轉(zhuǎn)碼技術(shù)在視頻領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用分析

　　下面來看一下這些轉(zhuǎn)碼工作是如何實(shí)現(xiàn)的。

　　一、傳統(tǒng)面向流方式的視頻轉(zhuǎn)碼

　　由于視頻數(shù)據(jù)自身的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)量的龐大和線性的存儲格式，長期以來傳統(tǒng)的視頻編碼轉(zhuǎn)換都是面向數(shù)據(jù)流進(jìn)行操作。其工作原理如一個制式轉(zhuǎn)換器一樣，輸入端輸入連續(xù)的 NTSC 制信號，同時在輸出端輸出實(shí)時的 PAL 制信號。

　　這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可以以實(shí)時或者接近實(shí)時的方式輸出轉(zhuǎn)碼結(jié)果，轉(zhuǎn)碼算法固化在板卡芯片上，轉(zhuǎn)碼工作基本上是由硬件完成，穩(wěn)定性好。但其缺點(diǎn)也是顯而易見的，轉(zhuǎn)碼單元針對特定的源編碼方式和目標(biāo)編碼方式，用戶基本無法對碼流的大小和附加信息進(jìn)行控制，靈活性較差。而為了滿足實(shí)時處理的要求，有時必須需要犧牲一些圖像的質(zhì)量。另外的缺點(diǎn)就是這種基于流方式的視頻轉(zhuǎn)碼，輸入和輸出基本同步，不能以快于實(shí)時的速度進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)換。

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益進(jìn)步，非線性存儲手段日益完善，我們可以通過文件的方式存儲視頻數(shù)據(jù)。這樣就為視頻數(shù)據(jù)提供了新的，更加靈活高效的轉(zhuǎn)碼手段。

　　二、使用計(jì)算機(jī)及其相關(guān)設(shè)備面向文件方式進(jìn)行視頻轉(zhuǎn)碼

　　使用計(jì)算機(jī)設(shè)備改變單幅圖像的編碼方式已經(jīng)是一個非常成熟的技術(shù)，但受到計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力和存儲能力的限制，很長一段時間內(nèi)，對于符合廣播級要求的專業(yè)視頻數(shù)據(jù)的編碼轉(zhuǎn)換處理一直沒有什么好的解決方案。但隨著計(jì)算機(jī)設(shè)備運(yùn)算能力的增強(qiáng)和存儲容量的日益擴(kuò)大、其數(shù)據(jù)接口已經(jīng)可以滿足視頻數(shù)據(jù)處理的需求，使用計(jì)算機(jī)及其相關(guān)設(shè)備處理視頻數(shù)據(jù)已經(jīng)成為現(xiàn)在的主流，同時也給視頻轉(zhuǎn)碼提供了更好性價比的平臺。我們可以使用計(jì)算機(jī)設(shè)備，利用軟件手段，進(jìn)行靈活高效的轉(zhuǎn)碼工作。

　　我們來看一看如何使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)碼工作。

　　這種利用計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)碼的工作方式具有非常大的靈活性，可以對以文件方式或以流方式存在的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。其本質(zhì)均是在計(jì)算機(jī)設(shè)備的存儲器內(nèi)開設(shè)足夠大數(shù)據(jù)的緩存地帶，將所需處理的視頻數(shù)據(jù)文件或流分成許多大小適合的片段，放入其中。由軟件提供轉(zhuǎn)碼算法，并控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)碼工作。圖 -7 中所示的數(shù)據(jù)接口的概念也非常的靈活，它可以使計(jì)算機(jī)設(shè)備的外部接口，如千兆以太、 Fiber Channel 通道，也可以是其本身的內(nèi)置存儲通道接口。我們來看一下他們是如何工作的。

　　計(jì)算機(jī)設(shè)備先將需轉(zhuǎn)換編碼方式的視頻數(shù)據(jù)文件放入外部存儲或本地存儲設(shè)備中。然后將該視頻文件拆分成適合計(jì)算機(jī)設(shè)備處理的數(shù)據(jù)片段，放入高速緩存中，由軟件提供轉(zhuǎn)碼算法，利用計(jì)算機(jī)設(shè)備的處理能力對數(shù)據(jù)片段進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后將數(shù)據(jù)片段送入指定區(qū)域存儲，同時高速緩存區(qū)獲取新的數(shù)據(jù)片段。循環(huán)這種方式直到所有的拆分?jǐn)?shù)據(jù)片段均得到了轉(zhuǎn)碼處理，合并轉(zhuǎn)碼完成的視頻數(shù)據(jù)文件片段，輸出我們所需要得到的視頻數(shù)據(jù)。

　　這種拆分?jǐn)?shù)據(jù)的方式同樣也適合于以流方式存在的視頻數(shù)據(jù)，比如我們可以使用數(shù)據(jù)接口直接與數(shù)字視頻數(shù)據(jù)流連接，不經(jīng)過任何的編解碼將其存儲到計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)碼設(shè)備的指定緩存區(qū)域，變線性的數(shù)據(jù)流存在方式為非線性的數(shù)據(jù)存儲方式，然后可以使用圖— 8 所示的數(shù)據(jù)拆分方式進(jìn)行轉(zhuǎn)碼處理，經(jīng)合并后，可以選擇文件方式或依然保持流方式的數(shù)據(jù)輸出。

