ویدئوی دیجیتال در سالهای اخیر کاربردهای زیادی پیدا کرده است. در بسیاری از کاربردها نیاز به انتقال ویدئو از طریق یک کانال مخابراتی می باشد. انتقال ویدئوی دیجیتال از یک منبع به مقصد نیازمند اعمال زنجیره ای از فرآیندهاست. مهمترین قسمت های این زنجیره پردازش های مربوط به کدگذاری (encoding) و کدگشایی (decoding) می باشد، بطوریکه حجم داده های ویدئویی متناسب با پهنای باند کانال مخابراتی کاهش داده شده و پس از انتقال، قابل نمایش شود. فرآیند فشرده سازی ویدئو نیازمند مشخص کردن پارامترها و متغیرهای زیادی است که تعیین این متغیرها خارج از محدوده استاندارد می باشد. یکی از پارامترهای مهم در فرآیند فشرده سازی ویدئو نرخ بیت ویدئوی فشرده شده است که توسط یک الگوریتم کنترل نرخ بیت تعیین می شود. یک الگوریتم کنترل نرخ بیت(rca) می تواند تأثیر قابل توجهی بر کیفیت خدمت (quality of service) و میزان بهره وری از منابع مهم مثل پهنای باند، زمان، و قدرت پردازش داشته باشد. الگوریتم های کنترل نرخ بیت عمدتاً بر پایه نرخ بیت ثابت یا کیفیت ثابت می باشند. نرخ بیت ثابت مستلزم کیفیت متغیر و کیفیت ثابت مستلزم نرخ بیت متغیر می باشد. اگر چه حالت های میانی نیز وجود دارد که در آن سعی می شود نرخ بیت و کیفیت با هم در حد امکان ثابت نگه داشته شود. این الگوریتم ها در این تحقیق الگوریتم های با نرخ بیت متغیر نامیده شده اند. از میان روش های مطالعه شده برای کنترل نرخ بیت متغیر، روش های کنترل فازی کارایی خوبی را از جهت برآورده سازی شرایط عملی مطلوب و کیفیت ویدئوی فشرده شده نشان داده اند. این پایان نامه، به اصلاح و طراحی مجدد یکی از بهترین الگوریتم های کنترل نرخ بیت فازی ارائه شده با استفاده از سیستم های عصبی- فازی تطبیقی (anfis) پرداخته است. همچنین در این پایان نامه یک الگوریتم اختصاص بیت ویژه فازی ارائه شده است که قابل استفاده در اکثر الگوریتم های کنترل نرخ بیت متغیر می باشد. الگوریتم های جدید طراحی شده در این تحقیق، نتایج بسیار خوب با پیچیدگی کم محاسباتی نشان می دهند.

ویدئوی دیجیتال در سال های اخیر کاربردهای زیادی پیدا کرده است. در بسیاری از این کاربردها نیاز به فشرده¬سازی و انتقال ویدئو می¬باشد. برای فشرده سازی و کد کردن ویدئو، استانداردهای زیادی وجود دارد که جدیدترین استاندارد رایجh.264/avc می باشد. فرآیند کنترل نرخ بیت، یکی از مهمترین قسمت ها در الگوریتم فشرده سازی می باشد که در استاندارد تعریف نمی شود و کاربر متناسب با نیاز خود آن را طراحی می کند. کنترل نرخ بیت تاثیر بسزایی در کارایی کل سیستم، اعم از کیفیت ویدئو، استفاده از منابع مثل پهنای باند انتقال، زمان و قدرت پردازش دارد. الگوریتم¬های کنترل نرخ بیت (rca)، عموماَ بر پایه¬ی نرخ بیت ثابت یا کوانتیزاسیون ثابت می باشند. الگوریتم هایی که بر پایه ی نرخ بیت ثابت هستند، مستلزم کیفیت متغیر و الگوریتم هایی که بر پایه ی کوانتیزاسیون ثابت هستند، مستلزم نرخ بیت متغیر می باشند. حالت های میانی نیز وجود دارد که در آن سعی می شود نرخ بیت و کیفیت، همزمان