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摘 要 随着我国科学信息技术的不断发展，我国电信网络、计算机网络以及电视网络这三大网络不管是在业务上、应用上还是在业务上不断地融合与渗透，出现了很多新的应用技术，其中IP电视就是其应用之一。IP电视的应用就是为了让宽带不同的这些用户能够利用互联网来观看相应的数字电视节目，通过卫星数字技术进行电视网络的直播。本文笔者就IP电视中的视频转码技术进行研究和分析。
关键词 IP电视；视屏；多媒体技术；转换
中图分类号：TN941 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）041-061-1
1 IP电视中视频转码方案
在当前的数字电视视频中，大多采用的是MPEG—2视频，这种视频的码率比较大使得目前大部分互联网用户都难以适应这样高的宽带要求。对此，为了能够使IP电视进行顺利的推广，在实际应用过程中，应该实时地将视频自身的码率降低。本文笔者着重从MPEG—2视频向MPEG—4视频的转换进行阐述。
要想实现MPEG—2视频向MPEG—4视频的转换，从转码框架结构来看，其主要包括下面两个方案：
1）编码器与解码器进行简单的级联对MPEG—2源视频进行解码，以此获得未压缩图像，然后在MPEG—4视频相关标准上，按照其设定参数重新进行编码。
2）按照运动矢量的估计方法来估计视频转码的情况。
在实际转码过程中，如果利用第一个方案来进行视频转换，虽然能够取得较好的转换效果，但因其运算较为复杂，在一定程度上就会导致视频转换的效率较低，而采用第二个方案，通过运动重估计方法来进行转换，能够有效地防止在编码过程中出现的巨大运算量的运动估计，并且提高视频转换的工作效率，但同时也存在着一个缺点，就是在转换以后其质量就会有所下降。因电视节目具有实時性特征，其视频的转码必须要实时地完成，从而获取良好的转码效率。通过以上这些结构方案的研究和分析，对其质量以及效率的利弊进行综合权衡以后，笔者决定采用运动重估计技术，并对该技术进行详细地阐述。
在DVB—S视频中，通常情况下，GOP的长度为12帧，在低码情况下，因Ⅰ帧的比例过高就会导致其图像质量就会所下降。对此，笔者认为在转码后，应增大N值，对其帧数进行适当的转变，同时为了避免解码过程过于复杂，在将MPEG—2视频转换为MPEG—4视频的时候，可只利用I帧与P帧，不用采用B帧。
2 运动重估计
通过对视频转码方案的简要阐述，我们可以得知，该视频在转码以后，其视频帧类型就会相应的有所变化，同时在一定程度上还会使其他相关参考帧发生变化。笔者通过对这种条件下的运动重估计重新进行论述，并且在此基础上，研发了一种新型运动感矢量的重估计法，即在前向参考帧以及后向参考帧中进行最为相似宏块反向映射表的构建，从中获得相应的辅助矢量，促使转码后的宏块运动矢量能够准确和快速地被估计出来。此外，还要记录好相识宏块的运动矢量，加大搜索帧内周围中的宏块运动矢量，从而增强估计的正确性。
2.1 构建反向查找表和计算运动矢量估计值
构建反向差查找表，首先应该对P、B编码帧中的每一个宏块进行遍历，针对前向运动矢量或者后向运动矢量的具体情况，在参考帧中找出和这些宏块相似的宏块，同时将其重叠面积进行详细地记录。在遍历完成以后，根据重叠面积最大原则，对参考帧中每个宏块在编码帧中的位置进行记录。如果其最大重叠面积比半个宏块小，则说明在编码帧中，该宏块并不存在相似宏块。
构建好查找表以后，就可根据这些已有的信息对转码以后视频帧中的宏块运动矢量进行估计。然后在已有信息当中，来获取运动矢量中相对应的多个估计值，最后通过对这些候选矢量进行相关的搜索，在其中选择最小的候选矢量与误差绝对值，将其作为频率转码中的最佳估计值。
2.2 优化运动矢量估计值的搜索
