基于码率转换与分辨率转换的视频转码技术研究

摘要

随着视频编码技术的不断发展及多媒体通信的普遍应用，视频与人们的生活联系愈来愈紧密。为了使异质网络之间、不同的接入设备之间以及不同多媒体数据格式之间能够无缝连接，需要在接口处使用视频转码技术。
　　 视频转码本质上是将视频信号从一种编码格式转换成另一种编码格式，其研究目的是在保证视频质量下降不大、码率提高不多的情况下降低转码的计算复杂度。而视频转码的计算复杂度与码率、视频质量是一个此消彼长的过程，通常只能求的这三者的一个折中。为了使视频的码率能符合网络稳定性的要求，一般还需在编码或转码过程中采用码率控制技术。对此，本文主要做了如下工作：
　　 (1)以DCT域的码率转换和分辨率转换为研究核心，介绍了新一代视频压缩编码标准H.264的编码框架，并对这一框架下的转码理论及主要转码结构进行了研究，分析了在DCT域进行码率转换和分辨率转换所面临的主要问题；
　　 (2)由于视频转码过程中宏块模式选择占用了大部分计算量，本文针对空间分辨率转码提出了一种基于统计特性的快速宏块模式选择算法，通过多次实验，从码流、视频质量、计算复杂度三个方面与参考软件中的算法对比，证实了算法的效率；
　　 (3)为了使转码后的视频具有平稳码流，本文针对最新的基于Cauchy分布的码率控制模型，提出了一种适用于DCT域的失真度预测方式，并分析了根据码率控制计算得出的量化参数可以实现加速转码中的宏块模式选择过程，进而对上述宏块模式选择算法进行了改进。实验结果表明，改进算法比原算法有更好的性能；
　　 (4)对组合时间分辨率、空间分辨率、码率的联合转码技术进行了研究，分析了联合转码面临的主要问题，依据码率控制理论，提出了一种在DCT域进行联合转码的设想，码率控制得到的量化参数则用来加快宏块模式选择过程，并且在特定情况下，可以直接跳帧而无需任何计算。

目录

文摘

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附表索引

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要工作及研究内容

1.4 论文组织结构

第2章 视频编码与转码基本理论

2.1 H.264/AVC编码基本框架描述

2.2 视频转码原理及其结构

2.2.1 空域转码结构

2.2.2 频域转码结构

2.2.3 混合转码结构

2.3 DCT变换的基础和特征

2.4 DCT域转码的主要问题

2.4.1 二次量化误差

2.4.2 误差漂移

2.4.3 运动矢量映射

2.4.4 残差补偿

2.4.5 下采样技术

2.4.6 宏块模式选择

2.5 小结

第3章 转码中的宏块模式选择

3.1 H.264/AVC中的模式选择

3.1.1 模式类型

3.1.2 模式选择

3.2 空间分辨率转码中的宏块模式选择

3.2.1 基于方差和梯度的帧间宏块模式选择

3.2.2 改进的帧间宏块模式选择方式

3.2.3 帧内宏块模式选择

3.3 实验结果及分析

3.4 小结

第4章 码率控制与联合转码

4.1 码率控制

4.1.1 二次量化误差的避免

4.1.2 误差漂移的避免

4.1.3 基于Cauchy分布的码率控制算法

4.2 实验结果及分析

4.3 联合转码

4.3.1 联合转码中的转码次序

4.3.2 联合转码中的残差补偿

4.3.3 联合转码模型

4.4 小结

结论

参考文献

致谢

附录A （攻读学位期间所发表的学术论文目录）