中心議題：

• 轉碼技術的選擇
• 使轉碼器與應用相匹配
• 平台考慮事項
• 設置性能標準 (Bar)

音視頻轉碼曾被視為一種直接的、傳統的處理過程，可將編碼源視頻解碼
，生成與原始未壓縮內容相比並不完美的版本，然後將其重新編碼為傳輸或觀看所要求的格式。

suizheshipinyasuosuanfazhongleideriyifengfu，qieyuelaiyueduodedichengbenxiaofeileixitongyedoukaishizhichishipingongneng，gongchengshijianfuzheshejichutongshijubeidichengbenyulianghaoshipinxingnengdexitongdezhongdan，yincibixurenzhenshenshishangshuzhezhongjiandanmoshipipeisuanfa(brute force approach)。盡管這種方法能產生高質量視頻效果，但由於視頻偽像被當作有效數據包含在編碼中
，視頻質量會隨著每個編碼／解碼循環操作而遞減。此外，該算法還存在如下其它缺點：

對處理器要求高：在zai算suan法fa效xiao率lv不bu斷duan提ti高gao的de同tong時shi，其qi複fu雜za性xing也ye越yue來lai越yue高gao
，需xu要yao更geng高gao的de處chu理li能neng力li，尤you其qi是shi在zai需xu要yao實shi時shi轉zhuan換huan的de情qing況kuang下xia。即ji使shi轉zhuan碼ma技ji術shu所suo用yong的de芯xin片pian能neng支zhi持chiBF算法
，那麼計算強度較低的轉碼技術也能采用同一芯片來支持更多的通道，並降低整體係統成本。

對存儲器資源要求高：解碼／編bian碼ma操cao作zuo通tong常chang需xu要yao將jiang被bei解jie碼ma的de數shu據ju存cun儲chu在zai存cun儲chu器qi中zhong，而er額e外wai的de存cun儲chu器qi則ze會hui增zeng加jia係xi統tong的de材cai料liao清qing單dan成cheng本ben。尤you其qi對dui那na些xie價jia格ge敏min感gan型xing消xiao費fei類lei產chan品pin而er言yan，這zhe將jiang關guan係xi到dao產chan品pin在zai市shi場chang中zhong的de成cheng敗bai。

移(yi)動(dong)設(she)備(bei)上(shang)的(de)視(shi)頻(pin)回(hui)放(fang)功(gong)能(neng)就(jiu)是(shi)一(yi)個(ge)需(xu)要(yao)減(jian)少(shao)處(chu)理(li)器(qi)負(fu)載(zai)以(yi)及(ji)節(jie)約(yue)存(cun)儲(chu)器(qi)資(zi)源(yuan)的(de)很(hen)好(hao)的(de)應(ying)用(yong)實(shi)例(li)。盡(jin)管(guan)手(shou)機(ji)本(ben)身(shen)不(bu)進(jin)行(xing)轉(zhuan)碼(ma)工(gong)作(zuo)
，而(er)是(shi)在(zai)視(shi)頻(pin)點(dian)播(bo) (VoD) 服務器或視頻網關上進行轉碼，但移動電視／移動視頻電話除了受 VoD 服務器和視頻網關本身限製外仍然還受其它五點限製
，具體包括如下：

網絡帶寬
移動電話的處理能力
顯示屏分辨率
存儲器容量

移動電話的能耗，人們往往不把這一因素視為視頻回放所要考慮的內容。

盡管移動視頻設備的處理能力一代比一代強大，但目前一般移動視頻設備的處理器速度介於 300～600 MHz 之間，存儲器容量約為 64 MB。甚至粗略評估顯示並非所有適用於大屏幕顯示的高清 (HD) 或標清 (SD) 視頻編碼的信息在移動設備上播放時都必須進行處理，但用手持設備捕獲的 HD 或 SD 視頻則全都需要處理
，這樣才能被網絡服務器上的終端設備播放。

