【毕业学位论文】（Word原稿）H.264编解码器性能评估系统的设计与实现-软件工程

中图分类号： 学校代码： 10055 密级： 公开 硕 士 专 业 学 位 论 文 解码器性能评估系统的设计与实现 of or 文摘要 I 中文 摘要 近 年发展起来的能够显著提高 视频 压 缩效率 的视频标准， 该 标准已被广泛应用到 视频会议、视频监视、远程教育、视频点播 、高清晰数字电视等多媒体 领域 。 然而，由于 解码器的运算量大，当被应用在一些计算资源有限或者实时性要求比较高的场合时，开发者需要依据具体计算平台的特性，对 解码器进行适当的裁剪或者修改。由于 构复杂，仅其初始化参数就有 100 多个。除此之外，目前有多种运动估计以及补偿算法 、码率控制算法 可供选择 。这些因素导致开发者将面对多种可能的配置，并且需要对这些配置对 解码器的性能，尤其是码率、处理后图像质量等 指标进行快速评估。为了解决这个问题，本文开发了一个 解码器性能评估系统。 本文 介绍了对视频信息进行编码解码的三个标准系列： 列，中国自主制定的 准以及 定的 列。 阐述了将 为本文研究对象的原因。定义了 解码器性能评估系统应该完成的功能。给出了系统的总体设计，主要是阐述了 系统 总体的数据处理流程，介绍了本系统所采用的 解码器的特点 以及对应的总体移植思路，将 定为本系统视频开发工具的 原因。 接下来，本文阐述了主界面模块以及实验结果处理模块的概要设计，主要是介绍了系统的界面设计，阐述了各界面应该完成的功能， 介绍了 上述两个模块所包含的子模块的概要设计。最后，本文详细论述了 主界面模块以及实验结果处理模块 的详细设计以及实现，重点阐述了 如何使用 制指标的曲线图，以及如何使用 口将实验结果保存为 件，供用户定量分析实验结果。 本文所开发的系统可供用户快速评估各种初始化参数、运动估计与预测算法、码率控 制算法组合情形下 解码器的性能，供开发者快速遴选出适用于特定应用场合的 置。 关键词 ： 准 ； 解码器 ； 运动估计与预测算法 ； 码率控制算法 I is in to of to of on to of by in a of or of to to of a it 00 In a of to a of to of in To we a of of x VS TU we as an of . 264 of of M is by In we as of a of of in of is on to to to to to II a to of JM 录 录 中文摘要 I 录 一章 绪论 1 第一节 视频编解码标准概述 1 定的 列 2 中国自主制定的 准 4 定的 列 4 第二节 本项目背景 6 第三节 论文的组织 7 第二章 系统功能定义与总体设计 9 第一节 码器概述 9 第二节 性能评估系统的功能定义 11 第三节 系统总体设计 11 第四节 解码器的移植策略 12 第五节 视频开发工具的选择 13 第六节 主控模块的总体设计 15 第三章 系统概要设计 17 第一节 系统的界面设计 17 第二节 主界面模块的概要设计 18 初始化参数设置模块的设计 21 视频源选择模块的设计 22 播放控制模块的设计 23 图像显示模块的设计 25 目 录 V 第三节 实验结果处理模块的设计 25 第四章 系统详细设计与实现 27 第一节 开发环境简介 27 第二节 主界面模块的详细设计与实现 28 初始化参数设置模块的详细设计与实现 28 播放控制模块的详细设计与实现 31 图像显示模块的详细设计与实现 33 第三节 实验结果显示与导出模块的详细设计与实现 34 曲线图的显示 36 以 式导出实验结果 43 第四节 评估指标详解与系统测试 48 线图性能指标说明 48 出指标详解 49 系统测试与评估性能反馈 49 第五章 总结与展望 52 第一节 工作总结 52 第二节 展望 52 参考文献 54 致 谢 56 个人简历 57 第一章 绪论 1 第一章 绪论 随着计算机技术以及互联网的迅猛发展，人们对多媒体信息处理以及传输的需求越来越迫切。