廣播電視中實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼技術(shù)的應(yīng)用

謝 璞

（作者單位：國(guó)家新聞出版廣電總局監(jiān)管中心）

廣播電視中實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼技術(shù)的應(yīng)用

謝 璞

（作者單位：國(guó)家新聞出版廣電總局監(jiān)管中心）

摘 要：本文圍繞視頻轉(zhuǎn)碼技術(shù)展開(kāi)，主要總結(jié)并分析了轉(zhuǎn)碼技術(shù)的主要功能，結(jié)合廣播電視行業(yè)的特點(diǎn)，提出了一種實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼技術(shù)在廣播電視中的應(yīng)用方案，較好地解決了不同終端對(duì)各種電視節(jié)目的不同需求，為將來(lái)三網(wǎng)融合下的電視節(jié)目分發(fā)提供了技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：視頻轉(zhuǎn)碼；碼率控制；廣播電視

幀率、碼率、編碼語(yǔ)法以及空間分辨率構(gòu)成視頻格式的主要特征，視頻格式之間的轉(zhuǎn)換被稱(chēng)為視頻格式編碼，也可以簡(jiǎn)稱(chēng)為轉(zhuǎn)碼。在現(xiàn)實(shí)的廣播傳輸系統(tǒng)之間存在不同的接入設(shè)備、不同種類(lèi)的傳輸網(wǎng)絡(luò)以及不同的視頻格式，為了實(shí)現(xiàn)廣播電視中的不同設(shè)備、不通網(wǎng)絡(luò)以及不同視頻格式間的兼容，有必要對(duì)視頻進(jìn)行轉(zhuǎn)碼，視頻轉(zhuǎn)碼很好地將編碼與存儲(chǔ)分離、傳輸與解碼分離，以固定格式壓縮后的多媒體數(shù)據(jù)就可以被靈活地訪(fǎng)問(wèn)和傳輸。在三網(wǎng)融合的政策背景下，視頻轉(zhuǎn)碼技術(shù)正不斷應(yīng)用到廣播電視中，技術(shù)也越來(lái)越成熟，面對(duì)不同的終端設(shè)備以及不同的視頻業(yè)務(wù)類(lèi)型，如PC視頻業(yè)務(wù)、IPTV業(yè)務(wù)以及移動(dòng)視頻業(yè)務(wù)，電信運(yùn)營(yíng)商通過(guò)圍繞視頻應(yīng)用，將IPTV業(yè)務(wù)作為切入點(diǎn)以應(yīng)對(duì)不同終端以及不同業(yè)務(wù)類(lèi)型。不同終端上的視頻業(yè)務(wù)質(zhì)量具有不同的標(biāo)準(zhǔn)，主要可分為IPTV標(biāo)清、IPTV高清、移動(dòng)清晰、移動(dòng)流暢以及互聯(lián)網(wǎng)視頻等不同標(biāo)準(zhǔn)，所以轉(zhuǎn)碼在廣播電視領(lǐng)域?qū)缪葜絹?lái)越重要的角色。隨著視頻應(yīng)用的飛速發(fā)展，廣播電視的視頻數(shù)據(jù)量越來(lái)越大、內(nèi)容越來(lái)越豐富、實(shí)時(shí)性要求越來(lái)越高，所以如何高效實(shí)時(shí)地完成海量視頻的轉(zhuǎn)碼需求成為亟待解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。本文針對(duì)廣播電視行業(yè)的發(fā)展情況討論了實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼在該行業(yè)的應(yīng)用模式，并提出一種高效的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼解決方案。

1 視頻轉(zhuǎn)碼技術(shù)種類(lèi)

要實(shí)現(xiàn)視頻的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼，主要需實(shí)現(xiàn)四大轉(zhuǎn)換，分別是空間分辨率的轉(zhuǎn)換、碼率的轉(zhuǎn)換、編碼格式的轉(zhuǎn)換以及時(shí)間分辨率的轉(zhuǎn)換。視頻轉(zhuǎn)換編碼主要適應(yīng)于以下三種情況，分別是分辨率的轉(zhuǎn)換、碼率的轉(zhuǎn)換以及語(yǔ)法間的轉(zhuǎn)換，同類(lèi)碼流語(yǔ)法內(nèi)的轉(zhuǎn)碼主要涉及分辨率轉(zhuǎn)換以及碼率轉(zhuǎn)換。

1.1 碼率的變換

碼率在一定程度上決定著視頻質(zhì)量，同樣的視頻編碼方式，在一定范圍內(nèi)，碼率和視頻畫(huà)面清晰度成正比，碼率越高，視頻畫(huà)面也越清晰，但當(dāng)碼率增高到一定值時(shí)，視頻畫(huà)面的清晰度不會(huì)再有明顯的提高，這些過(guò)高的碼率只是增加文件的體積，因此要選擇合適的碼率，在視頻清晰度與文件大小間做好平衡。

