[發明專利]MPEG－2到H.264碼的快速轉換方法

無效

• 申請號: 200710023477.1
• 申請日: 2007-06-05
• 公開（公告）號: CN101068355A
• 公開（公告）日: 2007-11-07
• 發明（設計）人: 方懷東;柳翀;鹿寶生;嚴肅;陳啟美
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/30
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司
• 代理人: 湯志武;王鵬翔

技術領域

本發明屬于視頻壓縮編碼領域中的視頻格式轉換，尤其是MPEG-2到H.264碼的快速轉換方法。

背景技術

數字電視的發展極其迅速，但是圖像帶寬束縛了數字視頻業務的拓展。數字電視視頻錄像節目多采用MPEG-2視頻壓縮標準，圖像尺寸較大，碼率較大。廣大數字電視用戶的帶寬較難以滿足多路高碼率的視頻流的實時傳輸。這在移動數字電視、交互式高清電視、網絡電視尤為突出。為了使用戶能在較低帶寬的情況下能順利收看更多的數字電視節目，需要降低視頻流的碼率。再加上儲存容量的限制和各種不同數字電視終端的出現，使數字電視用戶對高效的視頻編碼碼技術需求越來越迫切。如CN1745573圖像拾取設備及其運動圖片拍攝方法，在運動圖片拍攝模式下工作的圖像拾取裝置，其中運動圖片拍攝開始之前，通過在鍵輸入部分(12)上的快門按鈕來指示，將控制部分(10)的時鐘頻率設置為普通頻率，從而減小監控狀態下的電力消耗以延長電池壽命，而且其中，當指示運動圖片拍攝開始時，由時鐘轉換控制部分(101)將該時鐘頻率大幅增加，從而使得在對運動圖片數據進行解碼處理期間，MPEG轉換器(7)能夠高速訪問存儲YUV數據，例如參考數據，搜索數據等的SDRAM(8)，并能夠對運動圖片進行實時壓縮。

CN1567271具備高速網絡接口的MPEG碼流變換采集方法及裝置，在設備內實現傳輸流的數據過濾、PID修改、服務信息插入和碼率變換，設備具有高速以太網接口用于將變換后的目標傳輸流傳送到計算機中。實現碼流的直接采集，也能夠對碼流進行處理。CN1633180基于變換和數據融合的多描述視頻編碼方法，包括對要編碼的信號實施變換1～n；分別對變換1～n后的信號進行量化和熵編碼；分別按照各自的路徑1～n對量化和熵編碼后的信號1～n進行解碼；分別對解碼后的信號1～n進行逆變換；逆變換后分別得到邊描述1～n，將1～n個逆變換后的數據融合成為中心描述等步驟。它能將基于變換和數據融合的多描述編碼和視頻編碼結合起來，對一組視頻序列，這種編碼方法能產生多個MPEG碼流，從每一個碼流中都可以還原出一個失真較大的視頻序列；當多個碼流被收到時，一個失真較小的視頻序列將被還原出來。

H.264是由聯合視頻組ISO/IEC?MPEG和ITU-T?VCEG共同開發的新一代視頻編碼標準。在得到相同圖像質量的前提下，相對于其它標準如MPEG-2，H.264可節約50％左右的比特率。H.264優越的編碼性能，使得MPEG-2到H.264的轉碼研究實為當務之需。但H.264的編碼算法與MPEG-2的有著顯著不同，使得轉碼過程比其它的轉碼更加復雜。

目前的轉碼架構主要有兩種：基于像素域的級聯體系轉碼(CPDT)和基于DCT域的轉碼(DDT)。基于像素域的級聯體系轉碼先將MPEG-2視頻流完全解碼，再H.264編碼。這種結構具有很大的靈活性，可以在不同的比特率、幀率、圖像分辨率、編碼模式之間轉碼。但計算復雜度高。基于DCT域的轉碼(DDT)直接在DCT域對DCT系數、運動失量等重估計，計算復雜度低，但靈活性受到限制，當要求改變運動矢量、碼率、分辨率等，就很難采用這種體系結構。

H.264幀間預測是利用已編碼視頻幀/場和基于塊的運動補償的預測模式。與以往標準幀間預測的區別在于塊尺寸范圍更廣(從16×16到4×4)、亞像素運動矢量的使用(亮度采用1/4像素精度MV)及多參考幀的運用等等。

關鍵步驟包括：

1.宏塊分割

H.264采用了樹狀結構的運動補償，即每個宏塊(16×16像素)可以4種方式分割：一個16×16，兩個16×8，兩個8×16，四個8×8。其運動補償也相應有四種。而8×8模式的每個子宏塊還可以四種方式分割：一個8×8，兩個4×8或兩個8×4及4個4×4。這些分割和子宏塊大大提高了各宏塊之間的關聯性。

每個分割或子宏塊都有一個獨立的運動補償。每個MV必須被編碼、傳輸，分割的選擇也需編碼到壓縮比特流中。對大的分割尺寸而言，MV選擇和分割類型只需少量的比特，但運動補償殘差在多細節區域能量將非常高。小尺寸分割運動補償殘差能量低，但需要較多的比特表征MV和分割選擇。分割尺寸的選擇影響了壓縮性能。整體而言，大的分割尺寸適合平坦區域，而小尺寸適合多細節區域。

宏塊的色度成分(Cr和Cb)則為相應亮度的一半(水平和垂直各一半)。色度塊采用和亮度塊同樣的分割模式，只是尺寸減半(水平和垂直方向都減半)。色度塊的MV也是通過相應亮度MV水平和垂直分量減半而得。

2.RD優化