基于H.264转码的移动数字电视系统研究

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当前,移动数字电视正以其独特的魅力,展示出诱人的市场前景,引起人们的注视。但由于视频图像数据量巨大,其传输所需的带宽和前端节目存储所需的容量都成为推广应用移动数字电视的最大障碍。此外,在移动数字电视的各个具体应用环境中,视频数据的压缩、存档、传输采用了不同的格式和标准。在数字视频信号被不同的标准和格式压缩编码后,在许多对用户透明使用的情况下,需要对这些压缩视频流进行转码处理。 由以上两点可以看出,如何在现有的移动数字电视系统中将高码率的MPEG2视频节目转码成低码率H.264格式的视频节目,并予工程化,以节省带宽和存储空间,是亟待解决的技术难题。为此,本实验室和南京电视台承担了江苏省科技厅的高科技科研项目《基于H.264的视频转码在移动数字电视中应用研究》。 论文的主要研究目标是在移动数字电视前端系统中以灵活方便的方式构建MPEG2至H.264的视频转码服务系统,以节省移动信道带宽和存储空间。并围绕H.264视频转码服务系统的具体设计与实现过程中涉及的关键技术环节进行讨论,并取得了一些有意义的结果。 文中前四章较为全面地阐述了移动数字电视、H.264编码技术及视频转码原理,分析比较了视频转码多种常用体系结构和相关技术。在分析移动数字电视现状的基础上,指出了研究视频转码服务系统的意义,并对视频转码服务系统的主要业务流程和数据流进行了分析,建立了系统的功能模型,然后又对系统的应用体系结构、应用软件的构架以及流程进行了设计。 第五章分析了系统开发过程中的关键技术,探讨了MPEG2至H.264转码器的转码算法框架,其中关键算法包括:运动矢量复用、帧模式转换、混合块处理和DCT系数映射等;为进一步提高转码效率,对其中运算量最大、最耗时的运动估计、变换等通过MMx技术进行指令集优化;并详细设计了多路H.264节目的复用与解复用。最后针对系统特点,对数据传输原理进行了研究,介绍了本系统TCP方式数据传输的实现过程。 第六章给出了转码演示系统,系统采用了本文提出的转码结构,利用了上述主要算法和优化结果,实现了MPEG2至H.264视频流转码的服务系统。 文章最后对研究内容进行了总结,展望了进一步的研究工作,并指出了具体技术实现的创新点,包括:沿用原基于MPEG2的片源摄制和编辑设备,增加H.264转码服务器等,并与原系统兼容;分析提出一种变换域的转码算法体系结构,降低计算复杂度,提高转码速度;对于转码后多路节目的H.264.视频进行静态复用,节约H.264复用器的开销;对转码算法中运算量最大、最耗时的运动估计、变换等通过MMx技术进行指令集优化,提高转码效率。
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