表 1 給出了不同視頻編碼參數對解碼設備所需資源選擇的大致影響。該表專門對采用運動補償與離散餘弦變換 (DCT) 技術實現視頻壓縮的基於塊的視頻編解碼器進行了分析。

對上述關鍵參數稍加修改

，就會產生迥異的結果。降低細節解析度（可在編碼進程中通過提高量化因數來實現）可將視頻解碼的能耗降低 75% ～ 85%，但視頻質量僅下降 5% ～ 13%。

轉碼技術的選擇

過guo去qu幾ji年nian來lai，業ye界jie針zhen對dui轉zhuan碼ma工gong作zuo提ti出chu了le幾ji種zhong不bu同tong的de方fang法fa


，可ke提ti高gao處chu理li與yu存cun儲chu器qi資zi源yuan的de使shi用yong效xiao率lv。至zhi少shao在zai一yi定ding程cheng度du上shang，大da多duo數shu這zhe種zhong方fang案an都dou建jian立li在zai這zhe樣yang一yi種zhong認ren識shi基ji礎chu之zhi上shang，即ji我wo們men能neng通tong過guo更geng先xian進jin的de技ji術shu對dui初chu始shi編bian碼ma過guo程cheng中zhong創chuang建jian的de量liang子zi化hua和he頻pin率lv域yu信xin息xi進jin行xing修xiu改gai，更geng好hao地di加jia以yi利li用yong，摒bing棄qi其qi中zhong無wu用yong的de東dong西xi，而er不bu必bi簡jian單dan地di對dui原yuan始shi視shi頻pin內nei容rong進jin行xing重zhong構gou。

換言之，就是說既可摒棄某些信息，也可在來源與目標之間轉換頻率域信息，而無需進入像素域進行解碼。
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jutieryan
，chuantongfangandezuizhongyaoyoushizaiyu，qijiaofudeshipinyuyuanshishipinneirongxiangbijuyoujigaodebaozhendu。yinci，ruguocaiyongqitadezhuanmajishu
，namejiuxuyaozaibaozhengjinkenenggaodeshipinzhiliangdetongshi，haiyaojiangdiduixitongchuligongnenghecunchuqiziyuandeyaoqiu。zhiyourangzhuanmajishuyutedingdeyingyongxiangpipei，cainengzuijiadishixianshangshumubiao。

通常說來，轉碼可采用三種通用方案或架構，以下給出每種方案的簡單定義及其比較評定：

傳統的轉碼方法稱為去耦轉碼。除了可確保最佳視頻質量之外，這種方法在源至目標視頻的格式、分辨率及比特率方麵也具有最大的靈活性。

鬆弛耦合轉碼器：zhezhongzhuanmajishudaduoshucaiyongjiemadeshurushipinzhongdeyundongshiliangheqitafushuxinxijinxingbianma。zaibianmaguochengkeduiyundongshiliangjinxingweitiao，huogenjubianmayaoqiujinxinggenggaoxiaodeyundongshiliangjisuan。gaifangfaxiaochulequouzhuanmaqisuomianlindefuzajisuanwenti，tongshihainengshixianjihuxiangtongdeshipinzhiliang。

緊密耦合轉碼：再zai編bian碼ma通tong過guo采cai用yong運yun動dong矢shi量liang實shi現xian，並bing且qie無wu需xu進jin入ru像xiang素su域yu對dui運yun動dong矢shi量liang信xin息xi進jin行xing再zai計ji算suan。轉zhuan碼ma工gong作zuo也ye可ke在zai轉zhuan換huan域yu中zhong進jin行xing。這zhe裏li需xu要yao重zhong點dian考kao慮lv的de問wen題ti是shi
，由you於yu這zhe種zhong方fang法fa根gen本ben不bu進jin行xing運yun動dong再zai估gu計ji，因yin此ci不bu能neng更geng改gai分fen辨bian率lv。這zhe種zhong方fang法fa最zui大da程cheng度du地di地di降jiang低di了le對dui存cun儲chu器qi和he處chu理li器qi的de要yao求qiu，但dan代dai價jia是shi降jiang低di了le畫hua質zhi。緊jin密mi耦ou合he轉zhuan碼ma算suan法fa難nan以yi製zhi定ding，但dan可ke根gen據ju具ju體ti要yao求qiu進jin行xing開kai發fa。

