视频转码软件的需求和框架分析

张璟

[摘 要] 网络技术日新月異，为多媒体技术提供了多样化平台，与此同时也对视频的存储压缩给出了更高的要求。因此，在各自的应用领域上出现了种类繁多的视频压缩编码标准，这些标准解决了视频在传输和存储过程中带宽和容量的限制。

[关 键 词] 视频转码；降低视频分辨；运动矢量的重估计；视频分辨率的恢复

[中图分类号] TN941.2 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）05-0163-01

随着网络技术的高速发展，人们希望在不同的网络环境中都能实现视频流正确地、完整地和实时地被传输。这就要求在实际媒体应用中，同一视频内容能有多个压缩版本，可以在不同带宽资源下、以不同的空间分辨率进行传输。所以传统视频编码技术已经不适合用于网络传输，解决这些问题需要依赖于视频转码技术。

一、视频转码软件需求分析

视频转码就是把压缩视频流从一种语法结构变换成新的语法结构，或者将视频格式转换成另一种视频格式，以获得不同的分辨率和比特率。它的本质是一个先解码，再编码的过程。视频转码技术最初的想法是实现视频编码技术的可缩放性。其基本原理是将视频信息划分为满足最小需求的基本层和多个增强层，其中基本层是必选的，增强层的个数由网络环境和比特率要求决定。然而，可缩放编码技术的复杂性导致了大量额外的计算量和时延，而经过复杂缓慢的计算后视频编解码效果并不理想。使用视频转码技术可以解决分级编码不能解决的问题。

二、视频转码软件研究现状

目前对视频转码技术的研究，主要集中在分辨率转码、帧率转码、码率转码和语法转码四个方向，下面依次对这几种转码方法做介绍。

（一）分辨率转码

分辨率转码也称为空间分辨率转码，即根据实际需求，实现视频编码分辨率的降低或提高。

（二）帧率转码

帧率转码也成为时间分辨率转码。

（三）码率转码

码率转码的主要目的是为了在网络传输和电视广播等应用中，可以实现降低输入视频码流码率以满足网络的传输带宽或满足与其他特定的编码类、编码级互相兼容的目的。

（四）语法转码

目前应用较为广泛的视频压缩编码标准有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.263和H.264等。语法转码是将压缩视频流从一种压缩编码标准转换成另一种视频编码标准的码流，对压缩视频流的语法和码流结构等方面都采取彻底的转换，以实现不同标准视频系统间的互联互通。

三、视频转码软件框架原理

本文涉及视频转码软件具体的传输框架。其中最重要的三个步骤为：（1）降低视频分辨率；（2）运动矢量的重估计；（3）视频分辨率的恢复。

四、视频转码软件的关键技术

（一）降低分辨率技术

对视频信号进行降低视频分辨率的处理是为了克服传输信道带宽的限制和用户终端显示及处理能力的限制，为用户提供低速率、低分辨率、低带宽的码流。例如，在视频会议时，需要将各个分会场的视频画面同时传输到主会场，使与会者能同时看到所有分会场的画面，这就需要降低每个分会场的视频分辨率，避免因为大量数据同时涌入而造成网络拥塞，影响主会场的视频效果；另外，当经过压缩编码的视频数据由高速传输信道进入低速传输信道的时候，如果不经过降低视频分辨率的操作，会造成传输码流和信道的失配和网络的拥塞。所以降低视频分辨率对视频通信的传输和应用有着重要的意义。降低视频分辨率的算法是关键技术之一，算法实现的效果将直接影响到转码后的视频质量。

（二）运动矢量重估技术

在对原始视频进行下采样之后，宏块的数量会按照比例缩减，运动矢量也会重新合并减少，所以要对运动矢量进行重估计。它是为了弥补因下采样误差或模式映射不准确而造成的漂移误差。运动矢量的重估计算法直接关系到转码后视频图像的视觉效果。运动矢量估计是视频编码技术中最耗费时间的一个环节，占用总编码时间的70%以上。如果完全重新计算所有的运动矢量，会大大增加转码器的负担，也不能满足实时性的要求。所以要尽量利用输入码流中的原有运动信息，简化运动矢量的重估计过程，提高运算速度。

综上所述，本文介绍了视频转码的概念，具体分析了目前比较常见的分辨率转码、码率转码等几种视频转码方法，包括它们的原理及研究方向。在总结这些转码方法的基础上，提出了一种新的基于空间域的Internet视频转码框架，为后续的研究工作提供了理论依据和研究架构。

参考文献：

[1]林杰聪，黄祥林，杨占昕.视频转码技术研究[J].中国传媒大学学报（自然科学版），2006，13（3）：43-51.

[2]徐凯.基于H.264/AVC的空间分辨率转码算法研究[D].山东大学，2008.