標(biāo)準(zhǔn)間轉(zhuǎn)碼的研究及一個轉(zhuǎn)碼方案的實現(xiàn).pdf

1、在各個具體應(yīng)用環(huán)境中，視頻數(shù)據(jù)的壓縮、存儲、傳輸采用了不同的格式和標(biāo)準(zhǔn)。在數(shù)字視頻信號被不同的標(biāo)準(zhǔn)和格式壓縮編碼后，在許多應(yīng)用對用戶透明的情況下，需要對這些壓縮視頻流進行轉(zhuǎn)碼處理。壓縮視頻流轉(zhuǎn)碼，就是將一種標(biāo)準(zhǔn)或格式的壓縮視頻流處理成更適應(yīng)于某特定應(yīng)用環(huán)境的另一種標(biāo)準(zhǔn)或格式的壓縮視頻流。本文首先對MPEG系列視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)的框架結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流格式、編解碼過程作了詳細的介紹和總結(jié)，并分析了MPEG-1和MPEG-2，MPEG-2和MPEG

2、-4標(biāo)準(zhǔn)之間的異同，為下面的轉(zhuǎn)碼研究工作奠定了基礎(chǔ)。壓縮視頻流轉(zhuǎn)碼主要分為兩大類：一類是把編碼視頻流從適合某一傳輸環(huán)境的壓縮格式轉(zhuǎn)換成適合于另一傳輸環(huán)境的壓縮格式，稱為同類視頻轉(zhuǎn)碼；另一類是把壓縮視頻流從某一種標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換成另一種標(biāo)準(zhǔn)，稱為不同類視頻轉(zhuǎn)碼。針對同類視頻轉(zhuǎn)碼，本文主要研究同一種編碼標(biāo)準(zhǔn)下的壓縮視頻流格式轉(zhuǎn)碼，包括任意尺寸轉(zhuǎn)碼、碼率轉(zhuǎn)碼，以及隔行掃描/逐行掃描變換。提出了變換比例為任意有理數(shù)L/M時的像素域任意尺寸轉(zhuǎn)碼算法，以及

3、針對任意尺寸轉(zhuǎn)碼器的運動矢量重用算法。運動矢量重用算法節(jié)省了較大的運算量，而視頻質(zhì)量與進行重新完全運動估計的轉(zhuǎn)碼器視頻質(zhì)量相差較小，是轉(zhuǎn)碼器中經(jīng)常采用的方法。另外，DCT域轉(zhuǎn)碼比像素域轉(zhuǎn)碼節(jié)省了DCT/IDCT變換對，可以降低運算復(fù)雜性，因此文中又論述了DCT域轉(zhuǎn)碼處理方法，包括DCT域圖像下采樣（主要針對變換比例較簡單的情況）、DCT域反運動補償和DCT域運動補償算法。由于MPEG-4具有多種優(yōu)越性能，在網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸、存儲和剪輯等許多

4、領(lǐng)域中將得到廣泛應(yīng)用。目前許多視頻流都是按照MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼的，因而研究開發(fā)高效的MPEG-2到MPEG-4壓縮視頻流轉(zhuǎn)碼器十分必要。針對不同類視頻轉(zhuǎn)碼，本文以MPEG標(biāo)準(zhǔn)間視頻流轉(zhuǎn)碼為背景，主要研究了MPEG-2到MPEG-4SP@ML（簡單框架主級，SimpleProfile@MainLevel）的轉(zhuǎn)換編碼。文中首先對MPEG-2和MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)算法的異同作了比較，分析了轉(zhuǎn)碼設(shè)計中的一些關(guān)鍵問題，由此推出五種像素域和DCT

5、域轉(zhuǎn)碼結(jié)構(gòu)，并對五種轉(zhuǎn)碼器的性能進行了分析比較。每種轉(zhuǎn)碼結(jié)構(gòu)是運算復(fù)雜性和視頻質(zhì)量的一種折衷算法，各有優(yōu)缺點。通過前面轉(zhuǎn)碼器結(jié)構(gòu)的研究比較，選用了基于像素域省略運動估計的快速級聯(lián)轉(zhuǎn)碼體系結(jié)構(gòu)作為實驗MPEG-2至MPEG-4壓縮視頻流轉(zhuǎn)碼器的轉(zhuǎn)碼結(jié)構(gòu)。在此轉(zhuǎn)碼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，對轉(zhuǎn)碼器中的語義層轉(zhuǎn)換、編碼模式復(fù)用、運動矢量重用、DCT系數(shù)處理等技術(shù)作了深入研究。其中的關(guān)鍵算法包括：運動矢量重用、幀模式轉(zhuǎn)換、混合塊處理和DCT系數(shù)映射等。運動矢