常见的几种转码方案 - 安防知识网

综合评估现有各类视频编码标准性能和城市监控联网的现实条件和需求的基础上，具体而言，AVS为公安监控网上的信源编码标准具有以下优势：AVS代表了先进的视频编码技术，其编码效率为MPEG-2的2倍以上，与AVC/H.264处于同一水平

　　【安防知识网】综合评估现有各类视频编码标准性能和城市监控联网的现实条件和需求的基础上，具体而言，AVS为公安监控网上的信源编码标准具有以下优势：AVS代表了先进的视频编码技术，其编码效率为MPEG-2的2倍以上，与AVC/H.264处于同一水平，可见，AVS已经步入国际视频压缩的先进水平行列;实现复杂度低，经大致估算，AVS解码复杂度相当于AVC/H.264的30%，编码复杂度为AVC/H.264的70%，易于软硬件的实现;能够保证信息安全，AVS的专利技术大多由我国自主持有，相关产品无需依赖国外进口，可以从源头上杜绝盗窃、滥用和泄漏国家机密的可能。同时，AVS专利授权模式简单，专利费用低廉(遵循1元人民币的原则)。

　　MPEG-4 SP(Simple Profile)主要针对低复杂度、低比特率的视频通信应用，目前MPEG-4 SP是视频监控网上目前使用最为广泛的编码标准。如上所述，AVS有望在今后成为视频监控领域的主导编码标准，但其大规模化应用尚需时日，故构建高效MPEG-4到AVS转码器可以缓解目前AVS视频码流紧缺的压力，实现AVS标准的平稳过渡。针对公安视频监控网对资源整合的需求，我们将参照下面的要求构建MPEG-4到AVS转码器：

　　充分利用城市范围内现有的各类图像资源，通过开发多功能转码器将分布在城市各处的具有不同图像编码格式、不同接入带宽的图像监控系统连接起来;

　　转码器能够支持主流的视频编码格式标准及监控网上通用的图像尺寸;

　　转码系统可以根据网络带宽实现对输出图像码率的控制;

　　转码后的图像质量损失小;

　　出于安全性考虑，对监控图像的访问和浏览必须是实时的，从而要求转码器转码速度不得低于25fps。

　　在上文中，笔者介绍了常见的几种转码方案，在表1中则列举各自的优点与缺陷以便明确它们的最合适应用场景。

　　如表1所示，不同的转码方案在技术性能方面各有优缺点。基于需求决定系统结构的原则，下文对照AVS转码器的性能需求逐步找到我们最需要的系统结构。

表1 常见转码方案比较

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　　在表2中，笔者逐项对应转码器的性能需求给出了最佳的转码器参考结构。通过分析可以发现，中选次数最多的参考转码器是重解重编方案和频域闭环方案。再次对两者进行比较，转码速度似乎成为频域闭环方案优于重解重编方案的唯一理由。但这“唯一的优点”似乎也有限制：MPEG-4使用8×8DCT，AVS使用8×8类DCT整数变换，故基于变换域的编码操作(MC、帧内预测、图像降采样等)并不能直接实施，需要首先完成MPEG-4 DCT系数到AVS整数变换系数的映射，这势必延长频域闭环方案转码时间;DCT-MC的快速实现与输入图像特征有关，当图像区域运动剧烈时，DCT系数矩阵稀疏程度并不高，故会大大增加矩阵元素运算的次数，这也会延长频域闭环方案转码时间。

表2 转码需求vs.参考方案

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　　基于上述分析，我们采用基于像素域闭环方案的快速转码器体系，其主要特征包括：

　　对输入MPEG-4码流完全解码，以得到各类编码信息用于后续AVS编码;

　　在进行AVS编码前，根据转码应用需求，进行相应的跳帧处理和空域降采样滤波，并且遵循时间域处理在前、空间域处理在后的原则;

　　与时间域/空间域图像处理相伴随，根据解码得到的编码信息合成候选运动向量并决定输出宏块的候选编码模式;

　　对输入视频流进行AVS编码，在候选运动向量、宏块编码模式之上，进行小范围的运动信息修正和精化，并随之完成编码过程。

　　我们将所有测试序列以384kbps的码率编码为MPEG-4码流后，使用固定量化参数(QP=36)转码为AVS码流，同样的设置也应用于对比实验中。此处对比的对象为重解重编方案，其编码模块基于参考软件RM5.2c。图2为转码前后图像视觉效果对比图。

　　从图1中可以看出，转码前后主观图像质量并无显著下降。在转码效率方面，由于采用了多项快速转码策略，使得与级联型转码器相比，AVS编码时间不及前者的10%，在多路并行转码应用中，完全能够满足实时转码需求。然而，由于并未在转码系统中进行完备的基于率失真模型的宏块模式选择，另外复用的运动向量精度欠佳，故与重解重编方案相比，客观图像质量与前者相比相差0.5dB-1.5dB。

图1 转码效果示意图

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