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可伸缩性视频编码的转码及其应用

作　者: 柳辉
导　师: 李世鹏；李厚强
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 可伸缩性视频编码 SVC H.264/AVC 视频转码性能比较快速模式选择快速运动估计码率转码
分类号: TN919.81
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
下　载: 348次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着网络技术和多媒体技术的迅猛发展,基于网络的多媒体获得了十分广泛的应用。当前的媒体应用环境具有网络形式的异构性、终端设备的多样性以及多媒体应用的复杂性等特点,从而造成了目前多媒体应用面临的困难和挑战。其中可伸缩性视频编码技术提供内嵌多层子码流来提供不同时间、空间、质量等各种尺度的可伸缩功能,从而摆脱传统的单层视频编码而具有良好的适应能力;另外,一直以来具有良好性能并被广泛研究的视频转码(Video Transcoding)技术则能对已编码码流按用户需求进行可变、多样的格式转换,同样具有良好的适应能力。这两者都是有望解决这些问题的关键技术,是目前视频处理与通信领域研究的热点,具有重要的理论意义和广泛的应用价值。本文在深入分析最新的可伸缩性视频编码国际标准(Scalable VideoCoding,SVC)技术特点及应用场景的基础上,研究相应的转码技术,旨在解决在不同的网络应用环境、用户体验和编码格式下,转码存在的各种技术问题。本文的主要工作以及创新之处在于:1.研究SVC技术与转码技术的性能对比。本文对SVC进行理论分析和实际测试,综合各种特性的视频内容,从编码端复杂度、编码性能、解码端复杂度以及可伸缩应用角度对其和视频转码进行详细的对比实验和数据分析,指出SVC的优势以及缺点,为SVC的应用前景提供了理论分析和数据支持。2.提出了通用的基于SVC标准到H.264/AVC标准的空间分辨率转码框架及算法。本文研究了从SVC标准到H.264/AVC标准的空间分辨率转码过程,分析了SVC标准与H.264/AVC标准的异同点,提出了通用的空间分辨率转码框架,着重在像素域上研究快速运动估计、快速模式选择以及运动重用技术的算法,在保证良好转码性能的同时,实现了低复杂度的、从SVC到H.264/AVC的空间分辨率转码。3.提出了通用的从SVC标准到H.264/AVC标准的综合转码框架及算法。在本文所提的空间分辨率转码技术基础上,本文研究了从SVC标准到H.264/AVC标准的质量转码过程,并提出了综合空间分辨率和质量的通用的转码框架,分别在像素域的闭环以及开环算法中研究综合转码的各种问题,并提出闭环/开环联合的综合转码方法以及由底向上的快速模式选择算法,在保证性能损失不大的情况下,进行迅速的转码,实现复杂度以及率失真性能的良好折中。综上所述,本文对SVC进行了探讨和研究,并结合可伸缩性视频编码与转码,进行空间与质量的转码技术研究,取得了一些有价值的研究成果。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第1章绪论  12-18
  1.1 引言  12-13
  1.2 研究背景  13-15
  1.3 研究现状  15-16
  1.4 论文创新点以及组织结构  16-18
第2章视频编码和转码基础  18-46
  2.1 视频编码原理  18-19
  2.2 视频编码标准简介  19-25
    2.2.1 第一代视频编码标准  21-23
    2.2.2 第二代视频编码标准  23-24
    2.2.3 第三代视频编码标准  24-25
  2.3 H.264/AVC标准  25-30
    2.3.1 可变块尺寸的运动估计  26-27
    2.3.2 帧内预测  27-28
    2.3.3 多参考帧选择  28-29
    2.3.4 整数离散余弦变换  29
    2.3.5 熵编码  29-30
    2.3.6 去块效应滤波器  30
  2.4 可伸缩性视频编码标准  30-37
    2.4.1 时间可伸缩性  33-35
    2.4.2 空间可伸缩性  35-36
    2.4.3 质量可伸缩性  36-37
    2.4.4 其他可伸缩性  37
  2.5 视频转码介绍  37-44
    2.5.1 码率转码  39-42
    2.5.2 空间域转码  42-43
    2.5.3 时间域转码  43-44
  2.6 本章小结  44-46
第3章可伸缩性视频编码和视频转码的比较  46-66
  3.1 背景介绍  46-47
  3.2 SVC介绍  47-49
  3.3 可伸缩应用场景  49-52
    3.3.1 本地播放  49-50
    3.3.2 单播  50
    3.3.3 广播/多播  50-51
    3.3.4 各种技术的比较  51-52
  3.4 编码复杂度  52-53
  3.5 SVC与转码的性能比较  53-63
    3.5.1 测试环境  54-56
    3.5.2 码率下降的率失真性能  56-58
    3.5.3 空间分辨率下降的率失真性能  58-61
    3.5.4 计算复杂度  61-62
    3.5.5 结果及分析  62-63
  3.6 本章小结  63-66
第4章可伸缩性视频编码的空间分辨率的转码  66-78
  4.1 背景介绍  66-68
    4.1.1 码流重写机制  67
    4.1.2 基于特定结构的码流重写机制  67-68
  4.2 从SVC到H.264/AVC的空间分辨率转码  68-75
    4.2.1 转码总体流程  68-70
    4.2.2 转码中的快速模式选择/运动估计  70-75
  4.3 性能比较  75-77
  4.4 本章小结  77-78
第5章可伸缩性视频编码的综合转码  78-88
  5.1 背景介绍  78
  5.2 闭环/开环联合的综合转码  78-81
  5.3 由底向上的快速模式选择算法  81-83
  5.4 性能比较  83-86
  5.5 本章小结  86-88
第6章总结与展望  88-90
参考文献  90-96
致谢  96-98
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果  98-99

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