本章 0 节介绍了对视频信息进行编码解码的三个标准系列：定的 列，中国自主制定的 准以及 定的 所有这些标准中， 准由于技术先进、码率低、编码质量高、适于网络应用，因而在数字电视广播、视频实时通信、网络视频媒体传递以及多媒体短信等领域得到了广泛的应用。 该标准对应的编解码器也被本系统选作研究对象。 本章 0 节 阐述了本文开发“ 解码器性能评估系统”的目的以及该系统的主要功能。 第一节 视频编解码标准概述 随着计算机技术以及互联 网的迅猛发展，人们对多媒体信息处理以及多媒体信息在网络上的传输需求越来越迫切。在视频会议系统，视频以及音频信息被压缩，通过专用网络或者互联网传输到远方，经过解码后，视频以及音频信息将重现给接受者。在网上教育领域，开发者使用多媒体技术，将教师的授课内容、相关的材料制作成多媒体教学资源放在网络上，远方的学习者通过在线或者下载后播放的形式，播放这些多媒体资源，通过自学的方式学习，这种方式能够将优质的教育资源以非常低的成本呈现给学习者。在娱乐领域，多媒体制作者将电影、短片、动画等多媒体资源放在网络上或者刻录在 媒体介质中，用户通过在线或者离线的方式，播放这些娱乐资源。随着计算机处理能力的迅速提升，并行处理技术的迅猛发展以及存储 设备单位存储价格的明显下降，人们对多媒体方面的需求越来越迫切。 多媒体信息主要包括视频信息以及音频信息两个方面。其中，视频信息能够向用户提供 70%左右的信息量。然而，和音频信息相比，视频信息所占的存储量或者带宽远远大于音频信息所占用的。因此，研究者在视频信息处理领域投入了大量精力和资金。 在视频信息处理领域，图像以及视频压缩编解码起着非常重要的作用。如果不压缩， 1 秒钟的电视信号将占用 216M 的存储容量，在网络上传输时，要求第一章 绪论 2 网络具有 216M 的传输带宽。对于目前大部分用户，这是一个很高的要求。即使这个要求能被满足，少数几个这样的视频传输通道将使整个网络变得非常繁忙，使得网络没有能力处理其他类型的网络请求。即使不是通过网络发布视频信息，按照上述码率，一部 2 小时的电影 将需要 194G 的存储 空间 ，这是一般用户不能接受的。为了使得用户能够 快速而廉价地得到高质量的静态或者动态画面 ，必须要对视频或者图像进行快速、高效的压缩。 可喜的是，经过研究者多年的努力，已经有性能优异的视频、图像压缩编解码算法问世，实际上 ，这些算法目前已经被广泛使用在 络以及移动设备中。在图像压缩领域，已经存在 无损压缩算法以及 有损压缩算法。在视频压缩领域 1， 国际标准化组织 （ 定了 列视频编解码标准，这种标准已被广泛应用在 多媒体介质的制作中。另一方面， 国际电信联盟 （ 定了 列标准。和 列相比，该系列标准更多地考虑了多媒体信号在各种网络介质的传输问题。 上述标准涉及大量的专利，采用这些标准的芯片制造商、设备制造商需要长期缴纳大笔的专利许可费。为了节省这笔 不菲的费用，我国自主研发了 列标准。 在这三个系列中， 列标准更适用于以 者 存储设备来存储视频信息的场合，同时，该系列标准也适用于广电网络的数字电视机顶盒应用。而 列标准更适用于 实时视频通信如视频会议和可视电话 应用方面。起始时，这两个标准组织 仅在 制定 及 准 时有过合作，在大部分时间里两个组织各自独立的研究、制定各自的标准。但是，自 上世纪90 年代末期 开始，这两个组织开始 合作开发由 先提出的 准 2。 接下来我们将分别介绍这三 个系列的标准。 0小节将介绍 小节将介绍 列标准， 0 小节将介绍本文工作涉及的 列标准。 定的 列 定的 列标准主要包括 准， 准以及 准。下面我们简要介绍这三个标准。 1. 初是为了将音频、视频信息压缩存放在 制定的。这个标准考虑了以下三个问题：（ 1）播放 音频、视频信息所要考虑的 视频和音频复接多路技术 以及其他播放系统所要解决的问题；（ 2）视频信息第一章 绪论 3 的压缩；（ 3）音频信息的压缩。 