[发明专利]MPEG－2到H.264码的快速转换方法

说明书

技术领域

本发明属于视频压缩编码领域中的视频格式转换，尤其是MPEG-2到H.264码的快速转换方法。

背景技术

数字电视的发展极其迅速，但是图像带宽束缚了数字视频业务的拓展。数字电视视频录像节目多采用MPEG-2视频压缩标准，图像尺寸较大，码率较大。广大数字电视用户的带宽较难以满足多路高码率的视频流的实时传输。这在移动数字电视、交互式高清电视、网络电视尤为突出。为了使用户能在较低带宽的情况下能顺利收看更多的数字电视节目，需要降低视频流的码率。再加上储存容量的限制和各种不同数字电视终端的出现，使数字电视用户对高效的视频编码码技术需求越来越迫切。如CN1745573图像拾取设备及其运动图片拍摄方法，在运动图片拍摄模式下工作的图像拾取装置，其中运动图片拍摄开始之前，通过在键输入部分(12)上的快门按钮来指示，将控制部分(10)的时钟频率设置为普通频率，从而减小监控状态下的电力消耗以延长电池寿命，而且其中，当指示运动图片拍摄开始时，由时钟转换控制部分(101)将该时钟频率大幅增加，从而使得在对运动图片数据进行解码处理期间，MPEG转换器(7)能够高速访问存储YUV数据，例如参考数据，搜索数据等的SDRAM(8)，并能够对运动图片进行实时压缩。

CN1567271具备高速网络接口的MPEG码流变换采集方法及装置，在设备内实现传输流的数据过滤、PID修改、服务信息插入和码率变换，设备具有高速以太网接口用于将变换后的目标传输流传送到计算机中。实现码流的直接采集，也能够对码流进行处理。CN1633180基于变换和数据融合的多描述视频编码方法，包括对要编码的信号实施变换1～n；分别对变换1～n后的信号进行量化和熵编码；分别按照各自的路径1～n对量化和熵编码后的信号1～n进行解码；分别对解码后的信号1～n进行逆变换；逆变换后分别得到边描述1～n，将1～n个逆变换后的数据融合成为中心描述等步骤。它能将基于变换和数据融合的多描述编码和视频编码结合起来，对一组视频序列，这种编码方法能产生多个MPEG码流，从每一个码流中都可以还原出一个失真较大的视频序列；当多个码流被收到时，一个失真较小的视频序列将被还原出来。

H.264是由联合视频组ISO/IEC MPEG和ITU-T VCEG共同开发的新一代视频编码标准。在得到相同图像质量的前提下，相对于其它标准如MPEG-2，H.264可节约50％左右的比特率。H.264优越的编码性能，使得MPEG-2到H.264的转码研究实为当务之需。但H.264的编码算法与MPEG-2的有着显著不同，使得转码过程比其它的转码更加复杂。

目前的转码架构主要有两种：基于像素域的级联体系转码(CPDT)和基于DCT域的转码(DDT)。基于像素域的级联体系转码先将MPEG-2视频流完全解码，再H.264编码。这种结构具有很大的灵活性，可以在不同的比特率、帧率、图像分辨率、编码模式之间转码。但计算复杂度高。基于DCT域的转码(DDT)直接在DCT域对DCT系数、运动失量等重估计，计算复杂度低，但灵活性受到限制，当要求改变运动矢量、码率、分辨率等，就很难采用这种体系结构。

H.264帧间预测是利用已编码视频帧/场和基于块的运动补偿的预测模式。与以往标准帧间预测的区别在于块尺寸范围更广(从16×16到4×4)、亚像素运动矢量的使用(亮度采用1/4像素精度MV)及多参考帧的运用等等。

关键步骤包括：

1.宏块分割

H.264采用了树状结构的运动补偿，即每个宏块(16×16像素)可以4种方式分割：一个16×16，两个16×8，两个8×16，四个8×8。其运动补偿也相应有四种。而8×8模式的每个子宏块还可以四种方式分割：一个8×8，两个4×8或两个8×4及4个4×4。这些分割和子宏块大大提高了各宏块之间的关联性。

每个分割或子宏块都有一个独立的运动补偿。每个MV必须被编码、传输，分割的选择也需编码到压缩比特流中。对大的分割尺寸而言，MV选择和分割类型只需少量的比特，但运动补偿残差在多细节区域能量将非常高。小尺寸分割运动补偿残差能量低，但需要较多的比特表征MV和分割选择。分割尺寸的选择影响了压缩性能。整体而言，大的分割尺寸适合平坦区域，而小尺寸适合多细节区域。

宏块的色度成分(Cr和Cb)则为相应亮度的一半(水平和垂直各一半)。色度块采用和亮度块同样的分割模式，只是尺寸减半(水平和垂直方向都减半)。色度块的MV也是通过相应亮度MV水平和垂直分量减半而得。

2.RD优化