碼率轉換器 (Transrator)：在(zai)轉(zhuan)換(huan)域(yu)對(dui)位(wei)流(liu)進(jin)行(xing)部(bu)分(fen)解(jie)碼(ma)，並(bing)用(yong)網(wang)絡(luo)可(ke)支(zhi)持(chi)的(de)所(suo)需(xu)比(bi)特(te)率(lv)對(dui)位(wei)流(liu)進(jin)行(xing)再(zai)編(bian)碼(ma)。視(shi)頻(pin)格(ge)式(shi)在(zai)轉(zhuan)碼(ma)流(liu)過(guo)程(cheng)中(zhong)不(bu)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)
，無(wu)需(xu)逆(ni)變(bian)換(huan)
，且(qie)在(zai)頻(pin)率(lv)域(yu)進(jin)行(xing)再(zai)量(liang)化(hua)。通(tong)常(chang)采(cai)用(yong)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)來(lai)解(jie)決(jue)具(ju)體(ti)的(de)問(wen)題(ti)。例(li)如(ru)，線纜頭端的通道容量在線纜廠已衰減，但又需要確保向終端設備傳輸的視頻質量和分辨率基本不變。

使轉碼器與應用相匹配

在諸如機頂盒
、視頻會議
、IPTV以及一些 VoD 等對畫質要求較高的應用中，通常采用去耦和鬆弛耦合轉碼技術。決定采用何種轉碼技術需要評估特定應用的預期表現與存儲器帶寬。

jinmiouhezhuanmazuishihecunchuqiyouxianhuozhebuxuyaogaohuazhidexitong。yidongdianhuadeduanduiduanshipindianhuayingyongjiushiyigehenhaodelizi，yinweishipinzhixuxianshizaixiaopingmushang
，erqiefenbianlvxiangduijiaodi。womenwuxutongguozhenggewangluochuanshugaobaozhenshipin。ciwai
，duidaliangshengchandeshebei，youqishiyidongdianhuaeryan
，hejihainengjieyuedaliangchuligonghao
、存儲器容量及物料清單成本。
如前所述，碼率轉換器 (Transrator) 通常適用於有線電視
、IPTV 及ji視shi頻pin電dian話hua應ying用yong中zhong的de某mou些xie特te殊shu情qing況kuang，並bing根gen據ju可ke用yong的de係xi統tong帶dai寬kuan來lai匹pi配pei傳chuan輸shu數shu據ju速su率lv。可ke以yi轉zhuan換huan音yin頻pin和he視shi頻pin的de碼ma率lv
，而er且qie幾ji乎hu感gan覺jiao不bu到dao品pin質zhi的de下xia降jiang。

平台考慮事項

changqiyilai，shejigongchengshiyizhidoufeichangqingchudirenshidao
，zhenduimeigechanpinxuqiufenbiejinxingsheji，xiaolvyuanburuzaichuqijiushejiyigetongyilinghuodepingtailaimanzugezhongbutongdexuqiu。jidinghe (STB) 就是一個很好的例子
，這種產品存在眾多型號要求。在估算處理性能及其他平台參數方麵，轉碼發揮著重要的作用。

由於對 STB 而言最重要的就是實現高質量視頻，因此我們隻能將鬆弛耦合轉碼作為主要方法。

STB設計能否成功進入市場不僅取決於設計初期選擇什麼樣的平台，而且也取決於隨後設計方案的逐步實施。STB 的價位各不相同並在全球各地銷售。與采用標準化格式的視頻會議係統截然不同，STB 必須滿足各種不同視頻格式的需要。

