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視頻轉碼的實現

當通過IP網絡發送DVD光盤上的數據時(例如公司培訓、視頻點播或視頻廣播等應用),轉碼技術同樣適用。對於這種情況,源視頻格式是MPEG-2,而VC1很可能被用作目標格式。以下將介紹如何利用兩片TI TMS320C6455 DSP來實現這種系統原型。

從技術上來看,需采用視頻轉碼技術來解決格式轉換、位速率減小和時間/空間分辨率縮減等諸多問題。相應地,針對不同情況開發出了不同的智能視頻轉碼方案,其基本原則是盡可能地復用原始輸入視頻流中所包含的信息以降低復雜性。

例如,運動矢量(MV)映射、DCT(離散余弦變換)域轉換和殘差重估(residual re-estimation)等日前流行的視頻轉碼技術可大幅降低計算復雜性。

此外,人們也期待出現簡單且可以擴展的轉碼架構。由於不同的視頻轉碼方案要求以不同的方式對算法和架構進行調整,並且不存在單個的標準化視頻轉碼方案,具有可編程能力的DSP(如C6455 DSP)適用於這壹領域。

下面我們將提出壹個可滿足各種轉碼方案的通用視頻轉碼架構及原型。為適應各種不同的視頻轉碼目標,我們選取了最簡單的轉碼方案將被解碼的視頻流按照新的約束條件完全重新編碼。

這個初始的視頻轉碼方案未復用原始輸入視頻流中所包含的信息,卻能夠處理所有復雜的解碼和重編碼任務。不過,該視頻轉碼架構和軟件基礎設施是可擴展的,可以支持智能轉碼方案(如MV映射、DCT域轉換等),以提高通道密度並充分挖掘優化質量的潛能。由於采用了靈活的軟硬件框架,這個架構可以實現許多傳統的和新型的轉碼方案。

原型的實現

盡管MPEG-2/WMV9組合有望應用得非常普遍,但DSP的可編程能力使其可以方便地處理源視頻/目標視頻格式的幾乎任何組合。

該系統的原始數據以MPEG-2格式的視頻壓縮文件儲存在硬盤中,數據流通過Windows Media Player軟件止於平板顯示器。在這個展示裝置中,視頻信號采用NTSC標準分辨率並以30幀/s的速度進行轉碼。 運行在DSP1上的數據流接收器模塊負責緩存MPEG-2數據流,並對MPEG-2解碼器模塊的輸入數據進行管理。數據接收操作由TI公司的Network Development Kit(NDK)庫(本質上是壹種TCP/IP棧)控制。DSP2也有壹個基於NDK的HTTP服務器,負責處理由Windows Media Player發出的流處理請求並把ASF數據包傳送給WMP。然後,WMP將ASF數據包解碼並在屏幕上顯示視頻信號。 該數據流的壹個最有趣和最富挑戰性的特性是兩個DSP在sRIO接口上的交互。對於每個視頻幀的傳送,這壹過程包括: 壹旦DSP1發送完視頻幀,便馬上發送壹個在sRIO協議規範中被稱為DOORBELL(門鈴)的數據包。DOORBELL數據包在DSP2上產生壹個系統中斷告知有幀到達,然後開始WMV9編碼。在完成對幀的編碼後,DSP2將壹個DOORBELL數據包發送回DSP1,再次觸發壹個中斷給DSP1中告知可繼續發送下壹幀。在實際的實現中,使用了壹種PING-PONG緩沖方案來並行處理編碼/解碼和數據傳送操作。接下來,該序列以循環方式運行直到演示停止。 GUI模塊將控制和監視功能內置到系統中。sRIO鏈接和兩個吉比特MAC(GMAC)鏈接的活動以實時方式顯示出來。對於傳送MPEG-2數據流的鏈接,平均數據速率為8Mbps,這對於標準分辨率下編碼速率達30fps的情況十分普遍。對於傳送ASF數據包的鏈接,平均位速率為4Mbps,這表明WMV9能夠節省50%的帶寬但仍可達到同樣的視頻質量。對於sRIO鏈接,平均位速率為124Mbps。

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