为视频应用实现最优化的DSP编码
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为视频应用实现最优化的DSP编码  2012/3/1
图3:在P帧中的内部编码带。因为通过互联网的包传输是没有保证的,视频会议通常从提高容错的编码机制中获益。例如,对P帧的渐进带能被内部编码(I带),如图3所示。这种技术不需要完整的I帧(在初始帧之后),降低了整个I帧被漏掉且图像中断的风险。此外,因为没有I帧造成的突发数据,数据流更稳定。尽管如此,在压缩中存在一种折衷,因为I带的存在降低了编码器开拓空间冗余的能力。在比特率中大约损失了2%到5%,所以,如果编码器能够
图3:在P帧中的内部编码带。

因为通过互联网的包传输是没有保证的,视频会议通常从提高容错的编码机制中获益。例如,对P帧的渐进带能被内部编码(I带),如图3所示。

这种技术不需要完整的I帧(在初始帧之后),降低了整个I帧被漏掉且图像中断的风险。此外,因为没有I帧造成的突发数据,数据流更稳定。尽管如此,在压缩中存在一种折衷,因为I带的存在降低了编码器开拓空间冗余的能力。在比特率中大约损失了2%到5%,所以,如果编码器能够根据处理网络传输条件的需要打开或关闭这种功能,那就是有用的。

移动视频要求

在具有视频功能的无线电话中,带宽是极为珍贵的,即使对于3G通道来说。在这些系统中,数据处理也受到更多的限制,因为手机被设计为满足低功耗要求的前提下来折衷性能。
在发送端的编码器必须考虑接收的局限性,至少要把分辨率调节到小尺寸的显示器。对于视频流,有可能要采用具有较少I帧或I带的较低帧速率,因为图像的降格不像在较大的显示器上那样明显,与此同时,节省的带宽却是巨大的。视频会议就是一个极端的情形,因为手机既要编码,又要解码。因为背景通常是静态的,并且在前景中很少有运动,在呼叫开始时的配置可能是单一的I帧,然后,紧随的仅仅是P帧。

用于记录的缓冲器

对于数字视频录像机(DVR)来说,对存储图像质量进行最佳折衷是困难的。在某种程度上,对视频记录的压缩是容忍延迟的,因此,输出缓冲器能被设计为处理足够的帧,以保持在磁盘上运行稳定的数据流。

然而,在某些条件下,因为视觉信息快速变化且算法创建了大量的P帧数据,所以,缓冲器可能会拥挤。在这种情形下,编码器将为针对较低的比特率折衷图像质量,并且当拥挤问题被解决时,再次提高图像质量。

一种有效地执行这种折衷的机制就是通过比率控制,如在程序上改变量化参数(Qp)。如图1所示,量化是压缩数据算法中的最后一步。已提高的量化会降低算法的比特率输出,但是,所引起的图像失真直接正比例于Qp的平方。因此,个别的帧会损失细节,但是,跳帧和图像中断的可能性减小了。此外,因为视觉内容快速地变化,跟内容变化慢的情况相比,较差的质量可能不太显而易见。当视觉内容回到较低的比特率时,缓冲器清除,Qp能被复位到其正常值。

甜蜜点

对于最优化来说,重要考虑之一就是存在提供最佳折衷的比特率、分辨率和针对给定应用的每秒帧(fps)的“甜蜜点”。

例如,对于DVD内容的H.264压缩,对低于128Kbps的比特率的典型编码器最优化压缩是15-fps QCIF。把比特率翻番,就容许两倍多的帧具有相同的分辨率。在高达1Mbps的速率,30-fps CIF或QVGA可能是最优化的;在高于30-fps的速率,VGAD1可能是最优化的。
视频会议和监视—具有它们更多的静态视觉内容—需要较少的优化带宽。一个编码器可能就为这些应用以相同的分辨率及上面列出的帧速率对压缩进行了最优化,但是,比特率要低大约30%。

类似地,MPEG-4编码可能把比特率提高大约30%,以利用针对更高图像质量的机制,如四分之一像素分辨率。通用的编码器支持若干这样的甜蜜点,以最优化针对许多应用的视频。
编码灵活性

因为DSP被广泛地用于各种视频应用中,DSP编码器应该被设计为能够利用压缩标准中的内在灵活性。

例如,在用于移动应用的TI的OMAP媒体处理器以及用于数字视频应用的、的基于达芬奇技术的TMS320C64x+ DSP或处理器上,都可以运行编码器。
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