專利名稱：一種轉(zhuǎn)換設(shè)備中視頻圖像編碼的轉(zhuǎn)換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻編碼技術(shù)，尤其涉及一種轉(zhuǎn)換設(shè)備中視頻圖像編碼的轉(zhuǎn)換方法。
背景技術(shù)：
隨著3G(The third Generation，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng))技術(shù)的日益成熟，支持的功能日趨豐富完善，除了自身技術(shù)的挑戰(zhàn)以外，3G商用網(wǎng)絡(luò)還將面臨著和其他各種現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)互通的問(wèn)題?，F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中，分組網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展尤為迅猛，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)正在逐漸被新的分組網(wǎng)絡(luò)替代，實(shí)現(xiàn)3G網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有分組網(wǎng)絡(luò)的互通是當(dāng)前的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。多媒體業(yè)務(wù)是3G的一個(gè)亮點(diǎn)，其中視頻業(yè)務(wù)最為人熟知，目前商用或試商用的3G網(wǎng)絡(luò)都提供了視頻業(yè)務(wù)。同時(shí)，H.323網(wǎng)絡(luò)作為一種分組網(wǎng)絡(luò)，憑借其自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)也可以支持豐富的多媒體業(yè)務(wù)，該網(wǎng)絡(luò)中存在著大量各種各樣的支持視頻業(yè)務(wù)的H.323終端，比如Windows操作系統(tǒng)下自帶的網(wǎng)絡(luò)會(huì)議(NetMeeting)就是其中的一種。然而，由于3G通信網(wǎng)絡(luò)和分組通信網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)拿襟w流編碼方式不同，因此在3G網(wǎng)絡(luò)和分組網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合點(diǎn)需要進(jìn)行媒體流的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換設(shè)備被稱為網(wǎng)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)視頻業(yè)務(wù)媒體流轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關(guān)，稱為VIG(Video Interworking Gateway，視頻轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān))。如下圖1所示，VIG位于3G網(wǎng)絡(luò)和H.323網(wǎng)絡(luò)分組網(wǎng)絡(luò)之間，3G網(wǎng)絡(luò)終端發(fā)送給H.323終端的視頻圖像被編碼為視頻幀后，依次經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的RNC(Radio Network Controler，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器)、GMSC(GateWay MobileSwitching Center關(guān)口移動(dòng)交換中心)傳送到VIG，VIG將接收到視頻幀轉(zhuǎn)換為H.323網(wǎng)絡(luò)格式的視頻幀，再經(jīng)IP(Internet Protocol，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給H.323終端。
可見，當(dāng)不同種類網(wǎng)絡(luò)間用戶終端采用編解碼方式不同時(shí)，就需要網(wǎng)關(guān)這種編解碼轉(zhuǎn)換設(shè)備在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間充當(dāng)橋梁，進(jìn)行不同編解碼方式轉(zhuǎn)換，以保證兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間能夠互通，常用的是在3G網(wǎng)絡(luò)和H323網(wǎng)絡(luò)之間的H.263和MPEG-4兩種視頻編解碼方式之間轉(zhuǎn)換；或者，由于不同網(wǎng)絡(luò)之間的帶寬不同，比如3G終端設(shè)備的視頻通道帶寬最大為64k，而H323網(wǎng)絡(luò)的視頻通道帶寬可以很大，因此即使在同種編解碼方式下也需要進(jìn)行不同帶寬的適配，這種情況下就是視頻編解碼的帶寬轉(zhuǎn)換。