در حد امکان ثابت نگه داشته شود. این الگوریتم ها تحت عنوان الگوریتم های با نرخ بیت متغیر شناخته می شوند. الگوریتم های با نرخ بیت متغیر از نظر کیفیت دیداری عملکرد بهتری نسبت به نرخ بیت ثابت دارند. اگرچه کیفیت دیداری ویدئو بستگی به خواص سیستم بینایی انسان (hvs) دارد، در طراحی rca با نرخ بیت متغیر از ویژگی های سیستم بینایی انسان، مستقیماً استفاده نشده است. در این تحقیق، هدف، طراحی کنترل کننده ی نرخ بیت ویدئوی h.264 برای کاربردهای با نرخ بیت متغیر با استفاده از ویژگی های سیستم بینایی انسان می باشد. در راستای رسیدن به این هدف، ابتدا الگوریتمی طراحی نمودیم که از دو بخش اصلی، کنترل کننده ی نرخ بیت فازی و کنترل-کننده ی کیفیت ادراکی تشکیل شده است. کنترل کننده ی نرخ بیت فازی با در نظر گرفتن محدودیت بافر، کنترل را در سطح فریم انجام می دهد و کنترل کننده ی کیفیت ادراکی با بهره گیری از ویژگی های سیستم بینایی انسان سبب افزایش کیفیت دیداری ویدئوی کد شده می شود. در ادامه الگوریتم دیگری پیشنهاد کردیم که در آن کنترل کننده ی کیفیت ادراکی با استفاده از منطق فازی، طراحی شده است. الگوریتم های پیشنهادی در این تحقیق روی نرم افزار مرجع h.264 jm پیاده سازی شده و کارایی آنها ارزیابی شده است. نتایج ارزیابی کارایی بالایی را برای این الگوریتم ها از جهت کنترل نرخ بیت و همچنین کیفیت ادراکی ویدئوهای کد شده نشان می دهد.

امروزه تکنولوژی های جدید ویدئوی دیجیتال هم چون تلوزیون های سه بعدی (3dtv)، ویدئوهای نقطه دید آزاد (fvv) ، ضبط ویدئوهای شخصی سه بعدی و ویدئوکنفرانس سه بعدی رو به گسترش است. هدف استاندارد فشرده سازی ویدئو چندنما (mvc) ، افزایش فشرده سازی و کیفیت ویدئو برای تعداد دلخواهی نما، با کاهش افزونگی های موجود بین نماها می باشد. از آنجا که کانال های مخابراتی دارای پهنای باند محدود می باشند، برای انتقال ویدئو با بهترین کیفیت ممکن و استفاده بهینه از پهنای باند کانال با کمترین تأخیر، یک الگوریتم کنترل نرخ بیت مناسب، در کدگذار mvc نیاز است. الگوریتم کنترل نرخ بیت خارج از محدوده استاندارد است و کاربران می توانند الگوریتم هایی متناسب با کاربرد خود طراحی و استفاده کنند. هدف این تحقیق طراحی یک الگوریتم کنترل نرخ بیت برای کاربردهای بلادرنگ نرخ بیت متغیر(vbr) ویدئو چندنمای معرفی شده در استاندارد h.264/avc می باشد. در vbr، مقادیر متوسط بلند مدت برای نرخ بیت تعریف می شود. هدف vbr، حداقل کردن تغییرات کیفیت است در حالی که نرخ بیت می تواند متناسب با محدودیت بافر، تغییراتی داشته باشد. در اکثر کاربردهای ویدئو چندنما، الگوریتم های کنترل نرخ بیت vbr کارایی بهتری دارند. در این پایان نامه ابتدا یک الگوریتم کنترل نرخ بیت vbr بر مبنای جدول مراجعه طراحی و پیاده سازی شده است. سپس یک کنترلر نرخ بیت فازی بر اساس الگوریتم مبتنی بر جدول مراجعه ارائه شده است. نتایج پیاده سازی حاصل، نشان می دهد الگوریتم های پیشنهادی، ضمن پیچیدگی کم محاسباتی، کارایی بالایی از جهت کنترل نرخ بیت با محدودیت بافر دارند.