视频转码技术的研究及其应用

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1、摘要随着各种数字视频服务的蓬勃发展，以MPEG和H．26x为代表的视频压缩编码标准得到了广泛的应用。在实际的视频服务过程中，由于网络特性的不同，终端设备处理能力的限制，以及用户需求的差异，往往需要对已经压缩编码的视频码流进行转换以满足实际的应用需求。这种对已经压缩编码的视频码流进行转换就是所谓的视频转码，它已经成为视频压缩编码研究领域的一个重要组成部分。本文的研究以MPEG视频编码技术为基础，从转码器结构以及实际应用需求两方面入手，对面向MPEG码流的视频转码技术进行了深入系统的研究。这些研究包括漂移误差自适应的视频转码器结构、系统级别的视频转码结构、用于视频码流剪接算法中的

2、视频转码技术，以及色度缩减的视频转码技术。具体说来，本文的研究内容如下：1．提出了漂移误差自适应的快速视频转码结构，该结构能够比传统的开环结构和闭环结构更为高效的实现码率缩减的视频转码。这是因为漂移误差自适应的快速视频转码结构在转码速度和转码后的图像质量两者问有了更好的折衷，它的转码速度甚至超过了传统的开环结构，而转码后的图像质量却接近传统的闭环结构．更进一步的，结合开环结构，闭环结构以及新的漂移误差自适应的快速视频转码结构，我们能够实现一个复杂度可分级的视频转码器，它使得视频转码器可以根据CPU资源的分配情况进行自适应地转码，从而可以使实际的视频服务器更加有效地分配各种服务

3、的负荷，更好地进行多种服务。2．提出了面向MPEG码流的系统级别转码技术。将广播的数字电视节目更为有效的存储为DVD光盘格式方便以后的回放。在这个系统级别视频转码方案中，最核心的内容是将固定码率(CBR)的视频码流转码成为可变码率(vBR)的视频码流，为此，我们提出了两种不同的方法。第一种方法适合脱机离线工作，需要的处理复杂度较高，但是视觉质量更好；而第二种方法适合在线实时工作，可以完成实时的转码需要，视觉质量也好于CBR视频码流到CBR视频码流的转换。3．研究了视频码流剪接算法中的视频转码技术。视频码流的剪接是最基本最重要的视频后处理技术，其中的难点在于MPEG视频码流的拼

4、接以及相应的视频帧的重编．基于视频转码技术，我们提出了两种直接在压缩域上进行视中国科学院计算技术研究所博士论文频剪接的算法：开环剪接算法和闭环剪接算法。其中压缩域上的开环剪接算法虽然图像质量不如闭环剪接算法，但是它的速度较快，比较适合广播节目中广告插入这样的实时应用；而压缩域上的闭环结构因为图像质量较好，比较适合非线性编辑这样的对实时性要求不太高的应用。4．提出了色度缩减的视频转码结构，目的是将YUV422格式的视频码流转码成YUV420格式的视频码流。首先，我们假定ⅥⅣ422格式的视频码流是采用传统的MPEG视频编码方法压缩生成，应用压缩域(DCT域)上的下采样算法以及传统

5、的开环结构、闭环结构，我们提出了相应的视频转码方法。其次，我们提出了一个色度可分级的YUV422格式的视频编码方法，采用该编码方法生成的YUV422格式的视频码流，可以几乎没有代价的转码生成传统的YUV420格式的视频码流。这样当广播传送YUV422格式的节目时，原来拥有YUV420格式终端的用户无需更新设备还能看到YUV420格式的节目，而发送端也不必为此同时传送YUV420格式的相同节目，这就很好的解决了向下兼容的问题。关键词：MPEG；视频转码；漂移误差；码率控制；视频剪接；色度可分级AbstractWiththedevelopementofvideocodingtec

6、hnologies．moreandmoredigitalvideocontentsexistinthecodedform(e．晷MPEG，H．26xorothers)forsavingstorageandfacilitatingcontentexchange．TranscodingcodedvideocontentsfromoneformattOanother,fromonebitratetoanotherandfromoneresolutiontoanotheriSindispensableinmanymultimediaapplications，suchasdigital

7、videobroadcasting，videoondemand(VOD)，teleconferencingandlongdistancelearning，andSOon．TllisdissertationmainlyinvestigatesvideotranscodingtechniquesforMPEGbitstreams．TheissuesforourresearchincludehowtofasttranscodeMPEGvideobitstreamfromhighbitratetolowbitr