应用於多点视讯会议之视讯转换编码技术林嘉文前言简介.PDF

應用於多點視訊會議之視訊轉換編碼技術 林嘉文 前言 在視訊會議中，針對各種網路環境及視訊設備用戶之不同需求往往需進行頻寬 及畫面格式轉換，而視訊轉換編碼技術則是因應此等轉換需求所發展的一種技 術。本文將介紹各種常用之視訊轉換編碼器架構及分析其效能。並說明如何利用 多點視訊會議之特性，在視訊轉換編碼器中利用動態位元分配技術，以獲得較佳 之畫面品質。 簡介 網路媒體服務，如:視訊會議 [2] 、隨選視訊，以及遠距教學等在網際網路上之 應用已日形普遍，逐漸和日常生活相結合。而在這些網路多媒體之應用中，常需 調整視訊資料之頻寬，以配合不同用戶網路之需求。如圖 1 所示，在異質網路 (heterogeneous network)上，此種頻寬調適允許不同子網路(sub-network)上之不同 用戶可以根據他們可用的通道頻寬容量，獲得不同等級的服務品質(Quality of Service ；QoS) 。在一些即時視訊編碼應用中，可利用視訊編碼器的速率控制(rate control)技術達到此種頻寬調整需求[9] ；但是在很多其他應用，如隨選視訊，因 其存放之視訊資料為已經過壓縮之視訊位元流(video bitstream) ，並無法直接使用 此速率控制技術進行頻寬轉換。 圖 1 異質網路上之視訊通訊 視訊會議為傳統語音通訊服務之自然延伸。由於數位視訊處理技術、低成本視 訊編解器、及網路技術的急速發展及完善國際標準的推波助瀾，視訊會議應用正 日益廣泛。如圖 2 範例所示，在一個廣域網路上所舉行的視訊會議，與會者先撥 接到一個多點視訊控制伺服器(Multipoint Control Unit ；MCU) ，在此伺服器中之 視訊橋接器會將各方送來之已壓縮視訊位元流之內容組合起來，再將所組合成之 新的視訊內容（例如以分割畫面顯示 ），送回每一個與會者。在回送組合之視訊 內容時，由於資料量增大數倍，所以往往需要利用視訊轉換編碼技術 [1] ，將組 合後之視訊內容進行再壓縮，以配合用戶端之頻寬限制。圖 3 則顯示了一種實際 的視訊會議系統範例。此系統具有 H.323 [3]及 H.324/I [4]用戶介面使得區域網路 用戶及 ISDN 用戶皆可連上此系統進行視訊會議。在此視訊會議伺服器中包含一 個多點會議控制器(Multipoint Controller ；MC)模組負責多點視訊會議議程建立及 管理、控制；並包含一個多點處理器(Multipoint Processor ；MP)模組負責綜合視 音訊資料，及頻寬調整等工作。視訊轉換編碼器即包含於 MP 模組中。 圖 2 集中型多點視訊會議 圖 3 一個 H.323/H.324 MCU 範例 基本視訊轉換器架構 一般而言，視訊轉換編碼器在頻寬轉換之應用為降低頻寬，若需提高視訊位元 流之頻寬則僅需加上一些填補位元即可。而最簡單之降低頻寬的方法，如圖 4 所示，為利用一個開迴路之轉換編碼器直接將高頻的 DCT 係數移除或是執行一 個再量化之程序 [9- 10] 。此種做法之運算複雜度極低，但在以開迴路形式刪改視 訊位元流內容後，會造成在前端視訊編碼器及後端視訊解碼器重建影像內容不吻 合(mismatch) 的問題，而產生隨時間累積之漂移誤差(Drift) ，因而造成令人無法 忍受的嚴重畫質失真。 R a t e C o n s t r a i n t Bit allocation analysis High freq. cutting / VLD Requantization VLC Incoming Outgoing bit-stream bit-stream