STB 設計人員需要考慮以下一些更高級的設計決策：

STB 應同時處理多少個頻道（如主視頻和畫中畫）以及室內每個房間中的多少台電視
？

需要采用哪些產品差異化功能來贏得市場優勢（例如畫中畫
、專有圖像、藍光光盤刻錄

、視頻通信、連接至 IP 網絡
、有線電視網絡等）
？
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市場部給出的初步價格點是多少


？

與(yu)大(da)多(duo)數(shu)設(she)計(ji)的(de)典(dian)型(xing)情(qing)況(kuang)一(yi)樣(yang)，上(shang)述(shu)這(zhe)三(san)項(xiang)標(biao)準(zhun)彼(bi)此(ci)密(mi)切(qie)相(xiang)關(guan)
，因(yin)而(er)是(shi)平(ping)台(tai)創(chuang)建(jian)的(de)重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)
，所(suo)有(you)產(chan)品(pin)變(bian)體(ti)在(zai)此(ci)基(ji)礎(chu)上(shang)演(yan)變(bian)產(chan)生(sheng)。這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)，不(bu)僅(jin)應(ying)讓(rang)靈(ling)活(huo)的(de)處(chu)理(li)器(qi)與(yu)可(ke)滿(man)足(zu)各(ge)種(zhong)設(she)計(ji)的(de)兼(jian)容(rong)性(xing)開(kai)發(fa)軟(ruan)件(jian)相(xiang)配(pei)合(he)，而(er)且(qie)還(hai)應(ying)提(ti)供(gong)廣(guang)泛(fan)的(de)固(gu)件(jian)庫(ku)
、算法和支持。

設置性能標準 (Bar)

對於 STB 平台的高端性能而言，應支持 HDTV 1080p 標準。STB 必須能夠支持這種高級別的吞吐量，並實時調整顯示輸出。

此外，必須支持各種內容源和數字顯示格式。低端有CIF 格式及其分支，如 QCIF 格式等，可應用於視頻流中並為 DTV 上的拆分屏幕應用提供基礎支持。

根據是否需要在家庭計算機網絡中集成 STB，我們還要考慮到計算機顯示屏輸出問題，其中包括是否需要支持娛樂係統常用的各種 HD 格式等。源內容分辨率和目標顯示分辨率之間的格式轉換需要支持各種格式
，如將 HD 視頻轉換為低分辨率顯示，以及將低分辨率視頻內容轉換為 HD 視頻。

眾所周知，HD 對帶寬有著很高的要求
，這就意味著我們應當支持各種壓縮算法，其中包括 H.264/MPEG-4 part 10/AVC 以及 WMV9/VC-1 等高級編解碼算法。通常需要將常規的 MPEG-2 傳輸流轉碼為高級編解碼。