根据上述文中对运动矢量估计算法的简要介绍，我们可以明确在计算过程中，有很多候选矢量供于其选择。但是在实际的应用过程中，就某一个特定宏块而言，并不是像我们上述文中所阐述的那样，这些所谓的候选矢量都会存在，比如在B帧中，如果其某个宏块只有前向运动矢量或者后向运动矢量，或者相对于编码帧中辅助矢量在参考帧中不存在宏块，这种宏块一般被称为INTRA型宏块。另外，即使所有的候选矢量都存在，但是为了使估计效率得到提高，可不必搜索所有的候选矢量，只需对其ESAD值进行计算。通过这些内容，笔者就搜索运动矢量的算法提出了以下两点需求：
1）在所有的宏块中，若源视频中的宏块是INTRA型，那么在转码以后，该目标宏块同样也是INTRA型，不需要再进行运动矢量的是估计。在第一个B帧中，若其存在前向运动质量，可将该矢量作为其最佳估计值。
2）在源视频中的P帧或者I帧，若其编码宏块和最相似宏块最大的重叠面积超过宏块面积四分之三，可将相邻B帧中辅助矢量的相反矢量作为其最佳估计值。而在其他情况下，可将ESAD值中最小运动矢量当作其最佳估计值。
2.3 结论
在实验过程中，通过MPEG—2编码器来编码标准测试序列，获取源视频，通过上述文中的运动重估计法来进行视频转换。因IP电视具有实时性特点，所以视频转码效率显得非常的重要。通过实施不同标准的测试序列实验，证明降低PSNR值能够有效减少编码时间，大大提高了视频转码的工作效率。总而言之，在应用IP电视的过程中，必须要重视视频的转码，在实施视频转码技术的时候，应该结合转码的质量与效率，通过不同算法的对比，选择最优算法，从而促使视频转码后的质量达到要求。
参看文献
[1]Envivio：最新推出能够大幅提高效率和视频质量的点播转码器[J].广播与电视技术，2012，39（9）：16-18.
[2]林宗武，戴励，刘军，等.新形势下广播电台内容产业发展中媒资系统的挑战[J].广播与电视技术，2011，38（5）：71-74.
[3]孙卓.下一代智能数字前端及黑龙江省网数字前端建设规划[J].广播电视信息，2012（10）：64-67.
[4]郭彬.SIP流媒体广播应用服务器体系结构的研究[D].中国科学院沈阳计算技术研究所，2008.
关键词 IP电视；视屏；多媒体技术；转换
中图分类号：TN941 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）041-061-1
1 IP电视中视频转码方案
在当前的数字电视视频中，大多采用的是MPEG—2视频，这种视频的码率比较大使得目前大部分互联网用户都难以适应这样高的宽带要求。对此，为了能够使IP电视进行顺利的推广，在实际应用过程中，应该实时地将视频自身的码率降低。本文笔者着重从MPEG—2视频向MPEG—4视频的转换进行阐述。
要想实现MPEG—2视频向MPEG—4视频的转换，从转码框架结构来看，其主要包括下面两个方案：
1）编码器与解码器进行简单的级联对MPEG—2源视频进行解码，以此获得未压缩图像，然后在MPEG—4视频相关标准上，按照其设定参数重新进行编码。
2）按照运动矢量的估计方法来估计视频转码的情况。
在实际转码过程中，如果利用第一个方案来进行视频转换，虽然能够取得较好的转换效果，但因其运算较为复杂，在一定程度上就会导致视频转换的效率较低，而采用第二个方案，通过运动重估计方法来进行转换，能够有效地防止在编码过程中出现的巨大运算量的运动估计，并且提高视频转换的工作效率，但同时也存在着一个缺点，就是在转换以后其质量就会有所下降。因电视节目具有实時性特征，其视频的转码必须要实时地完成，从而获取良好的转码效率。通过以上这些结构方案的研究和分析，对其质量以及效率的利弊进行综合权衡以后，笔者决定采用运动重估计技术，并对该技术进行详细地阐述。