时采用了 帧内 以及 帧间图像压缩技术 。 帧内压缩 部分 采用 了图像压缩领域广泛采用的离散余弦变化（ 技术， 以减少 二维 空间上的信息冗余。 帧间压缩 部分采用了 预测法和插补法。 该标准 对 预测误差 也实施 换，以 进一步 提高压缩比 。帧间 预测压缩 技术可减少时间轴方向 各帧图像之间的 冗余信息。 频压缩技术的特点： （ 1） 能够 随机存取 多媒体信息； （ 2） 快速正向 /逆向搜索； （ 3） 逆向重播； （ 4） 视听同步； （ 5） 具有一定的 容错 能力。 准存在以下不足：（ 1） 视频压缩比是 26： 1，这个压缩比不够大 ； （ 2）图像分辨率太低。 最大清晰度仅为 352 X 288， 回放清晰度不高；（ 3） 帧率被固定为每秒 25 帧，不能丢帧录像，不适合网络应用场合。 2. 称为 “ 21 世纪的电视标准 ” ，最重要应用时数字视频广播。它在 基础上作了许多重要的扩展和改进，但基本算法和 同。 该标准制定于 1994 年，是在 基础之上发展而来， 基本算法和同 ，但是对 了许多重要的扩展和改进 。该标准的分辨率可达 720 X 486，其码率位于 3间。该标准被 广泛应用在 ，用来压缩视频、音频信息，然后将处理后的信息存放在 质中。除此之外，该标准还被有线电视网以及卫星直播场合，能够提 供广播级的数字视频。 在音频处理方面，支持较低频率（ 16 及 24 采样，支持支持双声道以及多声道编码，采用了被称为 更高级音频编码算法。 3. 然 准在 领域得到了广泛的应用，但是这种标准不太适合于视频会议、 可视电话 等领域所要求的更低码率，比如小于 64Kb/s。另外，准也不适用于视频内容检索与编辑等领域。为了解决以上问题，准应运而生。 和此前的 准不同， 义的是一个多媒体 数据压缩编解码框架， 而不单单是 一套具体的编解码算法。该标准的制定者希望将这个体系定义为一个开放的系统，以 支持多种多媒体的应用，特别是多媒体信息 检索 方面第一章 绪论 4 的应用。该标准允许应用程序依据不同的用户需要， 现场配置解码器， 或者随时 加入新的 编解码算法模块。 中国自主制定的 准 由我国数字音视频编解码技术标准工作组 制定的 编码标准。 该工作组在 准化委员会的支持下，于 2012 年成立了 作组，并于2013 年公布了标准号为 857 的 频编码标准。 该标准 与 准的主要技术差异包括： 采用了 8数变换 ， 1/4 精度像素插值 ， 特殊的帧间预测 以及 运动补偿 算法，采用了 二维熵编码 ，采用了 去块效应环内滤波等 技术。 在数字电视、 流媒体和多媒体通信等领域 ， 该 标准 将 为我国 打造一个具有自主知识产权的 “ 技术专利标准芯片与软件整机与系统制造数字媒体网络 ” 产业链 ，将为我国节省使用国外标准所导致的大笔专利使用许可费。例如，我们目前大约有 6 亿个支持 准的电视机或机顶盒，假设其中有 2 亿台电视机需要接入网络电视， 估计 需要缴纳的在设备中使用专利的费用大 约为 70 多亿元，每年还要缴纳的在节目点播中使用专利的费用大约为 200 多亿元。如果使用 准，由于该标准的使用费用远远低于 而可以节省大笔费用。 定的 列 定的 列标准主要包括 准 ， 准以及 4下面我们分别简要介绍这些标准。 1. 准 准 起初是为了在 开展可视电话以及视频会议而设计的。它的算法和 类似但是计算量少得多。和 准不同，这 个标准会将码率固定为 64整数倍，倍数的范围是 1 到 30，这个设计和 络的特性密切相关。 该标准会采用固定的带宽来处理视频中包含快速运动以及只包含运动速度较慢物体的两种情形，这 会 导致包含快速运动的情形下视频的处理效果差。因此，这属于一种恒定码流可变质量编码算法。为了保证视频会议的质量，算法的延迟不超过 150 第一章 绪论 5 准 也采用了 运动补偿的帧间预测 ， 换 ， 自适应量化 ， 熵编码等压缩技术。