首先了解一下視頻編解碼的原理，由于視頻信號(hào)信息量非常大，如果直接在網(wǎng)絡(luò)上傳輸需要占用很大帶寬，因此一般需要先將視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮后再發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。視頻編碼的基本原理是消除圖像中的冗余信息，一般有下列兩種方法1、通過(guò)圖像變換和量化消除圖像空間上的冗余信息。
由于人的視覺器官對(duì)高頻信號(hào)不敏感，因此可以通過(guò)消除圖像信號(hào)中的高頻分量來(lái)降低信息量；2、通過(guò)預(yù)測(cè)來(lái)消除圖像間的冗余信息。
由于相鄰兩幀視頻幀之間一般是連續(xù)的，兩幀圖像大部分信息是相同的，只有少量的變化部分，因此我們只需要傳輸兩幀圖像的變化部分的信息就可以了，這樣就可以大大降低傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。
一般視頻編碼器輸出幀順序如圖2所示，其中使用第一種方法編碼得到的編碼幀被稱作I幀，它反映的是本幀圖像的基本信息，I幀可以被直接解碼成一幀圖像。使用第二種方法得到的編碼幀被稱為P幀，P幀的信息是在前一幀圖像的基礎(chǔ)上得到的，因此其解碼需要前一幀的信息。P幀在上一幀基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)而來(lái)，由于預(yù)測(cè)誤差的存在，因此會(huì)產(chǎn)生誤差積累，隨著誤差積累，圖像質(zhì)量會(huì)越來(lái)越差，因此編碼器需要隨機(jī)產(chǎn)生一些I幀來(lái)重新對(duì)圖像進(jìn)行同步。
如圖3所示，網(wǎng)關(guān)在進(jìn)行視頻編解碼轉(zhuǎn)換時(shí)，假設(shè)A網(wǎng)絡(luò)一端為A編碼方式，B網(wǎng)絡(luò)一端使用B編碼模式，從A網(wǎng)絡(luò)發(fā)往B網(wǎng)絡(luò)的視頻幀在VIG網(wǎng)關(guān)上從A編碼方式轉(zhuǎn)換成B編碼方式，VIG網(wǎng)關(guān)上的編碼轉(zhuǎn)換部分一般需要先對(duì)網(wǎng)絡(luò)上輸入的A編碼方式的視頻幀進(jìn)行解碼，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的中間格式圖像，然后再按照B編碼格式，編碼成需要B編碼格式的視頻幀，該轉(zhuǎn)換過(guò)程大致可以分成三個(gè)步驟S11、視頻轉(zhuǎn)換設(shè)備將接收來(lái)自A網(wǎng)絡(luò)的視頻幀；S12、將接收到的視頻幀解碼成標(biāo)準(zhǔn)中間格式的圖像后進(jìn)行緩存；S13、再將緩存器中的標(biāo)準(zhǔn)中間格式的圖像依次重新編碼成B網(wǎng)絡(luò)格式的視頻幀輸出到B網(wǎng)絡(luò)。
其中當(dāng)進(jìn)行H.263和MPEG-4兩種視頻編解碼方式之間轉(zhuǎn)換時(shí)，VIG網(wǎng)關(guān)分別啟動(dòng)A解碼器和B編碼器獨(dú)立進(jìn)行編解碼，A解碼器和B編碼器作為兩個(gè)獨(dú)立部件，A解碼器把收到的來(lái)自A網(wǎng)絡(luò)的視頻幀解碼成標(biāo)準(zhǔn)中間格式的圖像，然后將標(biāo)準(zhǔn)中間格式的圖像輸入到B編碼器，由B編碼器編碼成B網(wǎng)絡(luò)格式的視頻幀輸出到B網(wǎng)絡(luò)，B解碼器可以根據(jù)設(shè)置將標(biāo)準(zhǔn)格式的圖像數(shù)據(jù)編成I幀或P幀，但是由于A解碼器和B編碼器互相獨(dú)立工作，在整個(gè)轉(zhuǎn)換編碼的過(guò)程中，B編碼器無(wú)法知道A解碼器輸出的標(biāo)準(zhǔn)格式的圖像數(shù)據(jù)是I幀還是P幀，而是在所有接收到的圖像中隨機(jī)重新選擇進(jìn)行編碼，這樣就不可避免的出現(xiàn)重新選擇的作為I幀的圖像并不是A網(wǎng)絡(luò)中的I幀。當(dāng)轉(zhuǎn)換設(shè)備進(jìn)行帶寬適配時(shí)，編解碼全部由A解碼器完成，同樣沒有對(duì)視頻幀的類型是I幀或P幀進(jìn)行識(shí)別。
由此導(dǎo)致的問(wèn)題是B網(wǎng)絡(luò)終端還原的圖像質(zhì)量變差，原因在于視頻幀中I幀是圖像的基準(zhǔn)幀，隨后的P幀都是根據(jù)I幀預(yù)測(cè)而來(lái)，由P幀解碼得到的圖像存在一定誤差，由于編碼器和解碼器互相獨(dú)立工作，不能保證I幀解碼的圖像在B編碼器中進(jìn)行編碼時(shí)也被編碼成I幀，由于P幀數(shù)量遠(yuǎn)多于I幀，因此編碼器選擇P幀的解碼圖像作為編碼的I幀的幾率更大，因此得到圖像基準(zhǔn)就是有誤差的，導(dǎo)致后面的圖像預(yù)測(cè)誤差積累，特別I幀數(shù)量較少時(shí)，圖像質(zhì)量會(huì)變的更差。
