一种增强像素域码流转换方法
专利汇可以提供一种增强像素域码流转换方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种增强 像素 域码流转换方法，该方法首先把MPEG－2输入码流完全解码，输出YUV格式的视频数据外，还输出解码信息，如每 帧 图像的编码模式，每个宏 块 的编码模式，如 运动矢量 、 帧内预测 模式、量化参数、非零系数个数；然后，充分利用MPEG－2解码得到的输出信息，重新对输出的YUV格式的视频数据进行AVS编码；最后在编码时，综合考虑MPEG－2编码和AVS编码的特征，兼顾转码的 质量 与速度。由此可见该方法在转换过程中尽可能地利用了输入码流的编码信息，如视频序列头信息、宏块编码模式信息和运动矢量信息等，来提高AVS编码速度，保证了转码的高质量，又降低了转码的运算量。，下面是一种增强像素域码流转换方法专利的具体信息内容。
1、一种增强像素域码流转换方法，
其特征在于，
该方法在将MPEG-2码流转换为AVS码流时，遵循以下步骤：
a，首先把MPEG-2输入码流完全解码，输出YUV格式的视频数据外， 还输出解码信息，解码信息包括每帧图像的编码模式，每个宏块的编码模 式，如运动矢量、帧内预测模式、量化参数、非零系数个数；
b，然后，充分利用MPEG-2解码得到的输出信息，重新对输出的YUV 格式的视频数据进行AVS编码；
c，在编码时，综合考虑MPEG-2编码和AVS编码的特征，并遵循转 码原则。
2、如权利要求1所述的增强像素域码流转换方法，
其特征在于：
所述的步骤a中，
将解码信息包括每帧图像的编码模式，每个宏块的编码模式，如运动 矢量、帧内预测模式、量化参数、非零系数个数等放入一个公共缓冲区中， 对视频图像进行重新编码，最后输出AVS视频基本流。
3、如权利要求1或2所述的增强像素域码流转换方法，
其特征在于：
利用解码信息帮助提高AVS视频编码效率。
4、如权利要求1所述的增强像素域码流转换方法，
其特征在于：
所述的步骤b中，如果MPEG-2中当前解码宏块的离散余弦变换系数 为零，AVS编码此宏块时就不要再进行离散余弦变换，直接视此宏块的 AVS的离散余弦变换为零。
5、如权利要求1所述的增强像素域码流转换方法，
其特征在于：
所述的步骤c中，
所遵循的转码原则包括，
对于包含可伸缩编码的MPEG-2视频流，不作速度上的要求；
对于4∶4∶4格式的MPEG-2视频流，首先下采样为4∶2∶0格式，速度上 仍然不作要求；
保持视频流的高层语法结构，即序列头的位置不变，图像组的位置和 结构不变，帧的预测类型不变。
6、如权利要求5所述的增强像素域码流转换方法，
其特征在于：
所述的预测类型是指帧内预测、向前预测和双向预测，也就是说，I 帧转码后仍然为I帧，P帧转码后仍然为P帧，B帧转码后仍然为B帧。
7、如权利要求1所述的增强像素域码流转换方法，
其特征在于：
所述的步骤c中，
所遵循的转码原则还包括，
尽量保持帧的扫描类型不变，即转码前按照帧编码的图像，转码后仍 然按照帧编码，转码前按照场编码的图像，转码后仍然按照场编码；
重新划分条带，默认为每一帧只划分为1个条带；
I帧的每一个宏块都将采用AVS的帧内编码算法重新编码，在编码时 参考输入码流中对应宏块的编码信息。
对于逐行帧中采用场模式编码的宏块，统一改为按照帧模式编码。
8、如权利要求1所述的增强像素域码流转换方法，
其特征在于：
所述的步骤c中，
所遵循的转码原则还包括，
对于MPEG-2视频流中采用跳过模式编码的宏块，转码时直接按照跳 过模式编码，不再进行宏块编码模式选择和运动补偿；
对于MPEG-2视频流中运动矢量非零但是非零离散余弦变换系数个 数为0的宏块，转码时不再进行宏块编码模式选择和运动补偿，直接采用 转码前的运动矢量；
对于MPEG-2视频流中采用其他模式编码的宏块，包括P帧和B帧中 采用帧内模式编码的宏块，转码时重新进行宏块编码模式选择和运动补 偿，在搜索运动矢量时以转码前的运动矢量为中心在一个较小的范围内。