运动估计 的 精度 只达到 像素级 ，没有 1/4 或者 1/8 像素级的运动估计。由于该标准的应用场合只是基于 络的可视电话以及视频会议，因而该标准的图像分辨率只能达到 176 x 144 像素 或者 352 x 288 像素 。 准的优点是 复杂度 低 ，缺点是 压缩比 仍然不够大，算法也缺乏灵活性。 2. 准 准 是在 基础上发展而来。该标准的 基本原理 、 原始数据和码流组织 都和 类似。但是，该标准吸纳了 准中的一些算法，比如 半像素精度的运动估计、 预测等 ，使得 准 能够达到更小的码率、更好的视频质量。 码可以处理以下 5 种图像分辨率： 4及16和 同，其码率可以低于 64 且，其码率可变，以适应不同特点的视频信号。 4. 准 准 的研究工作 始于 1997 年。到 2001 年底时，由 频编码专家组 设计研发的 法的视频压缩质量已经超越了当时的 准 3。鉴于此， 组加入到 了 成了一个联合视频小组 （ 经过 联合视频小组 数年的努力，该小组制定的 准于 2003 年被 国 际电信联盟正式批准 。 准 4采纳了其他标准的优点，吸取了 以往标准制定中积累的经验 和教训， 采用 了 简洁 的 设计 思路 。 准 创造性 的使用了 多参考帧 技术， 多 个块类型 技术， 整数变换 技术以及 帧内预测等新的压缩技术 。在运动估计方面，使用了 低至 1/4 像素甚至 1/8 像素的 运动矢量 以及 新一代的环路滤波器 技术。这些技术的采用，使其 和 及 比 ， 码率 可被压缩一半 ，存储容量 也 大大降低 。而且，该标准可以在 不同分辨率、不同码率下 都能提供 较高的视频质量 。 在 列的标准中， 准 是一个里程碑。和此前的其他编解码标准相比，该标准的码率更低，输出的视频质量更好，更适于在网络等实际应用中推广使用。由于以上原因，自 准被确定以来，很多视频应用产品都将其作为产品必备功能。 该标准 在数字电视广播、视频实时通信、网络视频媒第一章 绪论 6 体传递以及多媒体短信等各个方面发挥 了 重要 的 作用。 在电视广播领域， 现在各个国家都 在逐步减少或者停止 模拟电视广播， 转而使用 数字电视广播 技术。在 传输费用 方面 ， 如果 采用 准 ， 可以降低 3/4 的传输费用 ， 这对电视广播运营公司来说是一件非常利好的技术。 仅具有优异 的压缩性能， 由于设计之初已经考虑了视频信号在网络上的传输问题，该标准 具有良好的网络亲和性，这对实时视频通信 是非常有利的。 第二节 本项目背景 准之所以能够实现比其他编解码标准更低的码率以及更高的图像质量，是由于该标准采用了以下复杂度较高的算法或者技术：（ 1）采用了 1/4甚至 1/8 像素级的运动估计以及运动补偿算法，再加上多参考帧技术，使得该标准能够更精确地预测物体的运动；（ 2）采用了多种码率控制策略，来进一步压低码率；（ 3）采用了 新的整数 换技术 ，这种技术解决了经典 换所带来的反变换匹 配误差 问题；（ 4） 帧间采用不同 的 块大小来 更加 准确 地 描述物体的实际运动情况 5；（ 5）采用 自适应滤波器以去除图像的边界效应，采用基于上下文的二进制编码技术以缩减 码率 6。 虽然采用这些技术使得 准能实现更低的码率以及更高的图像质量，但是， 由于这些技术需要更大的计算量，从而限制了该标准在一些实时或者计算能力较弱场合的应用。 在实际应用中，由于以下原因，我们常常需要对 准进行裁剪或者修改：（ 1）在不同的计算平台上，可以使用该平台所具有的优势来优化 解码器的上述算法。例如，当系统中 具有支持 并行处理硬件时，系统可以将哪些适于并行化的算法在 可以大幅提升压缩速度。或者，在一些配备有 系统中，可以采用专门设计的 序来完成 的滤波、换等核心模块，这也可以明显提高处理速度。（ 2）当应用程序所运行的平台的计算能力的确较低时，可以考虑使用计算量较小的算法去替代 准中的标准算法，以部分实现 准。 （ 3） 准的编解码模块具有许多初始化参数，这些参数可被用来控制编解码器的行为。开发者常常需要尝试设置各种不同的初始化参数，以使 解码器满足自己特定的需求。 第一章 绪论 7 因此，在实际应用中，开发者可以对 各种配置以满足该应用的需求。然而， 解码可供配置的算法、参数很多，开发者需要一个平台，能够快速实现各种配置，而且，解码器的码率、图像质量、计算量等指标。为了满足开发者的这个需求，本论文开发了一个 解码器算法性能评估 系统。 该 系统 使用简洁的界面，允许用户设置 解码器的初始化参数，允许用户选择 运动估计 与补偿算法，允许用户选择 码率控制算法 。在做完以上配置后，系统对用户指定的视频信号进行 编码、解码、播放 ，让用户能够直观地感受到指定配置情形下的编码质量、编码速度。同时，系统计算客观的图像质量评价指标 to 将每帧的 标以曲线图的方式呈现给用户。系统还会将码率等评估指标以曲线图的方式呈现给用户。用户还可以将以上评估信息导出为 件，进一步以定量的 方式比较各种配置条件下 解码器的行为。这些信息为用户裁剪 解码器提供了重要的参考资料。 系统在 台 上的 具上开发，使用 C/C+语言 ， 用到了微软的 在 开发 过程中 ，我们尽量遵循 了 以下原则。 合理性 。 在系统设计时， 考虑 了不同计算平台的计算能力，因而系统 对运行环境 （ 硬件设备、 操作系统等 ） 具有较好的适应性。 实用性 。 本系统 应该 提供清晰、简洁、友好的中文人机交互界面，操作简便、灵活、易学易用，便于管理和维护。 规范性 。 系统 采用 了符合 国家标准 以及 行业标准 的 控制协议、编 解码协议 、媒体文件格式、传输协议等 ，因而 具有良好的兼容性和互联互通性。 第三节 论文 的 组织 论文的主要内容如下 。 第 1 章，绪论。介绍了对视频信息进行编码解码的三个标准系列： 列，中国自主制定的 准以及 定的 列。在所有这些标准中， 准由于技术先进、码率低、编码质量高、适于网络应用，因而在数字电视广播、视频实时通信、网络视频媒体传递以及多媒体短信等领域得到了广泛的应用。该标准对应的编解码器也被本系统选作研究对象。第一章 绪论 8 这章阐述了本文开发“ 解 码器性能评估系统”的目的以及该系统的主要功能。 第 2 章 ， 系统 功能定义 与总体设计 。介绍了 解码器性能评估系统应该完成的功能，给出了这个系统的总体设计思路以及主要模块的总体设计方案。具体地说，该章简要介绍了 码器的架构以及相关的主要技术。阐述了系统应该完成的主要功能。介绍了系统总体的数据处理流程。介绍了本系统所采用的 解码器的特点，阐述了总体的移植思路。介绍了 台上常用的视频开发工具，以及将 定为本系统视频开发工具的原因。介绍了主 控模块的流程以及开发中需要考虑的问题。 第 3 章 ， 系统概要设计 。 解码器性能评估 系统 主要 包括主界面模块以及 实验 结果 处理 模块。其中 ， 主界面模块主要负责 系统各 模块的衔接 、多线程的调度等，实验 结果 处理 模块主要负责 实验 结果 显示、导出。 这一章介绍这两个主要模块的概要设计。具体地说，该章 介绍了系统的界面设计，阐述了各界面应该完成的功能。介绍了主界面模块的概要设计，重点阐述了初始化参数设置模块，视频源选择模块，播放控制模块以及图像显示模块的概要设计。介绍了实验结果处理模块的概要设计。 第 4 章 ， 系统详细设计和 实现 。 本系统的主要功能由主界面模块以及实验结果处理模块完成。本系统在 008 平台上开发，使用 C+语言，开发中用到了微软出品的 本章首先介绍了 细阐述了主界面模块的详细设计与实现，重点介绍了初始化参数设置模块、播放控制模块以及图像显示模块的的详细设计与实现。介绍了实验结果处理模块的详细设计与实现，详细阐述了 如何使用 制 指标的 曲线图 ，以及如何使用 口将实验结果保存为 件，供用户定量分析实验结果。 第 5 章 ，总结与展望。 