论文部分内容阅读
视频编码技术是多媒体通信中的关键技术之一。本文对视频编码中的若干关键技术进行了研究，主要包括基于MPEG-4FGS的码率分配算法、亚像素插值技术、H.264编码算法的优化和视频点播平台的软件实现。本论文已取得的研究成果包括以下四点：
1.提出了一种基于感兴趣区的MPEG-4FGS增强层码率分配算法。具有细粒度可扩展(FGS)性的压缩码流可在任意位置进行截断，从而能有效地适应网络带宽的变化。同时，FGS中的选择性增强技术可以显著提高视频图像中人眼感兴趣区的主观感受。但是简单的码率平均分配算法会造成相邻图像重建质量的严重波动，而人眼对相邻图像间的质量波动是非常敏感的。因此，如何分配各帧增强层的码率以获得恒定的重建图像质量是一个非常重要的问题。为此，本文针对经过选择性增强后的FGS增强层码流的率失真特性，建立了分段的二阶模型来精确描述实际的增强层率失真曲线。然后基于此分段模型，提出了一种基于感兴趣区的MPEG-4FGS增强层码率分配算法。实验结果表明，与码率平均分配算法相比，该算法可以显著降低相邻图像中感兴趣区的重建质量波动。并且，通过算法复杂度分析可以证明，该算法引入的计算复杂度不会对视频服务器的性能造成很大影响。
2.提出了两种新的亚像素插值滤波器以及一种新的亚像素插值方案。亚像素插值技术用于获得运动补偿预测中所需的上采样图像，对编码效率有重要的影响。本文对AVSM中的亚像素插值技术进行了深入研究，提出了一种新的8抽头插值滤波器和一组对称的3抽头滤波器，分别用于1/2像素和1/4像素的插值过程。在对六种亚像素插值方案的编码效率和软硬件实现复杂度进行了分析和比较后，本文提出了一种新的亚像素插值方案。其中，1/2像素插值采用8抽头滤波器和4抽头滤波器的组合方式，1/4像素插值采用线性插值。实验结果表明，该方案的编码效率和软硬件实现复杂度与H.264中的插值方案基本相当。目前该方案已被AVSM标准正式采纳。
3.实现了基于PC平台的H.264实时视频编码器。H.264的高复杂度对于实时视频编码器的实现构成了巨大挑战。为此，本文首先分析了H.264软件编码器中各功能模块的时间复杂度，然后基于MMX/SSE/SSE2指令集，对H.264编码器中的SAD计算、亚像素插值以及整数变换和量化这三个复杂度较大的功能模块进行了代码级优化。实验结果表明，经过优化后的编码器，对于CIF格式图像，编码帧率可以达到30帧/秒以上，满足实时编码的要求。
4.建立了局域网环境下的视频点播演示平台。视频点播是网络视频流技术最重要的应用之一，而H.264标准也采用了多种有效的机制和工具，为视频流传输提供了有力支持。为此，本文采用Winsock和多线程编程技术实现了一个基于H.264的视频点播演示平台。测试结果表明，在局域网环境下，该平台可同时为30个以上用户提供基本的视频点播服务。