TEncRateCtrl类是码率控制的总类，后续的序列，GOP，帧都是基于该基础

码率控制的总流程为

1、在TEncTop::create中，定义了TEncRateCtrl的码率控制初始化，其中序列级别的码率控制也在TEncRateCtrl::init中

if ( m_RCEnableRateControl )
   {
       // 码率控制器初始化
       m_cRateCtrl.init( m_framesToBeEncoded, m_RCTargetBitrate, m_iFrameRate, m_iGOPSize, m_iSourceWidth, m_iSourceHeight,
           g_uiMaxCUWidth, g_uiMaxCUHeight, m_RCKeepHierarchicalBit, m_RCUseLCUSeparateModel, m_GOPList );
   }

2、在TEncTop::encode中，定义了GOP级别的码率控制

if ( m_RCEnableRateControl )
   {
       m_cRateCtrl.initRCGOP( m_iNumPicRcvd );
   }

3、在TEncGOP::compressGOP，定义了帧级别的码率控制

m_pcRateCtrl->initRCPic( frameLevel );

在CompressSlice中进行CTU级别的码率控制

先开看看成员属性

分别是序列，GOP和帧三个控制类，list<TEncRCPic*> m_listRCPictures中模板是TEncRCPic类，意思是已经编码完的帧放进list中

构造函数和析构函数就是对接下来的三个类进行初始化和销毁

再来看看主要的成员方法：

init函数就是输入cfg文件中的配置

cfg文件中keepHierBits有三种选择，选0 是等比例分配，也就是各帧的比重相同，如果是1就是按比例分类，2是自适应比特分类

KeepHierarchicalBit : 2 # Rate control: 0: equal bit allocation; 1: fixed ratio bit allocation; 2: adaptive ratio bit allocation

接着在

这里是低延时配置下GOPsize=4比重的取值，参考下表

GOPSIZE=4,如果是自适应比特分配，将adaptiveBit置为1，否则是0.

GOPsize=8，随机介入的情况，如果是自适应比特分配，将adaptiveBit置为2，否则是0.

GOPID2level ，根据 GOP中ID确定其分级，HEVC测试序列采用分级算法，这里的分级和后续的CTU层比重计算有关

可以看到GOP大小为4时，GOPlevel最大为3

当GOP大小为8时，GOPlevel最大为4

TEncRateCtrl::init的作用就是先把分级，GOP中不同帧的一些参数先给确定了，然后创建序列的实例，初始化G该视频序列seq中以GOP为单位的各帧的比重，以及各帧的Level，还有帧级的阿尔法和贝塔参数，如果开启了LCU的分割，还初始化LCU的阿尔法和贝塔参数

创建序列级实例，然后把cfg的配置文件参数传给该类，把上面确定的帧分级和GOP中各帧所占比重传给序列级别，初始化各帧的阿尔法和贝塔参数，如果采用了useLCUSeparateModel，这个是指LCU层的lambda算法，还需初始化LCU层的阿尔法和贝塔参数

1428行是采用了目标位饱和法进行速率控制，看到这个才发现看到的很多文献注水有多么严重

#if U0132_TARGET_BITS_SATURATIONBool       m_CpbSaturationEnabled;    // Enable target bits saturation to avoid CPB overflow and underflowInt        m_cpbState;                // CPB State UInt       m_cpbSize;                 // CPB sizeUInt       m_bufferingRate;           // Buffering rate
#endif

#if U0132_TARGET_BITS_SATURATIONm_CpbSaturationEnabled = true;m_cpbSize              = targetBitrate;m_cpbState             = (UInt)(m_cpbSize*0.5f);m_bufferingRate        = (Int)(targetBitrate / frameRate);

把 m_CpbSaturationEnabled由默认false改为true就开启了目标位饱和法进行速率控制算法

缓冲区大小为目标码率，即可以缓冲一秒的图像，初始缓冲区状态为缓冲区的一半，bufferRate就是码率/帧率。

具体算法原理参考

码率控制（五）：流体流量模型 - 掘金 (juejin.cn)https://juejin.cn/post/6956881425610047524

#if U0132_TARGET_BITS_SATURATIONif (m_pcRateCtrl->getCpbSaturationEnabled() && frameLevel != 0){Int estimatedCpbFullness = m_pcRateCtrl->getCpbState() + m_pcRateCtrl->getBufferingRate();
// prevent overflowif (estimatedCpbFullness - estimatedBits > (Int)(m_pcRateCtrl->getCpbSize()*0.9f)){estimatedBits = estimatedCpbFullness - (Int)(m_pcRateCtrl->getCpbSize()*0.9f);}
estimatedCpbFullness -= m_pcRateCtrl->getBufferingRate();// prevent underflow
#if V0078_ADAPTIVE_LOWER_BOUNDif (estimatedCpbFullness - estimatedBits < m_pcRateCtrl->getRCPic()->getLowerBound()){estimatedBits = max(200, estimatedCpbFullness - m_pcRateCtrl->getRCPic()->getLowerBound());}
#elseif (estimatedCpbFullness - estimatedBits < (Int)(m_pcRateCtrl->getCpbSize()*0.1f)){estimatedBits = max(200, estimatedCpbFullness - (Int)(m_pcRateCtrl->getCpbSize()*0.1f));}
#endif
m_pcRateCtrl->getRCPic()->setTargetBits(estimatedBits);}
#endif

updateCpbState函数

编码完一帧后更新缓冲区状态,cpbstate用完判断缓冲区是上溢还是下溢出

#if U0132_TARGET_BITS_SATURATION
Int  TEncRateCtrl::updateCpbState(Int actualBits)
{Int cpbState = 1;m_cpbState -= actualBits;if (m_cpbState < 0){cpbState = -1;}m_cpbState += m_bufferingRate;if (m_cpbState > m_cpbSize){cpbState = 0;}return cpbState;
}

如图所示，我编码了三帧，码率是20000bps,fps =30，bufferRate=666

初始缓冲区大小为10000，第一帧为14432bits，10000+666-14432 =-3766,缓冲区下溢

initRCGOP函数

initRCPIC函数

可以看到在GOP创建时传了seq和该GOP的大小，在pic创建时传入了seq,GOP还有该帧的level。

这里有个注意点，initRCGOP传参numberofpictures并不一定等于GOPsize，经过断点调试后发现，假如我设置只编码三帧，IPPP结构，GOPsize=4，会调用两次initRCGOP函数，第一次numberofpictures=1.为I帧，第二次numberofpictures=2，是剩下的两帧。对于第一帧I帧而言，GOPsize=1，对于2,3帧GOPsize依旧等于4，原因后面讲。

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HEVC码率控制算法1TEncRateCtrl

updateCpbState函数

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