基于统计建模的VVC快速码率估计算法

作     者：祁伟 殷海兵 王鸿奎 黄晓峰 牛伟宏 QI Wei;YIN Haibing;WANG Hongkui;HUANG Xiaofeng;NIU Weihong

作者机构：杭州电子科技大学通信工程学院浙江杭州310018 

出 版 物：《电信科学》 (Telecommunications Science)

年 卷 期：2022年第38卷第12期

页      面：35-45页

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081001[工学-通信与信息系统] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(No.61972123,No.62031009) 浙江省尖兵研发攻关计划项目(No.2022C01068) 

主　　题：码率预估 通用视频编码 率失真优化 回归训练 

摘      要：为降低新一代通用视频编码(versatile video coding,VVC)标准率失真优化过程的编码复杂度,提出一种基于统计建模的快速码率估计算法。首先,算法充分考虑依赖性量化(dependent quantization,DQ)的量化行为和熵编码中的上下文依赖,提出可以准确刻画编码过程中上下文状态迁移的码率特征,初步预估变换单元(transform unit,TU)中部分语法元素的码率;其次,基于系数分布特性,定义系数混乱度特征和稀疏度特征来区分系数分布差异带来的码率影响,并构建TU级码率模型;最后,算法根据码率构成特性将大尺寸TU和小尺寸TU分开建模实现更精准的码率预估。通过统计方式对大量样本进行回归训练,得到最终的线性码率模型,并应用于VVC的模式决策中。实验结果表明,所提出算法在随机访问(random access,RA)配置下,可以实现16.289%的复杂度降低,而码率变化率(Bjontegaard delta bit rate,BD-BR)仅增加1.567%。