视频转码技术研究

[摘要]: 随着多媒体通信的广泛应用和视频编码技术的飞速发展，针对不同的数字视频应用涌现了许多视频编码标准，例如: MPEG-2用于高质量的视频应用，例如数字广播视频编码标准；用于低比特率视频通信的H.263视频编码标准和用于流媒体和多媒体交互式应用程序的MPEG-4视频编码标准. 多种视频编码标准的广泛应用使得对不同视频之间的格式转换的需求不断出现. 视频代码转换器可以满足上述要求，并将一种压缩格式的视频流转换为另一种压缩格式，例如不同的比特率，不同的分辨率和不同的语法格式. 视频代码转换技术使异构网络和不同终端设备之间的视频代码转换和处理成为可能. 视频转码技术研究的关键是利用输入压缩视频流中的编码信息和统计特性来加速和优化转码过程，从而在不同的转码应用环境和约束条件下实现最佳的质量和复杂度折扣. 本文首先回顾了现有的视频转码结构和主要技术. 然后，根据不同视频编码标准之间转码的特点和要求，提出了一些改进的算法，主要针对宏块编码模式选择视频转码技术，量化参数映射，转码质量和比特率控制. 本文首先针对转码中的块内宏块模式选择提出了两种有效的算法. 该算法基于对图像进行DCT变换后的系数对宏块纹理的分析和分类，以及基于最佳帧内预测模式的统计信息.

与使用H.264帧内模式快速选择的-编码器级联结构相比，该算法有效地减少了帧内宏块模式选择的计算量，并保持了可接受的图像质量. 对于转码中帧间宏块的模式选择，本文提出了一种针对实时转码应用的直接映射转码模式，以及两种分别使用“自上而下”和“自下而上”模式选择策略的方法. 宏块分区模式选择算法. 首先提出了“自上而下”和“自下而上”的宏块分区模式选择算法，作为编码器的快速算法. 在转码中，本文利用输入码流的信息来改进这两种算法，从而有效地优化了转码中宏块间模式的选择. 与全模式搜索中的-编码器级联代码转换器相比，“自上而下”和“自下而上”的宏块分区模式选择算法可以很好地保持图像质量，并大大降低了代码转换的复杂度. 直接映射转码方法可以在不显着降低的情况下更好地提高转码速度并保持主观质量. 接下来，本文提出了一个初步但有效的代码转换率失真模型. 该模型还用于指导代码转换器的质量控制策略的设计. 针对具有不同质量和比特率要求的典型视频转码应用，本文提出了基于量化参数映射的三种质量控制策略. 最后视频转码技术，在多处理器系统和相应的并行转码结构下，结合上述量化参数映射策略和码率控制方法，提出了一种自适应质量码率联合控制方案，以满足不同转码应用的需求.

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