【導(dǎo)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(wèn)題。理解，并探究音視頻編解碼在實(shí)際生活中運(yùn)用的意義，理論與實(shí)際相結(jié)合的價(jià)值。費(fèi)三方面進(jìn)行了測(cè)試和總結(jié)。能較好的對(duì)音頻和圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。無(wú)損壓縮音視頻的編碼方式可應(yīng)用于對(duì)于圖像還。原有較高要求的領(lǐng)域。

　　

【正文】 16– CFactoryTemplate g_Templates[] = { { LVHScreenDecoder , amp。CLSID_VHScreenDecoder , CVHScreenDecoder::CreateInstance , NULL , amp。sudVHScreenDecoder } }； 注冊(cè)成功后在 Filter Graph Manager 中顯示的結(jié)果如圖 所示。 圖 VHScreenDecoder 注冊(cè) 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(duì)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(diào)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(duì)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(duì)已經(jīng) 建立好的 Filters 進(jìn)行連接，通過(guò)測(cè)試該編碼方法能將音視頻進(jìn)行有效的壓縮，其解碼方法 能 高質(zhì)量的還原源文件，達(dá)到了預(yù)期效果。 1． CPU 運(yùn)行效率 比較 單獨(dú)使用 DirectShow Graph不經(jīng)過(guò)任何編碼捕捉桌面視頻 ， CPU使用率在 15%25%浮動(dòng)； 使用 DirectShow Graph,添加 VHScreenEncoder Filter 捕捉桌面視頻， CPU 使用率在40%60%浮動(dòng)。結(jié)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(huì)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(dú)使用 DirectShow Graph 不經(jīng)過(guò)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(jié)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(chǔ)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(chǔ)空間。 單獨(dú)使用 DirectShow Graph 不經(jīng)過(guò)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(jié)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(chǔ)空間。 3． 壓縮實(shí)時(shí)速率比較 為了測(cè)試效果加明顯，這里通過(guò)本壓縮編碼方式和其他主流壓縮軟件的壓縮時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，測(cè)試文件為 10M 的 WAV 音頻文件。測(cè)試結(jié)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(shí)時(shí)速率 圖 壓縮實(shí)時(shí)速率比較 由上圖可知 ， 我研究的壓縮編碼方式針對(duì)聲音格式文件實(shí)時(shí)壓縮速率在中游水平。 音視頻編碼解碼研究 –22– 結(jié) 論 經(jīng)過(guò)本次對(duì)音 視頻編碼解碼研究，我得出以下結(jié)論： （ 1）音視頻的編碼解碼過(guò)程就是音視頻壓縮與解壓縮的過(guò)程。 視頻圖像數(shù)據(jù)有極強(qiáng)的相關(guān)性，也就是說(shuō)有大量的冗余信息 。音視頻編碼 技術(shù)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(guān)性）， 編碼 技術(shù)包含幀內(nèi)圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、幀間圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)和熵編碼壓縮技術(shù) 。 根據(jù)原理可以開發(fā)新的編解碼方法。 （ 2） 無(wú)損壓縮格式，是利用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)冗余進(jìn)行壓縮，可完全回復(fù)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(jì)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(guò)本 次研究 可以證明 無(wú)損壓縮 也能較好的對(duì)音頻和 圖像數(shù)據(jù) 進(jìn)行壓縮 。 （ 3） 通過(guò)本次研究 證明了音視頻編碼解碼 可以 節(jié)省存儲(chǔ)空間、節(jié)省 編碼 時(shí)間 ，大多數(shù)編碼方法都會(huì)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(wú)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(wú)損壓縮格式之間互相轉(zhuǎn)換，而不會(huì)丟失任何數(shù)據(jù)。這一點(diǎn)比起有損格式 有很大的優(yōu)越性， 因?yàn)橛袚p壓縮格式的二次編碼（從一種有損格式轉(zhuǎn)換成另一種有損格式，或者格式不變而調(diào)整比特率）意味著丟失更多的信號(hào)，帶來(lái)更大的失真 。 （ 5）經(jīng)過(guò)以 上論文對(duì)比研究可以看出， 比起有損壓縮格式來(lái)，無(wú)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(yīng)用 無(wú)損壓縮的 編碼方式的 前景無(wú)疑是光明的，從目前存在的 應(yīng)用 無(wú)損壓縮的 編碼 種類之多就可以看出這一點(diǎn) 。 隨著時(shí)間的推移，限制無(wú)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(wú)損格式占用空間大的問(wèn)題將不再是問(wèn)題。而速度更快的解碼芯片也將被開發(fā)出來(lái)，相信會(huì)有越來(lái)越多的 硬件設(shè)備 支持無(wú)損格式。而在不久的將來(lái)，連閃存的容量都要以 GB來(lái)計(jì)算時(shí)，為了追求更高的音質(zhì) 和畫質(zhì) ， 應(yīng)用 無(wú)損壓縮的 編碼方式 會(huì)越來(lái)越被 人重視 。 音視頻編碼解碼研究 –23– 參 考 文 獻(xiàn) [1] 求是科技 編著 . Visual C++音視頻編解碼技術(shù)及實(shí)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(shù) . 武漢大學(xué)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(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)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(lái)春 著 . MPEG 標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用 . 北京郵電大學(xué)出版社 , 2020 年 11 月 . [7] 王汝言 . 多媒體通信技術(shù) . 西安電子科技大學(xué)出版社 ,武漢 ,1986. 2020 年 02 月 . [8] [9] 陸其明 . DirectShow 實(shí)務(wù)精選 . 科學(xué)出版社 .2020 年 07 月 [10] 陸其明 . DirectShow 開發(fā)指南 . 北京：清華大學(xué)出版社 .202012 . [11] 王剛，劉立柱 .ZIP 文件編碼分析 .軟件時(shí)空 .20205. [12] 音視頻編碼解碼研究 –24– 致 謝 本論文是在導(dǎo)師 張景 XXX 的悉心指導(dǎo)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(lái)教導(dǎo)著我 。 導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師 德，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。這種影響不是一朝的迸發(fā)，而是日積月累的滲透，在這點(diǎn)滴匯聚中使我逐漸形成正確、成熟的人生觀、價(jià)值觀。 本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！ 感謝我的家人沒有你們，就不會(huì)有今天的我！我一直感恩，感恩于我可以擁有一個(gè)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(dān)。 感謝我的朋友，感謝你們?cè)谖沂б鈺r(shí)給我鼓勵(lì)，在失落時(shí)給我支持，感謝你們和我一路走來(lái)，讓我在此過(guò)程中倍 感溫暖！ 一個(gè)人的成長(zhǎng)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(duì)老師，家人和朋友再次致以我最衷心的感謝！ 在論文編寫過(guò)程中，雖然反復(fù)推敲核證，但因水平有限 ,不當(dāng)之處 ,在所難免 ,敬請(qǐng)老師、同學(xué)批評(píng)指正，以便修改完善。 音視頻編碼解碼研究 –25–