面向網(wǎng)絡PVR操作的MPEG-2視頻碼流轉碼研究.pdf

1、隨著Internet的蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡已經(jīng)逐漸成為全球最主要的信息交換平臺。為了充分利用網(wǎng)絡這一重要的傳輸平臺，視頻編碼標準的目標也逐漸發(fā)生變換，由主要面向存儲的MPEG-1，發(fā)展到存儲與傳輸并重的MPEG-2，再到主要面向傳輸?shù)腗PEG-4，而新標準H. 264/AVC更是直接將網(wǎng)絡抽象層定義為標準的一部分，以適應視頻流在網(wǎng)絡上傳輸?shù)男枨?。隨著Internet的普及和寬帶化趨勢，高性能寬帶網(wǎng)絡的建成促進高清網(wǎng)絡電視的發(fā)展。在運營級的網(wǎng)絡

2、電視中，為了保證視頻質量與廣播電視網(wǎng)中的數(shù)字電視質量一致，直接采用按照數(shù)字電視的編碼標準——MPEG-2標準編碼的TS流進行網(wǎng)絡傳輸。在時移點播電視播放過程中，為了實現(xiàn)用戶基于網(wǎng)絡的個人錄像機（PVR Personal Video Recording）業(yè)務中快速瀏覽節(jié)目流的需求，通過間隔抽樣源碼流中某些幀，再以源碼流的幀速率重新編碼保留下來的幀。播放這樣的轉碼碼流，從用戶的視覺角度來看就實現(xiàn)了視頻節(jié)目信息的快速播放，這種轉碼相當于時間分

3、辨率轉碼。 本文首先提出了利用轉碼實現(xiàn)快速播放的框架和實現(xiàn)流程。直接在變換域(壓縮域或DCT域)實現(xiàn)格式轉碼的快速算法，可以避免計算瓶頸DCT/IDCT，因此本文對DCT域下實現(xiàn)轉碼進行了研究。在分析研究原有基于幀圖的幀預測方法基礎上，本文提出了基于奇偶拆分場預測算法，該算法將宏塊按照奇數(shù)行和偶數(shù)行進行拆分，利用不同的轉換矩陣與參考塊進行矩陣乘加運算得出，并結合9×9區(qū)域進一步推導出幀圖半像素場預測下的轉換矩陣。為提高DCT-M

4、C具體實現(xiàn)過程的運算速率，本文綜合利用基于形式逼近和基于宏塊共用信息的DCT-MC快速算法。對轉換矩陣用形式逼近為二進制形式，將復雜的浮點矩陣間的乘加運算轉化為較為簡單的整數(shù)平移相加運算，并在具體的形成預測的運算過程中，通過合理安排預測運算步驟充分利用宏塊間共用信息以提高運算效率。 在轉碼實現(xiàn)的重編碼過程中，運動估計的運算量是最大的，常常占用整個編碼運算復雜度的60％～70％。利用合理的算法通過這些原始碼流解析得到的運動預測信息

5、重建出目標碼流需要的運動矢量，從而避免計算復雜度非常高的全局搜索運動矢量估計，提高轉碼效率。本文介紹了雙線性插值算法、FDVS算法和ADVS算法。考慮鄰域內宏塊的運動具有一致性的統(tǒng)計特性，本文在FDVS算法上進行了改進，提出了基于宏塊鄰域運動一致性算法。對于宏塊的編碼方式本文也提出了快速選擇的算法，該算法以與重疊面積最大的主導宏塊編碼方式一致為基本原則，如果四個宏塊中至少有一個采用幀內編碼方式，則目標宏塊優(yōu)先采用幀內編碼方式。在對圖象質