【導讀】本文所研究的范圍是音頻、視頻的壓縮編碼和解壓縮解碼問題。理解，并探究音視頻編解碼在實際生活中運用的意義，理論與實際相結合的價值。費三方面進行了測試和總結。能較好的對音頻和圖像數(shù)據(jù)進行壓縮。無損壓縮音視頻的編碼方式可應用于對于圖像還。原有較高要求的領域。

　　

【正文】 16– CFactoryTemplate g_Templates[] = { { LVHScreenDecoder , amp。CLSID_VHScreenDecoder , CVHScreenDecoder::CreateInstance , NULL , amp。sudVHScreenDecoder } }； 注冊成功后在 Filter Graph Manager 中顯示的結果如圖 所示。 圖 VHScreenDecoder 注冊 成功 音視頻編碼解碼研究 –17– 2．主要編碼函數(shù) 此函數(shù)主要用于對數(shù)據(jù)流編碼然后返回編碼后的數(shù)據(jù)流。 HRESULT CVHScreenEncoder::Transform(IMediaSample *pIn, IMediaSample *pOut) { CheckPointer(pIn, E_POINTER)； CheckPointer(pOut, E_POINTER)； //檢查指針 HRESULT hr； { AM_MEDIA_TYPE *pmt = NULL； hr = pInGetMediaType(amp。pmt)； if ((hr == S_OK) amp。amp。 (pmt != NULL)) { CMediaType mt(*pmt)； m_pInputSetMediaType(amp。mt)； ()； }//判斷媒體數(shù)據(jù)流類型 if (pmt != NULL) DeleteMediaType(pmt)； pInSetMediaType(NULL)； }//輸入數(shù)據(jù)流 { AM_MEDIA_TYPE *pmt = NULL； hr = pOutGetMediaType(amp。pmt)； if ((hr == S_OK) amp。amp。 (pmt != NULL)) { CMediaType mt(*pmt)； m_pOutputSetMediaType(amp。mt)； } if (pmt != NULL) DeleteMediaType(pmt)； pOutSetMediaType(NULL)； }//輸出數(shù)據(jù)流 hr = Copy(pIn, pOut)； if (FAILED(hr)) { return hr； } return Compress(pIn, pOut)； //調用 Zilb 中的 Compress 函數(shù)，將數(shù)據(jù)流壓縮。 音視頻編碼解碼研究 –18– } 3．主要解碼函數(shù) 此函數(shù)主要用于對數(shù)據(jù)流解碼然后返回解碼后的數(shù)據(jù)流。 HRESULT CVHScreenDecoder::Transform(IMediaSample *pIn, IMediaSample *pOut) { CheckPointer(pIn, E_POINTER)； CheckPointer(pOut, E_POINTER)； //檢查指針 HRESULT hr； { AM_MEDIA_TYPE *pmt = NULL； hr = pInGetMediaType(amp。pmt)； if ((hr == S_OK) amp。amp。 (pmt != NULL)) { CMediaType mt(*pmt)； m_pInputSetMediaType(amp。mt)； }/判斷媒體數(shù)據(jù)流類型 if (pmt != NULL) DeleteMediaType(pmt)； pInSetMediaType(NULL)； }//輸入數(shù)據(jù)流 { AM_MEDIA_TYPE *pmt = NULL； hr = pOutGetMediaType(amp。