技术领域
本发明涉及信号处理中的音视频编解码技术领域，尤其涉及一种增强 像素域码流转换方法。
背景技术
近年来，出现了一批数字音视频编解码标准，具有代表性的有国际标 准MPEG-4、H.264/MPEG-4 AVC，以及我国自主制定的标准AVS，微软 公司推出的WM9等等。AVS是我国在数字音视频核心技术和工业标准上 争取主动的一次尝试。在AVS标准中大多数是我国自主的专利技术，也 有一些少部分国外相关公司申请的专利，加上简洁的一站式授权以及新颖 的专利池管理策略，较好地解决了专利问题。另外，AVS在性能上和H.264 和MPEG-2相比有比较明显的优势。压缩效率比MPEG-2提高2～3倍， 和H.264相当，实现复杂度明显低于H.264。
标准的多样化使不同标准之间的数据格式转换变得越来越重要。AVS 是我国自主制定的标准，为了推广中国相关公司制定的标准AVS，需要 首先解决MPEG-2到AVS的转码问题，以实现视频数据从MPEG-2到AVS 的高质量低延迟转码。
请先参见图1所示，最简单的转码方法是先完全解码视频数据，得到 解码后的象素值，然后再用新的编码标准重新编码。这种转码方法称为级 联像素域转码(CPDT，Cascaded Pixel Domain Transcoding)，此方法的优点 是重建图像质量高，失真小，转码器结构简单。级联像素域转码的缺点是 计算量大，延迟大，难以达到实时转码的要求。
另一种转码方法是压缩域转码(CDT，Compressed Domain Transcoding)，其基本思想是只利用输入码流中已压缩的信息，如视频序 列头信息、宏块编码模式信息、运动矢量信息和量化后的离散余弦变换 (DCT)系数等，直接生成转码后的码流，如图2所示。这种方法极大的 降低了转码过程的运算量，转码功能能够在现有条件下通过软件来实现， 且转码效率高，延迟小。但是这种方法只适合处理算法基本相同的压缩格 式之间的转码。
发明内容
为了实现上述目的，本明采用如下技术方案，
该增强像素域码流转换方法包括以下步骤：
a，首先把MPEG-2输入码流完全解码，输出YUV格式的视频数据外， 还输出解码信息，解码信息包括每帧图像的编码模式，每个宏块的编码模 式，如运动矢量、帧内预测模式、量化参数、非零系数个数；
b，然后，充分利用MPEG-2解码得到的输出信息，重新对输出的YUV 格式的视频数据进行AVS编码；
c，综合考虑MPEG-2编码和AVS编码的特征，并遵循转码原则进行编 码。
所述的步骤a中，
将解码信息包括每帧图像的编码模式，每个宏块的编码模式，如运动 矢量、帧内预测模式、量化参数、非零系数个数等放入一个公共缓冲区中， 对视频图像进行重新编码，最后输出AVS视频基本流。
利用解码信息帮助提高AVS视频编码效率。
所述的步骤b中，如果MPEG-2中当前解码宏块的离散余弦变换系数 为零，AVS编码此宏块时就不要再进行离散余弦变换，直接视此宏块的AVS 的离散余弦变换为零。
所遵循的转码原则包括，
对于包含可伸缩编码的MPEG-2视频流，不作速度上的要求；
对于4:4:4格式的MPEG-2视频流，首先下采样为4:2:0格式，速度 上仍然不作要求；
保持视频流的高层语法结构，即序列头的位置不变，图像组的位置和 结构不变，帧的预测类型不变。
所述的预测类型是指帧内预测、向前预测和双向预测，也就是说，I 帧转码后仍然为I帧，P帧转码后仍然为P帧，B帧转码后仍然为B帧。
所述的步骤c中，
所遵循的转码原则还包括，
尽量保持帧的扫描类型不变，即转码前按照帧编码的图像，转码后仍 然按照帧编码，转码前按照场编码的图像，转码后仍然按照场编码；
重新划分条带，默认为每一帧只划分为1个条带；
I帧的每一个宏块都将采用AVS的帧内编码算法重新编码，在编码时 参考输入码流中对应宏块的编码信息。
对于逐行帧中采用场模式编码的宏块，统一改为按照帧模式编码。
所述的步骤c中，
所遵循的转码原则还包括，
对于MPEG-2视频流中采用跳过模式编码的宏块，转码时直接按照跳 过模式编码，不再进行宏块编码模式选择和运动补偿；
