轉碼技術在視頻領域內的應用分析

　　下面來看一下這些轉碼工作是如何實現的。

　　一、傳統面向流方式的視頻轉碼

　　由于視頻數據自身的特點，數據量的龐大和線性的存儲格式，長期以來傳統的視頻編碼轉換都是面向數據流進行操作。其工作原理如一個制式轉換器一樣，輸入端輸入連續的 NTSC 制信號，同時在輸出端輸出實時的 PAL 制信號。

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

　　隨著計算機技術的日益進步，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據。這樣就為視頻數據提供了新的，更加靈活高效的轉碼手段。

　　二、使用計算機及其相關設備面向文件方式進行視頻轉碼

　　使用計算機設備改變單幅圖像的編碼方式已經是一個非常成熟的技術，但受到計算機運算能力和存儲能力的限制，很長一段時間內，對于符合廣播級要求的專業視頻數據的編碼轉換處理一直沒有什么好的解決方案。但隨著計算機設備運算能力的增強和存儲容量的日益擴大、其數據接口已經可以滿足視頻數據處理的需求，使用計算機及其相關設備處理視頻數據已經成為現在的主流，同時也給視頻轉碼提供了更好性價比的平臺。我們可以使用計算機設備，利用軟件手段，進行靈活高效的轉碼工作。

　　我們來看一看如何使用計算機系統進行轉碼工作。

　　這種利用計算機設備進行轉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據進行處理。其本質均是在計算機設備的存儲器內開設足夠大數據的緩存地帶，將所需處理的視頻數據文件或流分成許多大小適合的片段，放入其中。由軟件提供轉碼算法，并控制計算機系統進行轉碼工作。圖 -7 中所示的數據接口的概念也非常的靈活，它可以使計算機設備的外部接口，如千兆以太、 Fiber Channel 通道，也可以是其本身的內置存儲通道接口。我們來看一下他們是如何工作的。

　　計算機設備先將需轉換編碼方式的視頻數據文件放入外部存儲或本地存儲設備中。然后將該視頻文件拆分成適合計算機設備處理的數據片段，放入高速緩存中，由軟件提供轉碼算法，利用計算機設備的處理能力對數據片段進行編碼轉換。轉換完成后將數據片段送入指定區域存儲，同時高速緩存區獲取新的數據片段。循環這種方式直到所有的拆分數據片段均得到了轉碼處理，合并轉碼完成的視頻數據文件片段，輸出我們所需要得到的視頻數據。

　　這種拆分數據的方式同樣也適合于以流方式存在的視頻數據，比如我們可以使用數據接口直接與數字視頻數據流連接，不經過任何的編解碼將其存儲到計算機轉碼設備的指定緩存區域，變線性的數據流存在方式為非線性的數據存儲方式，然后可以使用圖— 8 所示的數據拆分方式進行轉碼處理，經合并后，可以選擇文件方式或依然保持流方式的數據輸出。

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

　　我們看一下轉碼軟件究竟是如何進行工作的。

　　不同的轉碼軟件有其各自特點，但不外乎有以下幾個功能模塊組成：數據接口模塊、硬件接口模塊、存儲管理模塊、轉碼算法模塊、數據處理模塊、控制管理模塊和用戶界面模塊。

　　每個模塊各自負責軟件工作的一個或幾個方面：數據接口模塊負責處理數據的輸入和輸出，硬件接口模塊負責與計算機硬件驅動程序通信，存儲管理模塊負責內村等存儲空間的分配，轉碼算法模塊提供轉碼處理工作的算法手段，數據處理模塊進行轉碼的具體數據處理，控制管理模塊進行整個轉碼工作的控制和信息處理，用戶界面模塊提供用戶與轉碼軟件的交互，提供用戶對轉碼的編碼方式、碼流及其它的一些軟件提供的選項進行控制。

　　轉碼算法模塊可以固化到轉碼軟件中，也可以以插件的方式存在。當轉碼軟件處理不同的編碼轉換任務時，根據需要使用不同的轉碼算法插件，可以在不改變其它功能模塊配置的情況下，靈活的擴展軟件功能。

　　使用計算機設備配合轉碼軟件，進行專業視頻編碼轉換工作，具有以下一些優點：

　　? 硬件設施相對簡單

　　使用計算機設備及軟件進行轉碼工作，無需使用專用的編解碼芯片或板卡。對數據的處理完全由軟件來控制完成。

　　? 轉碼范圍廣、靈活性好

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

　　三、轉碼的復雜度和資源消耗隨需求不同發生變化

　　運用軟件轉碼系統可以對不同的轉碼要求分別對待。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 系列服務器中的 MPEG-2 I 幀 50M 碼流 編碼 的視頻文件轉碼為 Ma trox DigiSuite DTV 板卡可支持的視頻文件形式，用于節目制作網絡編輯。由于 DTV 板卡支持 MPEG-2 I 幀 50M 碼流的視頻數據，我們在進行轉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據內容的壓縮編碼。這樣可以大大降級轉碼工作的復雜度和系統消耗，同時可以保證視頻數據的質量不因重新編解碼而受到損傷。