MPEG-2到H.264降空间分辨率转码算法研究

摘要

随着多媒体技术的广泛应用及网络技术的迅猛发展，视频编码技术也日趋成熟，不同编码标准(MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.263、H.264等)在不同的时期和不同的背景下应用广泛，为了实现这些视频资源的透明传输和有效共享，视频转码技术已成为当前国内外研究的热点。
　　 MPEG-2标准已在数字电视和DVD等消费电子领域普遍推广，节目资源丰富，视频质量优良，缺点是数据码率较高，不适合于无线网络的应用。与此同时，现有的移动终端(如3G手机、个人数字助理PDA等)一般均具有显示分辨率低、芯片处理能力弱等共性，所以，无线网络中传送的视频流应能满足码率低、分辨率低的要求。而H.264作为新一代视频编码标准，具有比特率低，图像质量高、容错能力强、网络亲和性好等优点，特别适合于无线网络的应用。因此，面向移动设备的MPEG-2到H.264降空间分辨率转码的研究已成为视频转码中备受关注的新课题。
　　 本文首先分析了MPEG-2和H.264视频编码标准的关键技术及它们之间的异同，总结了四种典型转码结构的优缺点，深入研究了转码过程中要解决的两个关键问题：(1)运动矢量的合成和修正；(2)编码模式的选择。在此基础上，提出了一种基于优化级联式像素域转码结构下的MPEG-2到H.264降空间分辨率的快速转码算法，该算法通过MPEG-2解码时产生的有用信息直接实现H.264编码模式选择，省略了占据编码时间70％左右的运动估计过程。其创新点主要体现在以下两个方面：
　　 第一，在图像2：1下采用后，8×8块的合并过程中考虑到了运动矢量(MV)的方向性，使合并过程更加精确；
　　 第二，提出了一种利用MPEG-2解码端AC系数的组合来划分2：1下采样后的8×8块的方法，使转码过程中考虑到了所有H.264编码标准的7种块模式，提高了转码质量，且计算量较小，相对容易实现。
　　 实验结果表明，本算法相对于全编全解模式(Full mode)，在视频质量损失很小的情况下，平均节约87.02％的编码模式选择时间，有利于实时应用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究目的和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

1.4本文章节安排

第2章MPEG-2与H.264编码关键技术

2.1视频压缩编码的基本原理

2.1.1预测编码

2.1.2变换编码

2.2 MPEG-2编码标准

2.2.1　MPEG-2的档次和等级

2.2.2 ES流结构

2.2.3 MPEG-2的关键技术

2.2.4 MPEG-2解码过程

2.3 H.264编码标准

2.3.1 H.264的档次和级

2.3.2 H.264的编码格式

2.3.3 H.264的关键技术

2.3.4 H.264的编码过程

2.4 MEPG-2与H.264编码标准比较

2.5本章小结

第3章视频转码技术研究

3.1视频转码类型

3.1.1时间分辨率转码

3.1.2空间分辨率转码

3.1.3码率转码

3.1.4语法转码

3.2转码器的典型结构

3.2.1级联式像素域转码结构

3.2.2优化级联式像素域转码结构

3.2.3开环结构

3.2.4.闭环结构

3.2.5不同转码结构的性能比较

3.3 MPEG-2到H.264降空间分辨率转码关键技术

3.3.1运动矢量的合成

3.3.1编码模式的选择

3.4本章小结

第4章MEPG-2到H.264降空间分辨率转码

4.1转码结构

4.2视频图像2：1下采样算法

4.3宏块编码模式选择

4.3.1率失真选择算法

4.3.2 I帧编码模式确定

4.3.3 P帧编码模式确定

4.4运动矢量的合成与修正

4.5实验结果与分析

4.6本章小结

第5章总结与展望

5.1全文总结

5.2进一步工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文