对于MPEG-2视频流中运动矢量非零但是非零离散余弦变换系数个数 为0的宏块，转码时不再进行宏块编码模式选择和运动补偿，直接采用转 码前的运动矢量；
对于MPEG-2视频流中采用其他模式编码的宏块，包括P帧和B帧中 采用帧内模式编码的宏块，转码时重新进行宏块编码模式选择和运动补 偿，在搜索运动矢量时以转码前的运动矢量为中心在一个较小的范围内。
在本发明的上述技术方案中，该方法首先把MPEG-2输入码流完全解 码，输出YUV格式的视频数据外，还输出解码信息，解码信息包括每帧图 像的编码模式，每个宏块的编码模式，如运动矢量、帧内预测模式、量化 参数、非零系数个数等等；然后，充分利用MPEG-2解码得到的输出信息， 重新对输出的YUV格式的视频数据进行AVS编码；最后在编码时，综合考 虑MPEG-2编码和AVS编码的特征，并遵循转码原则，以兼顾转码的质量 与速度。因此本发明的方法在转换过程中尽可能地利用了输入码流的编码 信息，如视频序列头信息、宏块编码模式信息和运动矢量信息等，来提高 AVS编码速度，保证了转码的高质量，又降低了转码的运算量。
附图说明
图1为采用级联像素域转码示意图。
图2为采用压缩域转码示意图。
图3为本发明的转换方法示意图。
图4为MPEG-2到AVS转码的转码器原理框图。
图5为增强像素域转码处理流程图。
具体实施方式
我们要转码的是两种不同的标准，首先要比较这两种标准的异同点。
共同点：
AVS和MPEG-2视频流都由序列头和帧组成，图像组(GOP)结构为可 选项。帧的编码方式有帧内预测编码、向前预测编码和双向预测编码。每 一帧由图像头和若干条带(slice)构成。每个条带(slice)由条带(slice)头和若 干编码宏块组成。
不同点：
AVS视频编码和MPEG-2编码也有很大区别，如下表1所示。
表1 MPEG-2与AVS标准的主要区别 内容 MPEG2 AVS 说明 支持可伸缩 编码 支持四种：数据分割， 空间可伸缩，、时间可 伸缩，质量可伸缩 AVS1.0不支持 支持色彩采 样模式 4:2:0、4:2:2、4:4:4 4:2:0、4:2:2 变换矩阵和 量化方式 是8×8离散余弦变换 (DCT)加量化矩阵 是8×8整系数 类离散余弦变换 (DCT)，量化 时根据变换系数 的位置把变换系 数区分为三类 转码中不 能使用原 来的变换 系数，重 新进行变 换和量化 帧内预测 变换域预测直流系数 空间域预测 两者之间 无法直接 转换 条带(slice) 条带(slice)不能跨越两 每个条带(slice)
行或更多行宏块 由若干整行宏块 组成 对逐行序列 宏块内编码 在一个宏块内可以按 帧模式编码，也可以按 场模式编码 只支持帧模式编 码
请先参阅图3和图5所示，本发明的增强像素域码流转换方法，该方 法在将MPEG-2码流转换为AVS码流时，
主要包括以下步骤：
a，首先把MPEG-2输入码流完全解码，输出YUV格式的视频数据外， 还输出解码信息，解码信息包括每帧图像的编码模式，每个宏块的编码模 式，如运动矢量、帧内预测模式、量化参数、非零系数个数等等；
b，然后，充分利用MPEG-2解码得到的输出信息，重新对输出的YUV 格式的视频数据进行AVS编码；
c，在编码时，综合考虑MPEG-2编码和AVS编码的特征，并遵循转 码原则，以兼顾转码的质量与速度。
其中，MPEG-2的视频基本流经过MPEG-2视频解码器后，得到YUV 格式的视频数据，以及每帧图像的编码模式，每个宏块的编码模式，如运 动矢量、帧内预测模式、量化参数、非零系数个数等信息。并将这些信息 放入一个公共缓冲区中。AVS视频编码器从公共缓冲区取得上述信息， 对视频图像进行重新编码，最后输出AVS视频基本流。
这些解码信息能够帮助接下来的AVS视频编码提高编码效率。这些 解码信息包括YUV格式的视频数据，以及每帧图像的编码模式，每个宏 块的编码模式、运动矢量、帧内预测模式、量化参数、非零系数个数等等 信息。
