混合域视频流转码体系结构及其码率控制算法

论文摘要

本论文详细讲述了作者在攻读硕士学位的后两年的主要工作,研究领域为视频流转码的关键技术以及应用。视频转码,就是将一种标准、格式、分辨率以及码率的压缩视频流转变为更适合于某特定应用的另一种标准、格式、分辨率以及码率的压缩视频流。它在视频会议,视频服务器,以及无线视频网关中都有重要的应用价值。作者主要作了两个方面的工作:联合时域-空域分辨率降低转码器的设计与实现以及视频转码中的码率控制算法。 对于联合时域-空域分辨率降低转码的研究,作者主要考虑了在帧率降低和空间分辨率降低后运动矢量的重估计、预测残差的计算以及宏块编码模式的选择这几个问题。在转码的体系结构的设计方面,作者考虑了时域优先的转码结构和空域优先的转码体系结构。通过分析比较这两种结构,最终选择了时域优先的转码结构作为联合时域-空域分辨率降低转码的体系结构。转码器的软件实现是在遵从 MPEG4 标准的 Xvid codec 的源代码基础上加以修改实现的,主要修改了 XviD core library。转码器的实现主要分为四个模块:解码器模块、矢量合成模块、时域-空域分辨率下采样模块、编码器模块。论文的第二部分工作是视频转码中的码率控制算法,作者分析了视频传输过程中的缓冲控制,讨论了如何估计传输信道的有效带宽。另外在本部分的研究中,作者改进了传统 TMN 模型中的帧级码率控制算法和宏块级码率控制算法,使之应用于视频流转码中。本论文不仅介绍了视频转码中的研究动态,而且讲述了作者自己提出的改进算法和转码器软件的实现,给出了相应的实验结果,并指出了许多关于视频转码系统的瓶颈和需要解决的问题。

论文目录

• 第1章 视频流转码技术介绍
• 1.1 视频流转码技术的研究现状
• 1.2 视频流转码的几种典型类型
• 1.2.1 比特率降低转码
• 1.2.2 帧率降低转码
• 1.2.3 空域分辨率降低转码
• 1.2.4 联合时域-空域分辨率降低转码
• 1.3 转码的体系结构
• 1.4 转码中的码率控制技术
• 1.5 视频流转码的其它研究方面
• 第2章 联合时域-空域分辨率降低转码的研究与实现
• 2.1 降低帧率后的矢量重估计
• 2.1.1 研究现状和现有的算法
• 2.1.2 运动矢量的估计算法
• 2.1.3 转码器的设计
• 2.1.4 试验结果
• 2.2 降低空间分辨率后的运动矢量重估计
• 2.2.1 研究背景以及现有算法
• 2.2.2 基矢量合成的算法
• 2.2.3 实验仿真与结果
• 2.3 运动矢量的细化（MVR）
• 2.4 宏块编码模式的重新选择
• 2.4.1 帧率降低时混合类型宏块的处理
• 2.4.2 空间分辨率降低时混合宏块的处理
• 2.5 预测残差的计算
• 2.6 联合时域-空域分辨率降低转码体系结构的实现
• 2.6.1 混合域转码体系结构的研究现状
• 2.6.2 时域优先的体系结构
• 2.6.3 空域优先的体系结构
• 2.6.4 二者的分析和比较
• 2.6.5 时域优先的体系结构的转码器的软件实现
• 2.6.6 实验结果
• 2.7 小结
• 第3章 视频流转码中的码率控制算法
• 3.1 问题介绍以及研究现状
• 3.2 缓冲控制的分析
• 3.3 帧级的码率控制算法
• 3.4 宏块级的码率控制算法
• 3.5 实验结果
• 3.6 小结
• 第4章 总结以及待解决的问题
• 参考文献
• 致谢
• 声明
• 本人简历
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文