在電視廣播以及網(wǎng)絡(luò)傳輸中時(shí)常要用到碼率轉(zhuǎn)換，碼率轉(zhuǎn)換主要是為實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目的，一個(gè)是節(jié)省帶寬，當(dāng)然這種節(jié)省帶寬是在保證有效傳輸條件下進(jìn)行的；另外一個(gè)目的是兼容數(shù)字廣播中的特定級(jí)。

1.2 分辨率的轉(zhuǎn)換

視頻分辨率轉(zhuǎn)換包括空間分辨率的轉(zhuǎn)碼和時(shí)間分辨率的轉(zhuǎn)碼，分辨率的轉(zhuǎn)換更多是為解決不同終端接收顯示的問(wèn)題，因?yàn)椴煌K端有不同的顯示分辨率、不同的解碼處理能力以及不同的實(shí)時(shí)處理能力。

1.2.1 視頻時(shí)間分辨率的轉(zhuǎn)碼

視頻時(shí)間分辨率的轉(zhuǎn)碼其實(shí)就是視頻頻率的變換。視頻頻率的轉(zhuǎn)換主要需要研究以下兩個(gè)方面的內(nèi)容：一個(gè)是要研究視頻幀的丟幀策略以及丟幀以后視頻格式的轉(zhuǎn)換，另一個(gè)要研究的內(nèi)容是視頻幀中的參考幀丟棄后，那些受此影響的運(yùn)動(dòng)矢量幀的重新估計(jì)。在視頻幀中，如果雙向預(yù)測(cè)幀并不是其他幀的參考，可以?xún)?yōu)先考慮丟棄B幀。

1.2.2 視頻空間分辨率的轉(zhuǎn)碼

視頻空間分辨率的轉(zhuǎn)換在技術(shù)上較為復(fù)雜，其主要需要解決以下三個(gè)難點(diǎn)，第一個(gè)難點(diǎn)是在壓縮域下，從原始?jí)嚎s碼流中的紋理數(shù)據(jù)獲取新的紋理數(shù)據(jù)；第二個(gè)難點(diǎn)是從壓縮原始碼流中的運(yùn)動(dòng)矢量獲取新的降低了分辨率的運(yùn)動(dòng)矢量；第三個(gè)難點(diǎn)是在盡量減少圖像質(zhì)量下降的前提下，如何實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償誤碼擴(kuò)散的結(jié)構(gòu)。

1.3 語(yǔ)法轉(zhuǎn)碼

語(yǔ)法轉(zhuǎn)碼主要是由于輸入和轉(zhuǎn)碼后的碼流所遵循的壓縮標(biāo)準(zhǔn)不同。這部分研究，主要集中在不同標(biāo)準(zhǔn)在具體的語(yǔ)法、碼流結(jié)構(gòu)組織上的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換。

2 廣播電視中實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼的應(yīng)用方案

目前，運(yùn)營(yíng)商開(kāi)展的視頻業(yè)務(wù)多采用離線(xiàn)轉(zhuǎn)碼的方式，在這種方式下每個(gè)視頻內(nèi)容都需要在統(tǒng)一電視節(jié)目管理平臺(tái)中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，生成MPEG-4、H.264編碼格式以及標(biāo)清、互聯(lián)網(wǎng)等多種類(lèi)型的碼流，對(duì)于今后大規(guī)模開(kāi)展三網(wǎng)融合視頻業(yè)務(wù)中存在的時(shí)間延遲長(zhǎng)、占用空間大、數(shù)據(jù)維護(hù)難等一系列問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)運(yùn)用實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼技術(shù)，在視頻或電視節(jié)目供應(yīng)時(shí)增加一個(gè)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼平臺(tái)，形成實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼體系架構(gòu)，統(tǒng)一內(nèi)容管理平臺(tái)在內(nèi)容提供時(shí)可直接向各個(gè)視頻業(yè)務(wù)系統(tǒng)發(fā)布同一內(nèi)容及內(nèi)容元數(shù)據(jù)，用戶(hù)通過(guò)不同終端使用視頻業(yè)務(wù)時(shí)，由實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼平臺(tái)從視頻業(yè)務(wù)系統(tǒng)中獲取內(nèi)容數(shù)據(jù)并進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼，實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)主要包括應(yīng)用終端、視頻業(yè)務(wù)系統(tǒng)、統(tǒng)一內(nèi)容管理系統(tǒng)以及實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼平臺(tái)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文主要針對(duì)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼技術(shù)展開(kāi)，主要分析了當(dāng)前實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼技術(shù)中的功能以及轉(zhuǎn)碼技術(shù)在廣播電視中的實(shí)際應(yīng)用。

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