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IPAV数字会议管理信息中心网络直播编码介绍

2006-12-13 刘炜 InfoAV China


    一、MPEG-4简介
    IPAV数字会议信息管理中心使用的是MPEG-4编码格式,MPEG-4目前的主流是MPEG-4校验模型、OpenDivX、XviD几种:
    

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    MPEG-4 校验模型
    在MPEG-4制定的同时,有两个组织负责为MPEG-4制作校验模型,分别是美国的Microsoft和欧洲的MoMuSys小组。所谓校验模型就是要实现MPEG-4所有的功能和内容(当时只涉及系统、视频、音频三个部分),但是无需为实用考虑,也就是说不需要做算法的优化。

    然而,对本设计来讲,固然使用校验模型的优势在于它算法的完备性,但是,由于它要实现的功能太过复杂,因此在我们资源有限的嵌入式系统上是无法达到实时处理的。尽管MPEG-4编解码算法的优化是当前MPEG-4研究的热点之一,而这其中的很多工作都是基于MPEG-4校验模型来完成的,并且这些工作对于MPEG-4的应用来说都是必不可少的,但是,对于日常工作所要完成的目标来说,却是不现实的。
    

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    OpenDivX
    DivX最初是从对微软的MS MPEG-4V3编码核心破解而来的,也就是人们熟悉的DivX 3.11。之后DivXNetworks Inc.公司成立,发起一个开放源码项目ProjectMayo,开发出OpenDivX 编码器和解码器原型,然后又开发出更高性能的编码器Encore 2。但是后来由于商业利益的原因,OpenDivX 结束了源代码的开放,Encore 2是OpenDivX的最后的版本。

    软件开发人员对源码开放的DivX版本做了程序上的修改,使得其在arm-linux-gcc上编译通过。移植结果是:对CIF格式下MPEG-4标准测试序列能达到10秒编一帧,效率很差。
    

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    XviD
    XviD是OpenDivX的延续,它是目前基于整帧编码(出于应用的考虑,XviD和DivX一样,都没有实现去MPEG-4所有的功能和内容,这点和校验模型不同)的MPEG-4编码器中表现非常出众的一个。和DivX相比,它有以下几个特点:
    1、多种编码模式:除了最原始单重固定码流压缩(1-pass CBR)之外,XviD提供了包括:单重质量模式动态码流压缩、单重量化模式动态码流压缩、和包括外部控制和内部控制的两种双重(2-pass)动态码流压缩模式。由此,XviD是目前MPEG-4编码内核中可选模式最多的。其中特别是双重动态码流压缩模式,通过检测画面运动幅度,以最优化的方式曲线分配画面量化幅度,使充满活性元素的视频图象可以在占用空间和画面质量之间获得最佳的平衡。而单重量化模式动态码流压缩,可以高速地一次性生成可控画面细节的动态码流视频文件,在较少的压缩时间代价之下,可以获得较稳定的画面细节质量。

    2、量化方式选择和范围控制:XviD不仅提供了标准的MPEG量化方式,还特地提供了更适合低码流压缩的H.263量化方式。并且XviD还可以在双重运算(2-pass)时,根据对画面信息的综合分析,动态的决定某段场景的画面量化方式,有利于网络媒体文件传播中,空间与画质的平衡。运动侦测和曲线平衡分配:XviD可以对画面逐帧进行运动侦测,以及对全片段的运动侦测结果进行分析后,重新以曲线平衡分配每一帧的量化幅度。这样,需要高码流的运动画面可以分配更多空间、更高的码流、更低的量化幅度来保持画面的细节;而对于不包含太多运动信息的静态画面,则消减分配预算。

    3、动态关键帧距:这是另一个XviD所具有的,在空间和画面之间获得最大平衡的技术。我们知道在视频压缩中不是每一帧都记录着全部的画面信息,事实上只有关键帧记录着完整的画面信息,而后续的P 帧(P-Frame)仅仅是纪录下与之前一帧的差值。如果关键帧之间的画面变化很大,则会浪费宝贵的空间在P-Frame上;而加入把变化很大的那一帧记录在关键帧里,那么由于后续的帧不再有更大的变化,就可以节省P帧所需的空间。因此,根据画面镜头切换和运动幅度来变换关键帧的位置,有利于画面质量的提高。

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