在DVB—S视频中，通常情况下，GOP的长度为12帧，在低码情况下，因Ⅰ帧的比例过高就会导致其图像质量就会所下降。对此，笔者认为在转码后，应增大N值，对其帧数进行适当的转变，同时为了避免解码过程过于复杂，在将MPEG—2视频转换为MPEG—4视频的时候，可只利用I帧与P帧，不用采用B帧。
2 运动重估计
通过对视频转码方案的简要阐述，我们可以得知，该视频在转码以后，其视频帧类型就会相应的有所变化，同时在一定程度上还会使其他相关参考帧发生变化。笔者通过对这种条件下的运动重估计重新进行论述，并且在此基础上，研发了一种新型运动感矢量的重估计法，即在前向参考帧以及后向参考帧中进行最为相似宏块反向映射表的构建，从中获得相应的辅助矢量，促使转码后的宏块运动矢量能够准确和快速地被估计出来。此外，还要记录好相识宏块的运动矢量，加大搜索帧内周围中的宏块运动矢量，从而增强估计的正确性。
2.1 构建反向查找表和计算运动矢量估计值
构建反向差查找表，首先应该对P、B编码帧中的每一个宏块进行遍历，针对前向运动矢量或者后向运动矢量的具体情况，在参考帧中找出和这些宏块相似的宏块，同时将其重叠面积进行详细地记录。在遍历完成以后，根据重叠面积最大原则，对参考帧中每个宏块在编码帧中的位置进行记录。如果其最大重叠面积比半个宏块小，则说明在编码帧中，该宏块并不存在相似宏块。
构建好查找表以后，就可根据这些已有的信息对转码以后视频帧中的宏块运动矢量进行估计。然后在已有信息当中，来获取运动矢量中相对应的多个估计值，最后通过对这些候选矢量进行相关的搜索，在其中选择最小的候选矢量与误差绝对值，将其作为频率转码中的最佳估计值。
2.2 优化运动矢量估计值的搜索
根据上述文中对运动矢量估计算法的简要介绍，我们可以明确在计算过程中，有很多候选矢量供于其选择。但是在实际的应用过程中，就某一个特定宏块而言，并不是像我们上述文中所阐述的那样，这些所谓的候选矢量都会存在，比如在B帧中，如果其某个宏块只有前向运动矢量或者后向运动矢量，或者相对于编码帧中辅助矢量在参考帧中不存在宏块，这种宏块一般被称为INTRA型宏块。另外，即使所有的候选矢量都存在，但是为了使估计效率得到提高，可不必搜索所有的候选矢量，只需对其ESAD值进行计算。通过这些内容，笔者就搜索运动矢量的算法提出了以下两点需求：
1）在所有的宏块中，若源视频中的宏块是INTRA型，那么在转码以后，该目标宏块同样也是INTRA型，不需要再进行运动矢量的是估计。在第一个B帧中，若其存在前向运动质量，可将该矢量作为其最佳估计值。
2）在源视频中的P帧或者I帧，若其编码宏块和最相似宏块最大的重叠面积超过宏块面积四分之三，可将相邻B帧中辅助矢量的相反矢量作为其最佳估计值。而在其他情况下，可将ESAD值中最小运动矢量当作其最佳估计值。
2.3 结论
在实验过程中，通过MPEG—2编码器来编码标准测试序列，获取源视频，通过上述文中的运动重估计法来进行视频转换。因IP电视具有实时性特点，所以视频转码效率显得非常的重要。通过实施不同标准的测试序列实验，证明降低PSNR值能够有效减少编码时间，大大提高了视频转码的工作效率。总而言之，在应用IP电视的过程中，必须要重视视频的转码，在实施视频转码技术的时候，应该结合转码的质量与效率，通过不同算法的对比，选择最优算法，从而促使视频转码后的质量达到要求。
参看文献
[1]Envivio：最新推出能够大幅提高效率和视频质量的点播转码器[J].广播与电视技术，2012，39（9）：16-18.
[2]林宗武，戴励，刘军，等.新形势下广播电台内容产业发展中媒资系统的挑战[J].广播与电视技术，2011，38（5）：71-74.
[3]孙卓.下一代智能数字前端及黑龙江省网数字前端建设规划[J].广播电视信息，2012（10）：64-67.
[4]郭彬.SIP流媒体广播应用服务器体系结构的研究[D].中国科学院沈阳计算技术研究所，2008.