视频流转码及编码器优化.docx

摘要摘要 摘要 摘要 f由于视频图像的数据量非常大，数字视频传输所需的高传输速率和数字视频 存储所需的巨大容量都成为推广应用数字视频通信的最大障碍，这也促使视频压 缩编码的应用日益广泛。基于不同的应用时期和不同的压缩编码技术，由一些国 际组织建立了一系列的国际视频压缩编码标准。 在各个具体应用环境中，视频数据的压缩、存档、传输采用了不同的格式和 标准。在数字视频信号被不同的标准和格式压缩编码后，在许多对用户透明使用 的情况下，需要对这些压缩视频流进行转码处理。脏缩视频流转码，就是将一种 标准和格式的压缩视频流处理成更适应于某特定应用的另一种标准和格式的压 缩视频流。主要可以分为两大类：一类是把编码数据流从适合某一传输环境的压 缩形式转换成适合于另一传输环境的压缩形式，称为同类视频转码；另一类是把 压缩数据流从某一种标准转换成另一种标准，称为不同种类视频转码。 针对第一类转码，本文第二章主要研究同一种编码标准下的压缩数据流格式 转码，包括任意尺寸转码、帧率或场率转码，以及隔行扫描／逐行扫描变换。／提 出了变换比例为任意有理数L／M时的空域任意尺寸转码，以及针对任意尺寸转码 器的运动矢量重用算法。运动矢量重用算法节省了大量的运算量，而视频质量与 进行重新完全运动估值的转码器视频质量相差较小，因而是转码器中经常采用的 方法。另外，压缩域转码，比空域转码节省了DCT／IDCT变换对，可以降低运算 复杂性，因此文中又论述了压缩域转码处理方法，包括DCT域图像下采样(主 要针对变换比例较简单的情况)、DCT域反运动补偿和DCT域运动补偿算法√1 针对第二类转码，本文第三章主要研究MPEG-2到IvIPEG一4压缩视频流转 码。f由于M]PEO一4具有多种优越性能，将会很快在视频传输、存储和剪辑等许多 领域中得到广泛应用，而目前许多视频流都是按照MPEG一2标准压缩编码的。因 而研究开发高效MPEG-2到MPEG-4压缩视频流转码器十分必要。文中首先分析转 码器设计中的一些关键问题，比较两种标准之间的异同点，由此推出五种空域和 压缩域转码器的结构，并对五种转码器的性能进行分析比较，每种转码结构是运 算复杂性和视频质量的一种折衷算法，都各有其优缺点。文中还论述了DCT域 重量化转码器中所需的不匹配宏块的复原算法。大量仿真结果证实，本文提出的． 省略B帧运动补偿转码器是视频质量和运算复杂度的一种较好的折衷算法。j7 为了对MPEO编码器进行性能优化，本文第四章研究DCT和运动估值两大 编码器运算瓶颈的快速算法，并用MM矿和SSE技术进一步加速DCT运算和运动 估值所需的大量SAD运算。(本章提出的快速DCT算法不仅减少了所需乘法的次 数，而且变换后的后置乘法和矩阵转置过程可与量化和扫描相结合，进一步加速 ．————些竺鲨篁丝墼二———=—一整个MPEG编码过程。另外，用删X“和SSE技术实现快速DCT变换，以及快速查 ．————些竺鲨篁丝墼二———=—一 整个MPEG编码过程。另外，用删X“和SSE技术实现快速DCT变换，以及快速查 找表的量化算法也进一步加速了编码过程。对运动估值而言，本文采用了一种时 空相关性快速运动估值算法，该算法由于利用了视频序列中的时空相关性，使运 动估值过程大大加快，而且利用搜索范围和循环次数的自适应调整方法，可以更 有效地搜索运动矢量。凡／ 关键词：视频信号处理，转码，压缩编码，运动补偿，运动估值，MPEG，DCT。 ABS】RACTABSTRACT ABS】RACT ABSTRACT Due to the huge volume of digital video data，the transmission and store of the digital video require very hi曲transmission bandwidth and very huge capacity．These high requirements have become the biggest obstacles to popularize digital video coffmatmication applications．At the same time，these obstacles promote the application of the video compression coding．Based different applications and different compression tools，many intemational video compression standards have been established by the international organizations．