H.263—MPEG-4—H.264多标准视频转换编码系统关键技术研究

摘要

近年来，随着第三代移动通信技术的不断完善，3G网络在全球进入快速发展阶段，固定网络与3G网络的融合(FMC)逐渐成为通信行业的未来发展趋势。多媒体子系统IMS基于IP的承载技术，采用SIP会话控制协议，支持移动和固定网络的接入，将在端到端的IP多媒体业务与网络融合方面发挥关键作用。 本文中开发的视频转换编码器是一款基于MSC8122 DSP硬件平台的嵌入式多通道视频转换编码解决方案，应用于IMS媒体网关中，提供多路、同时的H.264，H.263和MPEG-4多种视频格式的实时转换，能根据客户端的要求实现图像分辨率、帧率和比特率的转换。该视频转换编码器在差错环境中有很强的稳定性，可以对有线、无线网络数据传输过程中发生的差错进行有效的差错恢复。 本论文首先对视频转换编码技术及其相关的视频编解码标准进行综述性介绍，然后紧紧围绕多标准视频转换编码器在IMS媒体网关中的实现，主要对转换编码器的功能、软件架构、时域转编码算法、网络传输和容错算法，以及转换编码器的优化等方面进行了详细讨论。本文的主要贡献有： 1、本文提出了一种新的运动矢量合成算法，该算法高效地实现了H.263、MPEG-4和H.264标准的运动矢量合成，目前已经应用于视频转换编码器中。 2、本文提出并实现了一套适合DSP硬件实现的RTP码流处理和信道差错检测和掩盖方案，对提高视频转换编码系统的实时性、稳定性和容错性起了关键作用。 3、本文提出了一种H.264快速帧内模式选择算法，该算法在JM参考软件和视频转换编码器中速度提升明显。 4、本文中，视频转换编码器完全实现实时转码，对于CIF格式的输入码流，H.263和MPEG-4之间的转换编码速度最快，最高达到308帧每秒；从H.263和MPEG-4向H.264的转换编码，速度最高达到168帧每秒。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 视频转编码技术综述

1.1 引言

1.2 视频转编码技术的应用

1.3 视频转换编码技术综述

1.3.1 比特率转编码技术

1.3.2空间和时间转码

1.3.3异类标准转换编码

1.3.4 logo插入

1.3.5差错抑制转码

1.3.6转换编码的其他应用

1.4 视频转换编码技术发展趋势

1.5 本文的研究目的和内容

第二章 视频编解码技术概述

2.1 视频压缩编码技术概述

2.1.1 视频编码技术的要求

2.1.2基本视频编码技术

2.2 视频编解码标准的发展

2.2.1主要的视频编解码标准

2.2.2视频编解码标准的技术比较

2.3 H.264视频编解码标准及技术内容

2.3.1 H.264视频编解码标准的发展

2.3.2 H.264视频标准编码技术

2.4小结

第三章 多标准视频转换编码器在IMS媒体网关中的实现

3.1 IMS系统和视频转换编码器

3.1.1 IMS系统概述

3.1.2 IMS媒体网关与视频转换编码器

3.2 视频转换编码器软件结构分析

3.2.1视频转换编码器功能描述

3.2.2视频转换编码器结构讨论

3.3 多标准转换编码技术

3.3.1 H.263与MPEG-4之间的转换编码

3.3.2 H.264与MPEG-4之间的转换编码

3.3.3 H.263与H.264之间的转换编码

3.4 小结

第四章 时域转编码算法设计与实现

4.1 时域转码的结构及实现机制

4.2 时域转码相关算法的研究背景

4.2.1 运动矢量合成算法

4.2.2 运动矢量修正算法

4.3 时域转码相关算法的实现及试验结果

4.3.1运动矢量合成算法的实现和性能比较

4.3.2ADVS运动矢量合成算法的改进

4.3.3一种改进的运动矢量合成算法

4.3.4运动矢量修正算法对时域转码性能的影响

4.4. 小结

第五章视频转换编码器网络传输、容错算法的优化设计与实现

5.1 IP网络视频传输技术与特点

5.1.1 IP网络视频应用

5.1.2 Internet视频传输

5.1.3无线网络视频传输

5.2 基于DSP平台的RTP包前端解决方案

5.2.1 转换编码器RTP处理流程

5.2.2基于DSP平台的RTP包封包、拆包流程

5.3 转换编码器差错抑制、差错掩盖技术

5.3.1信道差错对视频解码器的影响

5.3.2转换编码器的差错检测算法

5.3.3 转换编码器中的差错掩盖方案

5.4 ASO和FMO算法在转换编码器解码端的优化实现

5.4.1 ASO和FMO的算法背景

5.4.2 ASO、FMO在转码器解码端的优化实现

5.5 小结

第六章 视频转换编码器在MSC8122DSP平台上的优化实现

6.1 FIL8122平台计算、存储资源特点

6.2 转换编码系统优化技术概述

6.2.1基于MSC8122DSP的视频转换编码器优化

6.2.2视频转换编码系统优化策略

6.3 一种帧内快速模式选择算法

6.3.1算法背景

6.3.2帧内快速模式选择算法

6.4 转换编码器代码结构优化

6.4.1 内存优化管理

6.4.2 DMA数据传输的有效利用

6.4.3程序代码级优化

6.4.4试验结果

6.5 小结

第七章 全文总结和展望

7.1 本文的主要工作及创新点

7.2 进一步的研究工作

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