H.264到AVS与MPEG-2到H.264的视频转码研究

论文摘要

随着对视频压缩和视频质量要求的增高,ITU-T的视频编码专家组（VCEG）及ISO/IEC的活动图像专家组（MPEG）提出了新的视频编码标准H.264/AVC。由于H.264昂贵的专利费用,使得中国自主研发了具有自主知识产权的视频编码标准AVS。旨在在数字音视频设备和系统中建立自主的视频编码标准,形成中国的专利技术,不被H.264的专利技术羁绊中国视频业的发展。所以,AVS视频编码标准至少会在中国得到广泛的使用,与此同时也就有从H.264到AVS转码的迫切需要。而目前MPEG-2的码流资源又及其丰富,所以MPEG-2到H.264的转码也是必要的。鉴于MPEG-2诞生时间较长,关于MPEG-2到H.264的亮度转码已经有大量的研究,包括在像素域的快速转码和变换域的转码。所以本文所研究的MPEG-2到H.264的转码主要是研究其变换域的色度转码以及快速的下采样并同时转码,推导了色度像素域重构的闭合公式,给出了下采样并转码的算法设计。本文首先介绍了H.264和AVS以及MPEG-2三种视频编码标准。然后,分析了它们之间的异同,并在此基础上进行了H.264到AVS的快速空域和频域转码器的算法研究,包括系数的转换算法、运动矢量重构以及分块模式的重新划分等,并使用并行处理的方法进一步加快了转码器的速度。对于H.264到AVS的帧内转码,提出了帧内预测快速决定算法,对不同的序列进行测试表明,在图像质量不下降的情况下,至少可以节省56%的计算量;本文还提出了H.264的分像素运动估计快速算法,优化了1/2像素和1/4像素的运动估计,测试结果表明在运动较大的序列中可以节省大约63%的时间而图像质量没有明显下降。本文同时还对MPEG-2到H.264的色度转码、MPEG-2到H.264的下采样并转码进行了研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 视频转码的研究背景和研究意义
• 1.1.1 视频转码的研究背景
• 1.1.2 视频转码的研究意义
• 1.2 国内外相关研究进展
• 1.3 本人的工作和论文的安排
• 第二章 H.264、AVS与MPEG-2视频编码标准概述
• 2.1 H.264/MPEG-4 AVC
• 2.2 AVS视频编码标准
• 2.3 H.264和AVS标准之间的异同
• 2.3.1 H.264与AVS的相似性
• 2.3.2 H.264与AVS的不同点
• 2.4 H.264与MPEG-2视频编码标准的比较
• 第三章 H.264到AVS视频转码
• 3.1 视频转码框架
• 3.1.1 快速像素域转码框架
• 3.1.2 变换域转码框架
• 3.2 帧内快速转码
• 3.2.1 帧内预测方向快速决定算法
• 3.2.2 帧内预测快速转码试验结果
• 3.3 帧间分块模式选择
• 3.4 运动矢量重用
• 3.5 变换域转码关键技术
• 3.5.1 4x4HT系数到8x8HT系数的转换
• 3.5.2 变换域帧内预测技术
• 3.5.2.1 参考样本的获得
• 3.5.2.2 亮度块帧内预测方法
• 3.5.2.3 变换域的帧内预测算法
• 第四章 MPEG-2到H.264转码
• 4.1 MPEG-2到H.264的变换域色度转码方法
• 4.1.1 色度变换域转码器架构
• 4.1.2 H.264中色度的预测方法
• 4.1.3 变换域色度块转码算法
• 4.2 快速的变换域MPEG-2到H.264下采样转码
• 4.2.1 级联的下采样和DCT-to-HT系数转换
• 4.2.2 快速算法
• 4.2.3 算法改进
• 4.2.4 实验结果与分析
• 4.3 H.264的分像素快速算法
• 4.3.1 JM参考软件中所使用的搜索算法
• 4.3.2 运动矢量方向间的分析
• 4.3.3 分像素快速运动估计算法
• 4.3.4 仿真结果
• 第五章 基于多线程的并行转码软件实现
• 5.1 多线程
• 5.1.1 子线程的创建与终止
• 5.1.2 转码器的多线程实现结构
• 5.1.3 多线程转码器的具体实现方法
• 5.2 H.264到AVS视频转码系统软件
• 5.2.1 H.264到AVS视频转码系统软件界面
• 5.2.2 H.264到AVS视频转码系统软件功能
• 5.3 测试结果与下一步工作
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果