随着多媒体通信的普遍应用和视频编码技术的快速发展,针对不同的数字视频应用,出现了许多视频编码标准,例如:面向数字广播等高质量视频应用的MPEG-2视频编码标准;面向低码率视频通信的H.263视频编码标准和面向流媒体和多媒体交互应用的MPEG-4视频编码标准等。多种视频编码标准的广泛应用使得在不同视频之间进行格式转换的需求不断出现。视频转码器可以满足上述需求,将一种压缩格式的视频码流转换为另一种压缩格式,如不同码率、不同分辨率、不同语法格式等。视频转码技术使得在异质网络和不同终端设备间进行视频转输和处理成为可能。视频转码技术研究的关键是利用输入压缩视频流中的编码信息和统计特性来加速和优化转码过程,从而在不同的转码应用环境和限制条件下达到最佳的质量与复杂度的折中。 本文首先回顾了现有的视频转码结构和主要技术。然后,针对不同视频编码标准间转码的特点和要求,提出了一些改进算法,主要集中在宏块编码模式选择、量化参数映射、转码质量和码率控制方面。 文章首先提出了两种转码中帧内宏块模式选择的有效算法。算法分别基于利用图像DCT变换后的系数进行宏块纹理的分析与分类和基于最佳帧内预测模式的统计信息。与采用H.264帧内模式快速选择的解码器-编码器级联结构相比,提出的算法有效地减少了帧内宏块模式选择的计算量,并保持了可接受的图像质量。 对于转码中帧间宏块的模式选择,本文提出了一种针对实时转码应用的直接映射转码模式以及两种分别采用“自上而下”和“自下而上”模式选择策略的宏块划分模式选择算法。“自上而下”和“自下而上”宏块划分模式选择算法首先作为编码器的快速算法被提出。在转码中,本文通过利用输入码流的信息,对这两种算法进行了改进,从而对转码中的帧间宏块模式选择进行了有效的优化。与全模式搜索下的解码器-编码器级联的转码器相比,“自上而下”和“自下而上”的宏块划分模式选择算法可以很好地保持图像质量并极大地减少转码复杂度。而直接映射的转码方式可以更好地提升转码速度,并保持主观质量无明显下降。 接下来,本文提出了一种初步但有效的转码率失真模型。此模型同时被用于指导设计转码器的质量控制策略。针对不同质量和码率要求的典型视频转码应用,本文提出了三种基于量化参数映射的质量控制策略。 最后,本文在多处理器系统及相应的并行转码结构下,提出了一种结合上述量化参数映射策略与码率控制方法的自适应质量码率联合控制方案,以满足不同转码应用的需求。