總之，由于轉(zhuǎn)換設(shè)備的存在，當(dāng)從一種編解碼轉(zhuǎn)換到另外一種編解碼，就需要先對(duì)接收到的視頻幀進(jìn)行解碼，然后在按照要求的帶寬和編解碼算法進(jìn)行編碼，現(xiàn)有方案的這種轉(zhuǎn)換方法必然對(duì)圖像質(zhì)量造成一定損害，對(duì)用戶的視覺效果有一定影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)換編碼方法，應(yīng)用在視頻轉(zhuǎn)換設(shè)備，使該轉(zhuǎn)換設(shè)備將第一網(wǎng)絡(luò)傳送的視頻幀重新編碼為第二網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊曨l幀時(shí)，能夠識(shí)別基準(zhǔn)圖像，并將其重新編碼為I幀，從而提高了第二網(wǎng)絡(luò)終端中還原圖像的質(zhì)量，本發(fā)明所述方法通過(guò)下列步驟實(shí)現(xiàn)a、接收來(lái)自第一網(wǎng)絡(luò)的第一視頻幀；b、將該第一視頻幀解碼成標(biāo)準(zhǔn)中間格式的圖像，并標(biāo)識(shí)其中由I幀解碼出的圖像；c、將該圖像重新編碼成第二網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牡诙曨l幀，其中，將所述標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的圖像作為I幀進(jìn)行編碼。
所述步驟b中，緩存由I幀解碼出的圖像時(shí)，對(duì)應(yīng)緩存一個(gè)標(biāo)識(shí)信息；以及，所述步驟c中，解碼該圖像前，讀取圖像對(duì)應(yīng)的所述標(biāo)識(shí)信息以確認(rèn)該圖像是否為I幀解碼的圖像。
所述第一網(wǎng)絡(luò)為3G網(wǎng)絡(luò)，所述第二網(wǎng)絡(luò)為H323網(wǎng)絡(luò)。
所述視頻幀的編碼方式為H.261、H.263、H264或MPEG-4編碼方式。
使用本發(fā)明所述方法，可以準(zhǔn)確選擇圖像基準(zhǔn)幀I幀進(jìn)行編碼，提高視頻圖像的質(zhì)量。


圖1為視頻轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)VIG在網(wǎng)絡(luò)中的位置示意圖；
圖2為視頻幀輸出示意圖；圖3為編解碼轉(zhuǎn)換示意圖；圖4為本發(fā)明所述轉(zhuǎn)換示意圖；圖5為本發(fā)明所述轉(zhuǎn)換視頻編碼方法的實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的關(guān)鍵在于，解碼A網(wǎng)絡(luò)傳送的視頻幀時(shí)，對(duì)視頻幀是否為I幀進(jìn)行識(shí)別，并相應(yīng)的標(biāo)記出由其解碼的標(biāo)準(zhǔn)格中間格式的圖像，再對(duì)該圖像編碼為B網(wǎng)絡(luò)格式的視頻幀時(shí)，可以對(duì)應(yīng)的將標(biāo)識(shí)的圖像重新編碼為I幀視頻幀，這樣，相當(dāng)于把A解碼器和B編碼器“關(guān)聯(lián)起來(lái)”，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述方法的步驟詳細(xì)說(shuō)明如下S21、視頻轉(zhuǎn)換設(shè)備將接收來(lái)自A網(wǎng)絡(luò)的視頻幀；S22、將視頻幀輸入A解碼器；S23、A解碼器將視頻幀解碼成標(biāo)準(zhǔn)中間格式的圖像，并在解碼的同時(shí)，識(shí)別視頻幀是否為I幀，根據(jù)識(shí)別結(jié)果記錄識(shí)別信息；視頻幀的幀頭中存有表明該幀視頻幀類型的信息，從幀頭中讀取該信息就可以得知該視頻幀是否是I幀。
S24、將識(shí)別信息與對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)中間格式的圖像一起進(jìn)行緩存，并建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系；S25、B編碼器依次調(diào)取緩存器中的標(biāo)準(zhǔn)中間格式的圖像，并按照識(shí)別信息表明的類型重新編碼成B網(wǎng)絡(luò)格式的視頻幀輸出到B網(wǎng)絡(luò)。
每編碼一個(gè)圖像之前，讀取該圖像對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)信息，如果該圖像為I幀解碼的圖像，將該圖像重新編碼成B網(wǎng)絡(luò)格式的I幀圖像后輸出到B網(wǎng)絡(luò)，否則，按照其他格式編碼。
