (ni,j)- Bc(ni,j)F r变量GAMMAP=卩，初始值上面已经定义。 T1即为等号左边项。T = (lo ng)(floor(BETA P*T+(1.0-BETA P)*T1+0.5);/yyn注：对应为JVT-G012中的（式19)f ( n i , j )= R? T( n i , j)+( 1 - R )? T( n i , j)I 苴中BE

33、TAP= R，初始值上面已经定义。T即为等号左边项，即目标比特数。P帧量化参数过程中的目标比特分配。/yyn注：以上为帧层码率控制时计算/*basic un it layer rate con trol*/else /yyn注：否则进行基本单元层码率控制，以下同上面类似，计算目标比特 数的过程。if(img-NumberofGO P=1) &(img-NumberofCoded PF rame0)T = (int) floor(Wp*R/(N p*Wp+Nb*Wb) + 0.5);(int)T1=floor(bit_rate/frame_rate-GAMMA P*(Curre ntBuferF

34、ull ness-TargetBuferLevel)+0.5); T1=MAX(0,T1);T = (i nt)(floor(BETA P*T+(1.0-BETA P)*T1+0.5);else if(img-NumberofGO P1)T = (lo ng) floor(Wp*R/(N p*Wp+Nb*Wb) + 0.5);(long)T1=floor(bit_rate/frame_rate-GAMMA P*(Curre ntBuferFull ness-TargetBuferLevel)+0.5);T1 = MAX(0,T1);T = (lo ng)(floor(BETA P*T+(1.0

35、-BETA P)*T1+0.5);Preserve some bits for smoothi ng*/ /yyn 注：为了图像平滑预留的比特数。 /yynT=(long)(1.0-0.0*input-successive_Bframe)*T);/*HRD consideration*/ /yyn 注：虚拟参考解码器调整。 T = MAX(T, (long) LowerBound);T = MIN(T, (long) UpperBound2);if(topfield)|(fieldpic&(input-PicInterlace=ADAPTIVE_CODING)|(input-MbInterla

36、ce)T_field=T;注： ADAPTIVE_CODING 为自适应编码。 if(fieldpic|topfield)/*frame layer rate control*/ img-NumberofHeaderBits=0; img-NumberofTextureBits=0;/*basic unit layer rate control*/ if(img-BasicUnitFrame_Total_Number_MB) TotalFrameQP=0; img-NumberofBasicUnitHeaderBits=0; img-NumberofBasicUnitTextureBits=0

37、; img-TotalMADBasicUnit=0; if(img-FieldControl=0)NumberofBasicUnit=TotalNumberofBasicUnit; elseNumberofBasicUnit=TotalNumberofBasicUnit/2;if(img-type=P_SLICE)&(img-BasicUnitFrame_Total_Number_MB) &(img-FieldControl=1)/*top filed at basic unit layer rate control*/if(topfield)bits_topfield=0;T=(long)(

38、T_field*0.6);/*bottom filed at basic unit layer rate control*/else/yyn 注：基本单元层码控顶场/yyn 注：基本单元层码控底场T=T_field-bits_topfield;img-NumberofBasicUnitHeaderBits=0;img-NumberofBasicUnitTextureBits=0;img-TotalMADBasicUnit=0;NumberofBasicUnit=TotalNumberofBasicUnit/2;/*/calculate MAD for the current macrobloc

39、k double calc_MAD()int k,l;int s = 0;double MAD;/*/yyn 注：为当前宏块计算 MADfor (k = 0; k 16; k+)for (l = 0; l BasicU nit=img-Frame_Total_Number_MB)X = (int) floor(nbits*m_Qc+ 0.5);/yyn 注：floor()为取整函数。X 复杂度，等于生成的比特数X量化参数/*basic unit layer rate con trol*/ elseif(img-ty pe=P_SLICE)if(img-IFLAG=0) &(img-FieldC

40、o ntrol=1)|(img-FieldCo ntrol=0)Avem_Qc=TotalFrameQ P/TotalNumberofBasic Unit;X=(i nt)floor( nbits*Avem_Qc+0.5);else if(img-ty pe=B_SLICE)X = (int) floor( nbits*m_Qc+ 0.5);switch (img-t ype)case P_SLICE:/*filed codi ng*/if(img-IFLAG=0) &(img-FieldCo ntrol=1) |(img-FieldCo ntrol=0)Xp = X;Np-；Wp=X p;Pm_Hp=img-NumberofHeaderBits; img-NumberofCoded PF rame+; img-NumberofP Pi cture+;else if(img-IFLAG!=0) &(img-FieldCo ntrol=1) img-IFLAG=0;break;case