廣播電視中實時轉碼技術的應用

謝 璞

（作者單位：國家新聞出版廣電總局監管中心）

廣播電視中實時轉碼技術的應用

謝 璞

（作者單位：國家新聞出版廣電總局監管中心）

摘 要：本文圍繞視頻轉碼技術展開，主要總結并分析了轉碼技術的主要功能，結合廣播電視行業的特點，提出了一種實時轉碼技術在廣播電視中的應用方案，較好地解決了不同終端對各種電視節目的不同需求，為將來三網融合下的電視節目分發提供了技術支撐。

關鍵詞：視頻轉碼；碼率控制；廣播電視

幀率、碼率、編碼語法以及空間分辨率構成視頻格式的主要特征，視頻格式之間的轉換被稱為視頻格式編碼，也可以簡稱為轉碼。在現實的廣播傳輸系統之間存在不同的接入設備、不同種類的傳輸網絡以及不同的視頻格式，為了實現廣播電視中的不同設備、不通網絡以及不同視頻格式間的兼容，有必要對視頻進行轉碼，視頻轉碼很好地將編碼與存儲分離、傳輸與解碼分離，以固定格式壓縮后的多媒體數據就可以被靈活地訪問和傳輸。在三網融合的政策背景下，視頻轉碼技術正不斷應用到廣播電視中，技術也越來越成熟，面對不同的終端設備以及不同的視頻業務類型，如PC視頻業務、IPTV業務以及移動視頻業務，電信運營商通過圍繞視頻應用，將IPTV業務作為切入點以應對不同終端以及不同業務類型。不同終端上的視頻業務質量具有不同的標準，主要可分為IPTV標清、IPTV高清、移動清晰、移動流暢以及互聯網視頻等不同標準，所以轉碼在廣播電視領域將扮演著越來越重要的角色。隨著視頻應用的飛速發展，廣播電視的視頻數據量越來越大、內容越來越豐富、實時性要求越來越高，所以如何高效實時地完成海量視頻的轉碼需求成為亟待解決的現實問題。本文針對廣播電視行業的發展情況討論了實時轉碼在該行業的應用模式，并提出一種高效的實時轉碼解決方案。

1 視頻轉碼技術種類

要實現視頻的實時轉碼，主要需實現四大轉換，分別是空間分辨率的轉換、碼率的轉換、編碼格式的轉換以及時間分辨率的轉換。視頻轉換編碼主要適應于以下三種情況，分別是分辨率的轉換、碼率的轉換以及語法間的轉換，同類碼流語法內的轉碼主要涉及分辨率轉換以及碼率轉換。

1.1 碼率的變換

碼率在一定程度上決定著視頻質量，同樣的視頻編碼方式，在一定范圍內，碼率和視頻畫面清晰度成正比，碼率越高，視頻畫面也越清晰，但當碼率增高到一定值時，視頻畫面的清晰度不會再有明顯的提高，這些過高的碼率只是增加文件的體積，因此要選擇合適的碼率，在視頻清晰度與文件大小間做好平衡。

在電視廣播以及網絡傳輸中時常要用到碼率轉換，碼率轉換主要是為實現兩個目的，一個是節省帶寬，當然這種節省帶寬是在保證有效傳輸條件下進行的；另外一個目的是兼容數字廣播中的特定級。

1.2 分辨率的轉換

視頻分辨率轉換包括空間分辨率的轉碼和時間分辨率的轉碼，分辨率的轉換更多是為解決不同終端接收顯示的問題，因為不同終端有不同的顯示分辨率、不同的解碼處理能力以及不同的實時處理能力。

1.2.1 視頻時間分辨率的轉碼

視頻時間分辨率的轉碼其實就是視頻頻率的變換。視頻頻率的轉換主要需要研究以下兩個方面的內容：一個是要研究視頻幀的丟幀策略以及丟幀以后視頻格式的轉換，另一個要研究的內容是視頻幀中的參考幀丟棄后，那些受此影響的運動矢量幀的重新估計。在視頻幀中，如果雙向預測幀并不是其他幀的參考，可以優先考慮丟棄B幀。

1.2.2 視頻空間分辨率的轉碼

視頻空間分辨率的轉換在技術上較為復雜，其主要需要解決以下三個難點，第一個難點是在壓縮域下，從原始壓縮碼流中的紋理數據獲取新的紋理數據；第二個難點是從壓縮原始碼流中的運動矢量獲取新的降低了分辨率的運動矢量；第三個難點是在盡量減少圖像質量下降的前提下，如何實現補償誤碼擴散的結構。

1.3 語法轉碼

語法轉碼主要是由于輸入和轉碼后的碼流所遵循的壓縮標準不同。這部分研究，主要集中在不同標準在具體的語法、碼流結構組織上的對應轉換。

2 廣播電視中實時轉碼的應用方案

目前，運營商開展的視頻業務多采用離線轉碼的方式，在這種方式下每個視頻內容都需要在統一電視節目管理平臺中進行轉換，生成MPEG-4、H.264編碼格式以及標清、互聯網等多種類型的碼流，對于今后大規模開展三網融合視頻業務中存在的時間延遲長、占用空間大、數據維護難等一系列問題，應當運用實時轉碼技術，在視頻或電視節目供應時增加一個實時轉碼平臺，形成實時轉碼體系架構，統一內容管理平臺在內容提供時可直接向各個視頻業務系統發布同一內容及內容元數據，用戶通過不同終端使用視頻業務時，由實時轉碼平臺從視頻業務系統中獲取內容數據并進行實時轉碼，實時轉碼系統主要包括應用終端、視頻業務系統、統一內容管理系統以及實時轉碼平臺。

3 結語

本文主要針對實時轉碼技術展開，主要分析了當前實時轉碼技術中的功能以及轉碼技術在廣播電視中的實際應用。

參考文獻：

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