H.264/H.263标准间码率转码研究与实现

摘要

视频压缩是视频处理的核心技术之一，有关国际标准组织已经推出了一系列视频压缩标准，如H.263、H.264、MPEG-4等。但是，由于不同终端的数据处理能力差别以及不同标准的应用领域不同，这就要求标准内或标准间的视频可以进行实时转换，由此，视频转码成为了一个热门的研究领域。 本文主要研究H.264到H.263不同标准间码率转码的问题。针对H.264到H.263的全解全编的像素域级联转码计算复杂度高的问题，本文提出了相应的高效转码的框架，并将实现高效转码的途径归结为三个方面：H.263码率控制算法的优化、H.264分数像素插值优化以及高效模式判决。对于码率控制模块，引入了I(帧内)帧起始量化参数的预估方法，使用了借用比特数的方法对起始的几帧进行码流平滑，提高了整体的PSNR(峰值信噪比)性能；对于分数像素插值模块，提出了“按需插值”的分数像素现插值的算法，并使用MMX(多媒体扩展指令集)技术对代码进行了优化，极大的提升了代码的性能；对于模式判决模块，采用了高效的模式判决算法，引入了运动矢量的重估计方法，避免了复杂度较高的运动估计，使转码器的编码侧获得一定的简化，并且保持PSNR的下降在可以接受的范围内。 最后实验结果表明与级联转码相比，本文实现的高效转码可提高20％左右的转码速度，同时恢复视频质量的PSNR下降不超过1.4dB，且主观质量良好。

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第一章绪论

1.1视频压缩技术的发展趋势

1.2视频转码的意义和用途

1.3本文工作与章节安排

第二章H.263与H.264转码概述

2.1 H.263与H.264协议简介

2.1.1 H.263简介

2.1.2 H.264简介

2.2视频转码原理与框架

2.2.1 H.264／H.263转码原理

2.2.2转码框架简介

2.3级联转码的耗时性能剖析

2.4实现高效转码的途径

2.5小结

第三章H.263码率控制改进与优化

3.1经典的码率控制模型

3.1.1 TMN-8原理分析

3.1.2 TMN-8算法描述

3.2改进的码率控制算法

3.3实验结果与性能分析

3.4小结

第四章H.264分数像素现插值的实现与优化

4.1分数像素插值的原理

4.2分数像素现插值

4.2.1优化思路

4.2.2优化方法

4.3采用MMX的程序优化

4.3.1 MMX技术简介

4.3.2 C代码结构

4.3.3 MMX汇编代码结构

4.4实验结果与性能分析

4.5小结

第五章H.264／H.263码率转码中的高效模式判决算法

5.1运动估计／运动补偿

5.1.1块匹配准则

5.1.2搜索方案

5.1.3搜索精度

5.2运动矢量重估计

5.2.1选取起始MV

5.2.2 MV的精细化

5.3 H.264／H.263的模式判决

5.4实验与分析

5.5小结

第六章结束语

6.1结束语

6.2工作展望

致谢

参考文献