標(biāo)識(shí)信息的保存和輸出的形式可以采用很多方式，常用的將識(shí)別結(jié)果對(duì)應(yīng)圖像保存在B編碼器可讀的單獨(dú)緩存中。在上述兩個(gè)步驟中，可以僅標(biāo)識(shí)I幀解碼的圖像、或標(biāo)識(shí)所有非I幀解碼的圖像，或者對(duì)所有的圖像都進(jìn)行標(biāo)識(shí)，無(wú)論哪一種標(biāo)識(shí)方式，其最終目的是識(shí)別出所有的I幀解碼的圖像并選擇相應(yīng)的編碼類型。
本發(fā)明可應(yīng)用于H261/H263/MPEG4/H264之間的視頻編解碼轉(zhuǎn)換或同種編解碼之間的帶寬適配，但不限于這幾種視頻編碼應(yīng)用本方法，如果是進(jìn)行帶寬適配，上述步驟都在解碼器中完成。
使用本發(fā)明所述方法，可以提高視頻圖像的質(zhì)量，本技術(shù)方案已經(jīng)經(jīng)過(guò)實(shí)際系統(tǒng)測(cè)試，使用本技術(shù)方案的系統(tǒng)的圖像編碼格式轉(zhuǎn)換和帶寬適配后的圖像質(zhì)量得到大幅度提高。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)換設(shè)備中視頻圖像編碼的轉(zhuǎn)換方法，該轉(zhuǎn)換設(shè)備將第一網(wǎng)絡(luò)傳送的視頻幀重新編碼為第二網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊曨l幀，該轉(zhuǎn)換方法包括下列步驟a、接收來(lái)自第一網(wǎng)絡(luò)的第一視頻幀；b、將該第一視頻幀解碼成標(biāo)準(zhǔn)中間格式的圖像，并標(biāo)識(shí)其中由I幀解碼出的圖像；c、將該圖像重新編碼成第二網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牡诙曨l幀，其中，將所述標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的圖像作為I幀進(jìn)行編碼。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于所述步驟b中，緩存由I幀解碼出的圖像時(shí)，對(duì)應(yīng)緩存該圖像的標(biāo)識(shí)信息；以及，所述步驟c中，解碼該圖像前，讀取圖像對(duì)應(yīng)的所述標(biāo)識(shí)信息以確認(rèn)該圖像是否為I幀解碼的圖像。
3.如權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于所述第一網(wǎng)絡(luò)為3G網(wǎng)絡(luò)，所述第二網(wǎng)絡(luò)為H323網(wǎng)絡(luò)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于所述視頻幀的編碼方式為H.261、H.263、H264或MPEG-4編碼方式。
全文摘要
本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)換編碼方法，應(yīng)用在視頻轉(zhuǎn)換設(shè)備，使該轉(zhuǎn)換設(shè)備將第一網(wǎng)絡(luò)傳送的視頻幀重新編碼為第二網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊曨l幀時(shí)，能夠識(shí)別基準(zhǔn)圖像，并將其重新編碼為I幀，從而提高了第二網(wǎng)絡(luò)終端中還原圖像的質(zhì)量，本發(fā)明所述方法通過(guò)下列步驟實(shí)現(xiàn)a、接收來(lái)自第一網(wǎng)絡(luò)的第一視頻幀；b、將該第一視頻幀解碼成標(biāo)準(zhǔn)中間格式的圖像，并標(biāo)識(shí)其中由I幀解碼出的圖像；c、將該圖像重新編碼成第二網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牡诙曨l幀，其中，將所述標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的圖像作為I幀進(jìn)行編碼。所述步驟b中，緩存由I幀解碼出的圖像時(shí)，對(duì)應(yīng)緩存該圖像的標(biāo)識(shí)信息；以及，所述步驟c中，解碼該圖像前，讀取圖像對(duì)應(yīng)的所述標(biāo)識(shí)信息以確認(rèn)該圖像是否為I幀解碼的圖像。
文檔編號(hào)H04L12/66GK1798342SQ20041010268
公開日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2004年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月29日
發(fā)明者張軍, 曾思南, 靳彤, 喬志新, 羅裕輝, 果云亮 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司