視頻編碼中若干關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、視頻編碼技術(shù)是多媒體通信中的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文對視頻編碼中的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，主要包括基于MPEG-4FGS的碼率分配算法、亞像素插值技術(shù)、H.264編碼算法的優(yōu)化和視頻點(diǎn)播平臺的軟件實(shí)現(xiàn)。本論文已取得的研究成果包括以下四點(diǎn)： 1.提出了一種基于感興趣區(qū)的MPEG-4FGS增強(qiáng)層碼率分配算法。具有細(xì)粒度可擴(kuò)展(FGS)性的壓縮碼流可在任意位置進(jìn)行截?cái)?，從而能有效地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬的變化。同時(shí)，F(xiàn)GS中的選擇性增強(qiáng)技術(shù)可以顯著提

2、高視頻圖像中人眼感興趣區(qū)的主觀感受。但是簡單的碼率平均分配算法會造成相鄰圖像重建質(zhì)量的嚴(yán)重波動，而人眼對相鄰圖像間的質(zhì)量波動是非常敏感的。因此，如何分配各幀增強(qiáng)層的碼率以獲得恒定的重建圖像質(zhì)量是一個(gè)非常重要的問題。為此，本文針對經(jīng)過選擇性增強(qiáng)后的FGS增強(qiáng)層碼流的率失真特性，建立了分段的二階模型來精確描述實(shí)際的增強(qiáng)層率失真曲線。然后基于此分段模型，提出了一種基于感興趣區(qū)的MPEG-4FGS增強(qiáng)層碼率分配算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與碼率平均分配

3、算法相比，該算法可以顯著降低相鄰圖像中感興趣區(qū)的重建質(zhì)量波動。并且，通過算法復(fù)雜度分析可以證明，該算法引入的計(jì)算復(fù)雜度不會對視頻服務(wù)器的性能造成很大影響。 2.提出了兩種新的亞像素插值濾波器以及一種新的亞像素插值方案。亞像素插值技術(shù)用于獲得運(yùn)動補(bǔ)償預(yù)測中所需的上采樣圖像，對編碼效率有重要的影響。本文對AVSM中的亞像素插值技術(shù)進(jìn)行了深入研究，提出了一種新的8抽頭插值濾波器和一組對稱的3抽頭濾波器，分別用于1/2像素和1/4像素的

4、插值過程。在對六種亞像素插值方案的編碼效率和軟硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度進(jìn)行了分析和比較后，本文提出了一種新的亞像素插值方案。其中，1/2像素插值采用8抽頭濾波器和4抽頭濾波器的組合方式，1/4像素插值采用線性插值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方案的編碼效率和軟硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度與H.264中的插值方案基本相當(dāng)。目前該方案已被AVSM標(biāo)準(zhǔn)正式采納。 3.實(shí)現(xiàn)了基于PC平臺的H.264實(shí)時(shí)視頻編碼器。H.264的高復(fù)雜度對于實(shí)時(shí)視頻編碼器的實(shí)現(xiàn)構(gòu)成了巨大挑戰(zhàn)

5、。為此，本文首先分析了H.264軟件編碼器中各功能模塊的時(shí)間復(fù)雜度，然后基于MMX/SSE/SSE2指令集，對H.264編碼器中的SAD計(jì)算、亞像素插值以及整數(shù)變換和量化這三個(gè)復(fù)雜度較大的功能模塊進(jìn)行了代碼級優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過優(yōu)化后的編碼器，對于CIF格式圖像，編碼幀率可以達(dá)到30幀/秒以上，滿足實(shí)時(shí)編碼的要求。 4.建立了局域網(wǎng)環(huán)境下的視頻點(diǎn)播演示平臺。視頻點(diǎn)播是網(wǎng)絡(luò)視頻流技術(shù)最重要的應(yīng)用之一，而H.264標(biāo)準(zhǔn)也采用了多