　　采用這種方式的轉(zhuǎn)碼工作，具有很強(qiáng)的靈活性，數(shù)字信號接口并不需要識別接收到的數(shù)據(jù)流為何種格式編碼、封裝如何。只需將數(shù)據(jù)如實(shí)記錄到緩存區(qū)，由轉(zhuǎn)碼軟件決定采用何種轉(zhuǎn)碼手段，針對何種數(shù)據(jù)流的編碼格式和封裝方法進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)換工作。如我們在接口硬件標(biāo)準(zhǔn)相同的情況下，可以對 DV 流、 TS 流、 FTP 文件流等多種方式的數(shù)據(jù)流輸入進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)換，并不需要更換硬件接口和編解碼設(shè)備，只需更改轉(zhuǎn)碼軟件的轉(zhuǎn)碼處理手段及控制手段即可

　　我們看一下轉(zhuǎn)碼軟件究竟是如何進(jìn)行工作的。

　　不同的轉(zhuǎn)碼軟件有其各自特點(diǎn)，但不外乎有以下幾個功能模塊組成：數(shù)據(jù)接口模塊、硬件接口模塊、存儲管理模塊、轉(zhuǎn)碼算法模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、控制管理模塊和用戶界面模塊。

　　每個模塊各自負(fù)責(zé)軟件工作的一個或幾個方面：數(shù)據(jù)接口模塊負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)的輸入和輸出，硬件接口模塊負(fù)責(zé)與計(jì)算機(jī)硬件驅(qū)動程序通信，存儲管理模塊負(fù)責(zé)內(nèi)村等存儲空間的分配，轉(zhuǎn)碼算法模塊提供轉(zhuǎn)碼處理工作的算法手段，數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)碼的具體數(shù)據(jù)處理，控制管理模塊進(jìn)行整個轉(zhuǎn)碼工作的控制和信息處理，用戶界面模塊提供用戶與轉(zhuǎn)碼軟件的交互，提供用戶對轉(zhuǎn)碼的編碼方式、碼流及其它的一些軟件提供的選項(xiàng)進(jìn)行控制。

　　轉(zhuǎn)碼算法模塊可以固化到轉(zhuǎn)碼軟件中，也可以以插件的方式存在。當(dāng)轉(zhuǎn)碼軟件處理不同的編碼轉(zhuǎn)換任務(wù)時，根據(jù)需要使用不同的轉(zhuǎn)碼算法插件，可以在不改變其它功能模塊配置的情況下，靈活的擴(kuò)展軟件功能。

　　使用計(jì)算機(jī)設(shè)備配合轉(zhuǎn)碼軟件，進(jìn)行專業(yè)視頻編碼轉(zhuǎn)換工作，具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：

　　? 硬件設(shè)施相對簡單

　　使用計(jì)算機(jī)設(shè)備及軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)碼工作，無需使用專用的編解碼芯片或板卡。對數(shù)據(jù)的處理完全由軟件來控制完成。

　　? 轉(zhuǎn)碼范圍廣、靈活性好

　　使用軟件轉(zhuǎn)碼，可以由用戶根據(jù)需求對轉(zhuǎn)碼設(shè)置進(jìn)行控制。包括目標(biāo)碼流的的大小、級別、壓縮方式、封裝方式等方面均可以由用戶來指定，根據(jù)不同的需求直接使用相應(yīng)的轉(zhuǎn)碼算法，轉(zhuǎn)碼算法可以作為插件存在于軟件中，便于隨時更新或升級，而無需對整個系統(tǒng)進(jìn)行改動。

　　三、轉(zhuǎn)碼的復(fù)雜度和資源消耗隨需求不同發(fā)生變化

　　運(yùn)用軟件轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)可以對不同的轉(zhuǎn)碼要求分別對待。有時候我們僅僅是想改變視頻文件的封裝方式，而不改變其壓縮編碼的方式，這種方式就非常適合。例如我們有這樣的需求，需將 SONY 的 MAV 系列服務(wù)器中的 MPEG-2 I 幀 50M 碼流 編碼 的視頻文件轉(zhuǎn)碼為 Ma trox DigiSuite DTV 板卡可支持的視頻文件形式，用于節(jié)目制作網(wǎng)絡(luò)編輯。由于 DTV 板卡支持 MPEG-2 I 幀 50M 碼流的視頻數(shù)據(jù)，我們在進(jìn)行轉(zhuǎn)碼工作的時候可以僅僅只改變視頻文件的封裝形式，而不改變其中涉及視頻數(shù)據(jù)內(nèi)容的壓縮編碼。這樣可以大大降級轉(zhuǎn)碼工作的復(fù)雜度和系統(tǒng)消耗，同時可以保證視頻數(shù)據(jù)的質(zhì)量不因重新編解碼而受到損傷。