视频转码技术及转码实现详解

相同编码格式之间的视频数据转码

　　相同编码格式的数据转码，指不改变压缩格式，只通过转码手段改变其码流或头文件信息。根据其使用目的，可分为改变码流和不改变码流两种。

　　如我们可以将 MPEG-2 全 I 帧 50Mbps 码流的视频数据转码为 MPEG-2 IBBP 帧 8Mbps 码流的视频数据，直接用于播出服务器用于播出。或者我们将基于 SONY 视频服务器头文件封装的 MPEG-2 全 I 帧 50Mbps 码流的视频文件，改变其头文件和封装形式，使之可以在给予 MATROX 板卡的编辑系统上直接编辑使用。

　　这种转码方式的复杂度要小于不同编码格式转码的复杂度，而且对视频工程上而言，更加具有可操作性。

　　3 视频数据转码的实现

　　视频数据不同编码之间的相互转化有很多算法可以实现，许多运动图像专家对此也作了深入的研究，针对不同的编码方式提出了相当多可行的方案。这些方案共同的特点就是充分利用所需相互转换编码之间的共同特征，尽量减少编解码所带来的图像质量损失，同时达到时间和资源消耗的平衡。

　　如我们将一个 MPEG-2 的视频数据转换成 MPEG-4 的视频数据，当然可以采用的方法是先将 MPEG-2 的视频解压缩成单 帧的图像序列，再将其重新压缩编码成为 MPEG-4 的视频数据

　　但这种转码方式的运算复杂度的使用 SDI 数据流作为中介的运算复杂度并没有什么区别。我们可以通过一些方法提高转码的效率，降低运算复杂度，比如 MPEG-2 和 MPEG-4 在其编码算法上有很多相通的地方，在 DCT 变换， MC 运动补偿， MV 运动补偿等方面有许多可以公用的地方，我们并不需要将其完全解码成独立的图像序列，可利用不同编码方式间的相关性进行转码工作

　　MPEG-2 视频数据中所有的头信息被解码后都直接送到 MPEG -4 编码器中进行编码，其中少数头信息需要调整，以适应新的编码格式。而 DCT 系数和 MV 信息被重用，省去了运动估计和 DCT 的系统消耗。同时 MPEG -4 做运动补偿的时候，也可以直接利用 MPEG -2 解码器解码得出的运动矢量的信息。

　　我们可以看出，使用不同的转码算法在不同需求的编码转换时，可以得到不同的时间及系统消耗复杂度。这些不同复杂度算法的是否采用取决于用户对工作任务的要求。比如工作任务需要实时获得转码结果，要求高可靠性，并且对转码前后的数据的编码方式及码流指定不变。那么我们可以采用高效的转码算法，必要时牺牲一些图像质量，将算法固化在硬件芯片板卡上，从而满足任务需求。如果工作任务对转码同步性要求并不高，不要求实时输出，但对图像质量有很高的要求，我们可以采用一些效率较低，但图像质量损失较小的转码算法。可以将算法固定在硬件芯片中，也可以使用通用的计算机运算系统、存储系统和数据交换系统，使用软件算法进行转码工作，这些方式的具体应用方式在本文的后半部分会详细介绍。

　　下面来看一下这些转码工作是如何实现的。

　　一、传统面向流方式的视频转码

　　由于视频数据自身的特点，数据量的庞大和线性的存储格式，长期以来传统的视频编码转换都是面向数据流进行操作。其工作原理如一个制式转换器一样，输入端输入连续的 NTSC 制信号，同时在输出端输出实时的 PAL 制信号。

　　这种方式的优点是可以以实时或者接近实时的方式输出转码结果，转码算法固化在板卡芯片上，转码工作基本上是由硬件完成，稳定性好。但其缺点也是显而易见的，转码单元针对特定的源编码方式和目标编码方式，用户基本无法对码流的大小和附加信息进行控制，灵活性较差。而为了满足实时处理的要求，有时必须需要牺牲一些图像的质量。另外的缺点就是这种基于流方式的视频转码，输入和输出基本同步，不能以快于实时的速度进行编码转换。

　　随着计算机技术的日益进步，非线性存储手段日益完善，我们可以通过文件的方式存储视频数据。这样就为视频数据提供了新的，更加灵活高效的转码手段。

　　二、使用计算机及其相关设备面向文件方式进行视频转码

　　使用计算机设备改变单幅图像的编码方式已经是一个非常成熟的技术，但受到计算机运算能力和存储能力的限制，很长一段时间内，对于符合广播级要求的专业视频数据的编码转换处理一直没有什么好的解决方案。但随着计算机设备运算能力的增强和存储容量的日益扩大、其数据接口已经可以满足视频数据处理的需求，使用计算机及其相关设备处理视频数据已经成为现在的主流，同时也给视频转码提供了更好性价比的平台。我们可以使用计算机设备，利用软件手段，进行灵活高效的转码工作。

　　我们来看一看如何使用计算机系统进行转码工作。

这种利用计算机设备进行转码的工作方式具有非