13、视频压缩编码串联与转码技术解析

视频压缩编码串联与转码技术解析

1. 引言

在当今数字电视网络中，视频信号在到达最终用户之前，不可避免地要经历多个压缩和解压缩阶段。MPEG 视频压缩技术广泛应用于贡献与分发（C&D）以及直播卫星（DTH）前端系统的统计复用系统。本文将深入探讨 MPEG - 2 和 MPEG - 4（AVC）之间的各种串联组合情况。

在实践中，压缩串联存在不同场景，从紧密耦合的解码器后接编码器，到解码器与编码器完全独立且中间可能有多个处理阶段的分布式系统。前者通常称为转码器，后者称为串联压缩系统。本文主要关注串联系统。

过去曾有一些提案旨在提高视频压缩系统的级联性能，例如通过侧边信道将先前的压缩参数传递给下游编码器。然而，这些提案存在一些问题。一方面，侧边信道的完整性在实际中难以保证；另一方面，辅助信号所需的数据容量较大，例如 MPEG - 2 压缩视频信号的完整重新编码数据集需要约 20 Mbit/s 的信道容量。实际上，不同压缩参数对后续压缩阶段图像质量的影响差异很大，其中先前压缩视频信号的图像编码类型比其他参数更为重要，且该信息的传输速率可低于 50 bit/s。

如今的系统未在串联编码器中利用辅助信息的主要原因是成本以及缺乏能够提供此类元数据信息的 MPEG 解码器。提取某些压缩参数需要全可变长度解码，且只有特定的解码器芯片或 FPGA 才能实现。此外，视频信号和侧边信道的像素同步在实际实现中也可能存在问题。

2. 串联模型

为了分析 MPEG 压缩参数对串联编码器性能的影响，需要对两个 MPEG - 2 编码器/解码器对的链进行大量失真测量。失真可以通过视觉和 PSNR 值进行测量。测试发现，级联编码器的图像质量取