pmt)； if ((hr == S_OK) amp。amp。 (pmt != NULL)) { CMediaType mt(*pmt)； m_pOutputSetMediaType(amp。mt)； } if (pmt != NULL) DeleteMediaType(pmt)； pOutSetMediaType(NULL)； }//輸出數(shù)據(jù)流 hr = Copy(pIn, pOut)； if (FAILED(hr)) return hr； return Depress(pIn, pOut)； }返回解碼后的數(shù)據(jù)流 音視頻編碼解碼研究 –19– （四） 性能 比照 在安裝好的 DirectShow 環(huán)境下對已經(jīng) 建立好的 Filters 進行連接，通過測試該編碼方法能將音視頻進行有效的壓縮，其解碼方法 能 高質量的還原源文件，達到了預期效果。 1． CPU 運行效率 比較 單獨使用 DirectShow Graph不經(jīng)過任何編碼捕捉桌面視頻 ， CPU使用率在 15%25%浮動； 使用 DirectShow Graph,添加 VHScreenEncoder Filter 捕捉桌面視頻， CPU 使用率在40%60%浮動。結果如圖 所示。 圖 CPU 使用率比較 由此可見，大多數(shù)編碼方法都會占用較多的 CPU 資源，但優(yōu)秀 的編碼方式可以 較一般的編碼方法 節(jié)省 CPU 使用率。 2．壓縮比 單獨使用 DirectShow Graph 不經(jīng)過任何編碼捕捉一幀 100 100 像素 視頻圖片， 圖像 大小為 ； 音視頻編碼解碼研究 –20– 使用 DirectShow Graph,添加 VHScreenEncoder Filter 將上一圖片編碼 ， 編碼后的文件類型為 vhv， 圖片大 小 。結果如圖 所示。 圖 圖片 壓縮比 比較 由上圖可知本次圖片的壓縮 比 為 53%，占用存儲空間比為 1 比 2?？梢姾玫木幋a方式能很大程度上節(jié)約存儲空間。 單獨使用 DirectShow Graph 不經(jīng)過任何編碼捕捉 10 秒聲音樣本，大小為 ； 使用 DirectShow Graph,添加 VHScreenEncoder Filter 編碼上一 聲音樣本， 編碼后的文件類型為 vhau,聲音文件 大小 337KB。結果如圖 所示。 音視頻編碼解碼研究 –21– 圖 聲音文件 壓縮比 比較 由上圖可知本次聲音文件的壓縮 比 為 19%，可見好的編碼方式能很大程度上節(jié)約存儲空間。 3． 壓縮實時速率比較 為了測試效果加明顯，這里通過本壓縮編碼方式和其他主流壓縮軟件的壓縮時間進行對比，測試文件為 10M 的 WAV 音頻文件。測試結果如圖 所示。 05001000150020202500300035004000單位KB/SWinRAR 2926WinZip 34137Zip 366UHARC GUI 341WinAce 1137我的壓縮編碼 853平均壓縮實時速率 圖 壓縮實時速率比較 由上圖可知 ， 我研究的壓縮編碼方式針對聲音格式文件實時壓縮速率在中游水平。 音視頻編碼解碼研究 –22– 結 論 經(jīng)過本次對音 視頻編碼解碼研究，我得出以下結論： （ 1）音視頻的編碼解碼過程就是音視頻壓縮與解壓縮的過程。 視頻圖像數(shù)據(jù)有極強的相關性，也就是說有大量的冗余信息 。音視頻編碼 技術就是將數(shù)據(jù)中的冗余信息去掉（去除數(shù)據(jù)之間的相關性）， 編碼 技術包含幀內(nèi)圖像數(shù)據(jù)壓縮技術、幀間圖像數(shù)據(jù)壓縮技術和熵編碼壓縮技術 。 根據(jù)原理可以開發(fā)新的編解碼方法。 （ 2） 無損壓縮格式，是利用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計冗余進行壓縮，可完全回復原始數(shù)據(jù)而不引起任何失真，但壓縮率是受到數(shù)據(jù)統(tǒng)計冗余度的理論限制，一般為 2:1 到 5:1。 .