向更高級編解碼升級是一個漸進性過程，因此同樣也必須確保與 MPEG-2 的(de)後(hou)向(xiang)兼(jian)容(rong)性(xing)。視(shi)頻(pin)占(zhan)用(yong)了(le)大(da)部(bu)分(fen)處(chu)理(li)功(gong)能(neng)，同(tong)時(shi)音(yin)頻(pin)流(liu)也(ye)需(xu)要(yao)編(bian)解(jie)成(cheng)不(bu)同(tong)格(ge)式(shi)。這(zhe)也(ye)是(shi)麵(mian)向(xiang)未(wei)來(lai)設(she)計(ji)的(de)一(yi)個(ge)典(dian)型(xing)實(shi)例(li)
，這(zhe)樣(yang)可(ke)盡(jin)可(ke)能(neng)地(di)滿(man)足(zu)新(xin)型(xing)編(bian)解(jie)碼(ma)器(qi)的(de)要(yao)求(qiu)。杜(du)比(bi)數(shu)字(zi) （Dolby digital）與 AAC 立(li)體(ti)聲(sheng)是(shi)廣(guang)播(bo)市(shi)場(chang)的(de)典(dian)型(xing)音(yin)頻(pin)要(yao)求(qiu)，用(yong)於(yu)其(qi)他(ta)傳(chuan)統(tong)音(yin)頻(pin)格(ge)式(shi)的(de)音(yin)頻(pin)轉(zhuan)碼(ma)。從(cong)硬(ying)件(jian)角(jiao)度(du)來(lai)說(shuo)，不(bu)僅(jin)應(ying)支(zhi)持(chi)可(ke)編(bian)程(cheng)性(xing)，同(tong)時(shi)還(hai)要(yao)支(zhi)持(chi)多(duo)處(chu)理(li)器(qi)
，如(ru)果(guo)在(zai) SoC 上實施轉碼，則還要支持處理器內核。
最後，在家庭網絡中
，轉碼不僅要改變內容的比特率和格式，同時還要轉換電視產業（各種形式的條件接入）和 PC 領域（數字權限管理 (DRM)）間不同的所有權保護機製。

轉碼硬件必須與整個 STB 係統中的其他係統進行良好交互，其中包括數字調諧器、解多路複用器 (Demuxer) 和解調器、DDR2 存儲器
、PCI 總線，以及向 STB SoC 傳輸音／視頻的高帶寬接口。圖 2 給出了常見的架構示意圖，但這不一定是一般性架構。

能處理雙通道編碼和解碼或單通道轉碼的 STB 視頻片上係統 (SoC) 在處理音頻與視頻的解碼
、編碼以及轉碼時應最少需要四個協處理器內核，分別是：處理 SoC 控製操作的 GPP 內核、處理音頻轉碼操作的 DSP/GPP 內核，以及可針對視頻處理支持兩個協處理內核的 DSP 內核（各支持一個通道）。DSP 和視頻／影像協處理器協同工作時，協處理器的基本功能就是執行 H.264
、MPEG-2 及 MPEG-4 等編解碼算法。傳輸進來的數據流是經多路複用的音頻和視頻，由處理音頻解碼的 GPP 進行解多路複用。
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除了處理與係統控製功能之外，還需要添加通常分為連接外設、串行接口和程序／數據存儲等相關外設。外設通過交換架構 (Switch fabric)和橋接器（兩者稱作資源交換中心 (SCR)
，即可在主係統外設和從係統外設之間提供低時延連接的互連係統）連接到處理器模塊。SCR 是解碼、路由以及判優邏輯，支持與其相連的多個主從係統之間的連接。

德州儀器 (TI) 基於達芬奇 (DaVinci™) 技術的數字媒體處理器可實施這種架構。該架構的簡化版如圖 3所示。

我們在上文對 STB 的分析中假定，STB 采cai用yong的de是shi鬆song弛chi耦ou合he轉zhuan碼ma技ji術shu
，這zhe是shi最zui可ke能neng的de情qing況kuang。不bu過guo也ye應ying當dang指zhi出chu，支zhi持chi鬆song弛chi耦ou合he轉zhuan碼ma技ji術shu的de硬ying件jian也ye可ke能neng支zhi持chi其qi他ta三san種zhong轉zhuan碼ma技ji術shu。為wei了le滿man足zu多duo房fang間jian觀guan看kan電dian視shi和he多duo頻pin道dao欣xin賞shang的de要yao求qiu

，可ke通tong過guo DDR2 和 PCI 連接多個 DM6467 數字媒體處理器
，以在不同設備間交換數據
，並確保架構的可擴展性。例如
，如果應用需要將攝像機上的 SD 或 HD 個人視頻通過 STB 硬盤驅動器傳輸到手機上，那麼通過精巧的工程設計 (Clever engineering) 方案就可使用另一個解碼方法將基於達芬奇技術的 DM6467 等處理器壓縮到服務中。