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。

緊jin密mi耦ou合he轉zhuan碼ma最zui適shi合he存cun儲chu器qi有you限xian或huo者zhe不bu需xu要yao高gao畫hua質zhi的de係xi統tong。移yi動dong電dian話hua的de端duan對dui端duan視shi頻pin電dian話hua應ying用yong就jiu是shi一yi個ge很hen好hao的de例li子zi，因yin為wei視shi頻pin隻zhi需xu顯xian示shi在zai小xiao屏ping幕mu上shang，而er且qie分fen辨bian率lv相xiang對dui較jiao低di。我wo們men無wu需xu通tong過guo整zheng個ge網wang絡luo傳chuan輸shu高gao保bao真zhen視shi頻pin。此ci外wai，對dui大da量liang生sheng產chan的de設she備bei，尤you其qi是shi移yi動dong電dian話hua而er言yan，合he計ji還hai能neng節jie約yue大da量liang處chu理li功gong耗hao、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

長(chang)期(qi)以(yi)來(lai)，設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)一(yi)直(zhi)都(dou)非(fei)常(chang)清(qing)楚(chu)地(di)認(ren)識(shi)到(dao)，針(zhen)對(dui)每(mei)個(ge)產(chan)品(pin)需(xu)求(qiu)分(fen)別(bie)進(jin)行(xing)設(she)計(ji)，效(xiao)率(lv)遠(yuan)不(bu)如(ru)在(zai)初(chu)期(qi)就(jiu)設(she)計(ji)一(yi)個(ge)統(tong)一(yi)靈(ling)活(huo)的(de)平(ping)台(tai)來(lai)滿(man)足(zu)各(ge)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)需(xu)求(qiu)。機(ji)頂(ding)盒(he) (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

？

yudaduoshushejidedianxingqingkuangyiyang
，shangshuzhesanxiangbiaozhunbicimiqiexiangguan
，yinershipingtaichuangjiandezhongyaoyinsu
，suoyouchanpinbiantizaicijichushangyanbianchansheng。zheyiweizhe


，bujinyingranglinghuodechuliqiyukemanzugezhongshejidejianrongxingkaifaruanjianxiangpeihe
，erqiehaiyingtigongguangfandegujianku、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。