這類方法廣泛用于文本數(shù)據(jù) 、 程序 的壓縮，經(jīng)過本 次研究 可以證明 無損壓縮 也能較好的對音頻和 圖像數(shù)據(jù) 進行壓縮 。 （ 3） 通過本次研究 證明了音視頻編碼解碼 可以 節(jié)省存儲空間、節(jié)省 編碼 時間 ，大多數(shù)編碼方法都會占用較多的 CPU 資源，但優(yōu)秀的編碼方式可以較一般的編碼方式節(jié)省 CPU 使用率。 （ 4） 無損壓縮格式 的音頻 可以很方便地還原成 WAV，甚至可以在不同無損壓縮格式之間互相轉換，而不會丟失任何數(shù)據(jù)。這一點比起有損格式 有很大的優(yōu)越性， 因為有損壓縮格式的二次編碼（從一種有損格式轉換成另一種有損格式，或者格式不變而調整比特率）意味著丟失更多的信號，帶來更大的失真 。 （ 5）經(jīng)過以 上論文對比研究可以看出， 比起有損壓縮格式來，無損壓縮格式的壓縮能力要差得多 。 盡管還有一定的不足，但是 應用 無損壓縮的 編碼方式的 前景無疑是光明的，從目前存在的 應用 無損壓縮的 編碼 種類之多就可以看出這一點 。 隨著時間的推移，限制無損格式的種種因素將逐漸被消除 。 硬盤容量 在 不斷 的 增加， 500GB已成主流，無損格式占用空間大的問題將不再是問題。而速度更快的解碼芯片也將被開發(fā)出來，相信會有越來越多的 硬件設備 支持無損格式。而在不久的將來，連閃存的容量都要以 GB來計算時，為了追求更高的音質 和畫質 ， 應用 無損壓縮的 編碼方式 會越來越被 人重視 。 音視頻編碼解碼研究 –23– 參 考 文 獻 [1] 求是科技 編著 . Visual C++音視頻編解碼技術及實踐 . 人民郵電出版社 , 202061. [2] 賀貴明 . 基于內(nèi)容的視頻編碼與傳輸控制技術 . 武漢大學出版社 , 2020 年 04 月 . [3] 趙迪 , , Software Guide, 2020 年 04 期 . [4] 姜丹 編著 , 信息論與編碼（第二版 ） .中國科學技術大學出版社 . 2020 年 08 月 . [5] 張加友 王江安 著 .紅外圖像融合 . 光電子 .激光 Journal of Optoelectronics. [6] 余兆明 ,李曉飛 ,陳來春 著 . MPEG 標準及其應用 . 北京郵電大學出版社 , 2020 年 11 月 . [7] 王汝言 . 多媒體通信技術 . 西安電子科技大學出版社 ,武漢 ,1986. 2020 年 02 月 . [8] [9] 陸其明 . DirectShow 實務精選 . 科學出版社 .2020 年 07 月 [10] 陸其明 . DirectShow 開發(fā)指南 . 北京：清華大學出版社 .202012 . [11] 王剛，劉立柱 .ZIP 文件編碼分析 .軟件時空 .20205. [12] 音視頻編碼解碼研究 –24– 致 謝 本論文是在導師 張景 XXX 的悉心指導下完成的。 “授人以魚，不如授之以漁”，張老師正是這樣以言傳身教來教導著我 。 導師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師 德，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。這種影響不是一朝的迸發(fā)，而是日積月累的滲透，在這點滴匯聚中使我逐漸形成正確、成熟的人生觀、價值觀。 本論文從選題到完成，每一步都是在導師的指導下完成的，傾注了導師大量的心血。在此，謹向導師表示崇高的敬意和衷心的感謝！ 感謝我的家人沒有你們，就不會有今天的我！我一直感恩，感恩于我可以擁有一個如此溫馨的家庭，讓我所有的一切都可以在你們這里得到理解與支持，得到諒解和分擔。 感謝我的朋友，感謝你們在我失意時給我鼓勵，在失落時給我支持，感謝你們和我一路走來，讓我在此過程中倍 感溫暖！ 一個人的成長絕不是一件孤立的事，沒有別人的支持與幫助絕不可能辦到。 最后對老師，家人和朋友再次致以我最衷心的感謝！ 在論文編寫過程中，雖然反復推敲核證，但因水平有限 ,不當之處 ,在所難免 ,敬請老師、同學批評指正，以便修改完善。 音視頻編碼解碼研究 –25–