论文部分内容阅读
在各个具体应用环境中,视频数据的压缩、存储、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,在许多应用对用户透明的情况下,需要对这些压缩视频流进行转码处理。压缩视频流转码,就是将一种标准或格式的压缩视频流处理成更适应于某特定应用环境的另一种标准或格式的压缩视频流。本文首先对MPEG 系列视频压缩编码标准的框架结构、数据流格式、编解码过程作了详细的介绍和总结,并分析了MPEG-1 和MPEG-2,MPEG-2 和MPEG-4 标准之间的异同,为下面的转码研究工作奠定了基础。压缩视频流转码主要分为两大类:一类是把编码视频流从适合某一传输环境的压缩格式转换成适合于另一传输环境的压缩格式,称为同类视频转码; 另一类是把压缩视频流从某一种标准转换成另一种标准,称为不同类视频转码。针对同类视频转码,本文主要研究同一种编码标准下的压缩视频流格式转码,包括任意尺寸转码、码率转码,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 时的像素域任意尺寸转码算法,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较大的运算量,而视频质量与进行重新完全运动估计的转码器视频质量相差较小,是转码器中经常采用的方法。另外,DCT 域转码比像素域转码节省了DCT/IDCT 变换对,可以降低运算复杂性,因此文中又论述了DCT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。由于MPEG-4 具有多种优越性能,在网络视频传输、存储和剪辑等许多领域中将得到广泛应用。目前许多视频流都是按照MPEG-2 标准压缩编码的,因而研究开发高效的MPEG-2 到MPEG-4 压缩视频流转码器十分必要。针对不同类视频转码,本文以MPEG 标准间视频流转码为背景,主要研究了MPEG-2 到MPEG-4SP@ML(简单框架主级,Simple Profile@Main Level)的转换编码。文中首先对MPEG-2 和MPEG-4 标准算法的异同作了比较,分析了转码设计中的一些关键问题,由此推出五种像素域和DCT域转码结构,并对五种转码器的性能进行了分析比较。每种转码结构是运算复杂性和视频质量的一种折衷算法,各有优缺点。通过前面转码器结构的研究比较,选用了基于像素域省略运动估计的快速级联转码体系结构作为实验MPEG-2 至MPEG-4 压缩视频流转码器的转码结构。在此转码结构基础上,对转码器中的语义层转换、编码模式复用、运动矢量重用、DCT 系数处理等技术作了深入研究。其中的关键算法包括:运动矢量重用、帧模式转换、混合块处理和DCT 系数映射等。运动矢量重用能