面向網(wǎng)絡(luò)PVR操作的MPEG-2視頻碼流轉(zhuǎn)碼研究.pdf

1、隨著Internet的蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐漸成為全球最主要的信息交換平臺(tái)。為了充分利用網(wǎng)絡(luò)這一重要的傳輸平臺(tái)，視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)也逐漸發(fā)生變換，由主要面向存儲(chǔ)的MPEG-1，發(fā)展到存儲(chǔ)與傳輸并重的MPEG-2，再到主要面向傳輸?shù)腗PEG-4，而新標(biāo)準(zhǔn)H. 264/AVC更是直接將網(wǎng)絡(luò)抽象層定義為標(biāo)準(zhǔn)的一部分，以適應(yīng)視頻流在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男枨?。隨著Internet的普及和寬帶化趨勢(shì)，高性能寬帶網(wǎng)絡(luò)的建成促進(jìn)高清網(wǎng)絡(luò)電視的發(fā)展。在運(yùn)營(yíng)級(jí)的網(wǎng)絡(luò)

2、電視中，為了保證視頻質(zhì)量與廣播電視網(wǎng)中的數(shù)字電視質(zhì)量一致，直接采用按照數(shù)字電視的編碼標(biāo)準(zhǔn)——MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)編碼的TS流進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。在時(shí)移點(diǎn)播電視播放過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)用戶基于網(wǎng)絡(luò)的個(gè)人錄像機(jī)（PVR Personal Video Recording）業(yè)務(wù)中快速瀏覽節(jié)目流的需求，通過(guò)間隔抽樣源碼流中某些幀，再以源碼流的幀速率重新編碼保留下來(lái)的幀。播放這樣的轉(zhuǎn)碼碼流，從用戶的視覺(jué)角度來(lái)看就實(shí)現(xiàn)了視頻節(jié)目信息的快速播放，這種轉(zhuǎn)碼相當(dāng)于時(shí)間分

3、辨率轉(zhuǎn)碼。 本文首先提出了利用轉(zhuǎn)碼實(shí)現(xiàn)快速播放的框架和實(shí)現(xiàn)流程。直接在變換域(壓縮域或DCT域)實(shí)現(xiàn)格式轉(zhuǎn)碼的快速算法，可以避免計(jì)算瓶頸DCT/IDCT，因此本文對(duì)DCT域下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)碼進(jìn)行了研究。在分析研究原有基于幀圖的幀預(yù)測(cè)方法基礎(chǔ)上，本文提出了基于奇偶拆分場(chǎng)預(yù)測(cè)算法，該算法將宏塊按照奇數(shù)行和偶數(shù)行進(jìn)行拆分，利用不同的轉(zhuǎn)換矩陣與參考?jí)K進(jìn)行矩陣乘加運(yùn)算得出，并結(jié)合9×9區(qū)域進(jìn)一步推導(dǎo)出幀圖半像素場(chǎng)預(yù)測(cè)下的轉(zhuǎn)換矩陣。為提高DCT-M

4、C具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程的運(yùn)算速率，本文綜合利用基于形式逼近和基于宏塊共用信息的DCT-MC快速算法。對(duì)轉(zhuǎn)換矩陣用形式逼近為二進(jìn)制形式，將復(fù)雜的浮點(diǎn)矩陣間的乘加運(yùn)算轉(zhuǎn)化為較為簡(jiǎn)單的整數(shù)平移相加運(yùn)算，并在具體的形成預(yù)測(cè)的運(yùn)算過(guò)程中，通過(guò)合理安排預(yù)測(cè)運(yùn)算步驟充分利用宏塊間共用信息以提高運(yùn)算效率。 在轉(zhuǎn)碼實(shí)現(xiàn)的重編碼過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)估計(jì)的運(yùn)算量是最大的，常常占用整個(gè)編碼運(yùn)算復(fù)雜度的60％～70％。利用合理的算法通過(guò)這些原始碼流解析得到的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)信息

5、重建出目標(biāo)碼流需要的運(yùn)動(dòng)矢量，從而避免計(jì)算復(fù)雜度非常高的全局搜索運(yùn)動(dòng)矢量估計(jì)，提高轉(zhuǎn)碼效率。本文介紹了雙線性插值算法、FDVS算法和ADVS算法?？紤]鄰域內(nèi)宏塊的運(yùn)動(dòng)具有一致性的統(tǒng)計(jì)特性，本文在FDVS算法上進(jìn)行了改進(jìn)，提出了基于宏塊鄰域運(yùn)動(dòng)一致性算法。對(duì)于宏塊的編碼方式本文也提出了快速選擇的算法，該算法以與重疊面積最大的主導(dǎo)宏塊編碼方式一致為基本原則，如果四個(gè)宏塊中至少有一個(gè)采用幀內(nèi)編碼方式，則目標(biāo)宏塊優(yōu)先采用幀內(nèi)編碼方式。在對(duì)圖象質(zhì)