MPEG-2解码得到的输出信息能够有效地加快AVS的编码速度。如： 如果MPEG-2中当前解码宏块的离散余弦变换(DCT)系数为零，AVS 编码此宏块时就不要再进行离散余弦变换(DCT)了，直接认为此宏块的 AVS的离散余弦变换(DCT)为零。
依本发明的上述转换方法原理所得到的转码器可参阅图4所示，
考虑到转码的实用性，我们的转码器除了可以把MPEG-2视频流转换 为AVS视频流外，还包括MPEG-2解复用和AVS复用功能，可以直接把 MPEG-2的传输流(TS)和节目流(PS)转码为AVS的传输流(TS)和节目流 (PS)。配以合适的接口，就可以直接嵌入到目前使用的MPEG-2格式的数 字电视播出系统。在图4中，MPEG-2的传输流(TS)和节目流(PS)先进入 MPEG-2解复用器，得到MPEG-2的视频码流，然后再进入MPEG-2到 AVS视频转码器，对于MPEG-2的基本流(ES)则直接进入转码器，在输出 端，为了输出传输流(TS)和节目流(PS)，AVS的视频码流需要经过AVS 复用器与相应的音频数据复用后输出。
MPEG-2的基本流(ES)经过MPEG-2视频解码器后，得到YUV4:2:0 格式的视频数据，以及每帧图像的编码模式，每个宏块的编码模式(运动 矢量、帧内预测模式、量化参数、非零系数个数等)等信息。并将这些信 息放入一个公共缓冲区中。AVS视频编码器从公共缓冲区取得上述信息， 对视频图像进行重新编码，最后输出AVS视频基本流。
为了兼顾质量与速度，在转码中遵循以下原则：
暂时不支持可伸缩编码，即对于包含可伸缩编码的MPEG-2视频流， 不作速度上的要求。
对于4:4:4格式的MPEG-2视频流，首先下采样为4:2:0格式，速度上 仍然不作要求。
保持视频流的高层语法结构，即序列头的位置不变，图像组(GOP)的 位置和结构不变，帧的预测类型不变。预测类型是指帧内预测、向前预测 和双向预测。也就是说，I帧转码后仍然为I帧，P帧转码后仍然为P帧， B帧转码后仍然为B帧。采用这种方式的除了计算量小以外，还避免了帧 重排序延迟。
尽量保持帧的扫描类型不变，即转码前按照帧编码的图像，转码后仍 然按照帧编码，转码前按照场编码的图像，转码后仍然按照场编码。但是， 由于AVS不允许把逐行帧拆成两场，因此对于逐行帧，不论转码前按照 什么方式编码，转码后都只能按照帧编码。值得一提的是把逐行帧拆成两 场的做法在MPEG-2中是非常少见的。
重新划分条带(slice)，默认为每一帧只划分为1个条带(slice)。
I帧的每一个宏块都将采用AVS的帧内编码算法重新编码。在编码时 参考输入码流中对应宏块的编码信息。
对于逐行帧中采用场模式编码的宏块，统一改为按照帧模式编码。
对于MPEG-2视频流中采用跳过(skip)模式编码的宏块，转码时直 接按照跳过模式编码，不再进行宏块编码模式选择和运动补偿。
对于MPEG-2视频流中运动矢量非零但是非零离散余弦变换(DCT) 系数个数为0的宏块，转码时不再进行宏块编码模式选择和运动补偿，直 接采用转码前的运动矢量。
对于MPEG-2视频流中采用其他模式编码的宏块，包括P帧和B帧中 采用帧内模式编码的宏块，转码时重新进行宏块编码模式选择和运动补 偿。在搜索运动矢量时以转码前的运动矢量为中心在一个较小的范围内。
由图5所示，可以看出，对输入的码流经过可变长解码(VLD)、反量 化(Q1)-1、反余弦变换(IDCT)后，得到的DCT系数直接作二次量化(Q2)， 变长编码(VLC)输出需要的码流。码率转换主要通过采用二次量化系数 Q2实现。
当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是 用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精 神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的 范围内。
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