总结 了论文工作 ， 提出了 系统将来 可能的改进方向。 第二章 系统功能定义与总体设计 9 第二章 系统 功能定义 与总体 设计 本章介绍了 解码器性能评估系统应该完成的功能，给出了这个系统的总体设计思路以及主要模块的总体设计方案。 0 节简要介绍了 码器的架构以及相关的主要技术 ，给出了评价处理后图像质量的 标的定义。0 阐述了系统应该完成的主要功能。 0 节介绍了系统总体的数据处理流程。准有三个流行的 C/C+实现：由德国 究所开发的 解码器；由 起的 码器；由中国视频编码自由组织开发的 解码器。 0 节介绍了本系统所 采用的 解码器的特点，阐述了总体的移植思路。 解码器只是负责底层的视频信号编码以及解码操作，并不负责视频信号的采集、格式转换、播放等操作， 0 节介绍了 台上常用的视频 开发工具，以及将 定为本系统视频开发工具的原因。0 节介绍了主控模块的流程以及开发中需要考虑的问题。 第 一节 码器 概述 由于 码器所执行的操作与编码器的签好相反，本节只介绍 码器的 总体 框架 如图 示 7。 变 换 量 化 Z i g Z a g 扫 描 熵 编 码当 前 帧 估 计参 考 帧 1运 动 补 偿重 建 帧 滤 波 反 量 化帧 内 预 测模 式帧 内 预 测反 变 换+-+N A 预 测帧 内 预 测变 换 编 码熵 编 码图 0码器的总体框架 各主要模块的功能如下。 帧内预测 。 给定一帧图像，将该图像细分为若干个子块，对各子块分别进行编码。 对某个子块进行编码时，由于通常情况下，当前子块和 其周围子块有第二章 系统功能定义与总体设计 10 着密切的相关性，我们可以利用这个相关性，在已知周围子块的信息的前提下，使用更少的位数来对当前子块进行编码。 “帧内预测”模块依据当前块的上方和左上方子块的信息，来预测当前块的取值，再计算这个预测值和当前块实际值的误差 8。由于这些误差值的取值范围比当前块的实际值的取值范围要小得多，因而可以通过较少的二进制位对其进行编码，从而减少码率。 帧间 预测 。 由于现实世界中大部分物体的运动速度较慢，在一个较短时间内，一个物体的图像会出现在这段时间内所有帧中。我们可以利用这个物体首次出现时的图像信息 来预测后续帧中该物体的图像信息。这就是 “帧间预测”模块的工作原理 9。 其中的“运动估计”部分能够计算物体的运动方向以及位移量 11。 将位移量的精度提高到 1/8 像素单位。该模块的“运动补充”部分使用一个树状结构运动补偿算法，利用一个物体先前的图像信息预测当前块的取值，计算这个预测值和当前块实际值的误差，再对这个误差值进行编码，从而可以减少码率。 整数变换与量化 。 从频域角度看，一幅图像的能量主要集中在 直流和低频部分，只有少量能量 散布在 高频成分 。前者对应着图像中缓慢变化或者不变的部分， 比如天空的蓝色背景或者云彩内部的灰白过渡，后者对应着图像中的快速变化部分，比如蓝天和白云的交界部分。因此，将图像变换到频域后，将形成一些幅值很小的系数，忽略或者只使用很少的二进制为对这些系数进行编码，并不会显著影响图像的质量，从而可以降低码率 10。 图 0“变换编码”模块实现上述功能。由于传统图像压缩算法采用的 88离散余弦变换 以及 逆变换 可能出现 失配问题 ，所以 用了 44 整数离散余弦变换 算法 对图像或者预测残 差进行变换编码。 该 算法 的核心部分只使用了加法和移位运算，没有使用乘法运算，因而运算速度更快。另外，由于处理的基本单位是 44 像素块 ，而不是 传统的 88 像素块，因而对 运动物体的划分更精确，有助于减少块效应 12。 另外，为了比较不同参数配置情况下算法的性能，我们使用了视频编解码研究领域常 用 的 峰值信噪比 (衡量被视频编解码算法处理后的图像的质量。这个评价指标 依赖原始信号和 处理后 信号的均方差（ ，其定义为 (第二章 系统功能定义与总体设计 11 其中 表示在原始图像中每个像素点所占的二进制位。虽然在某些情形下依据 出的评价结果和主观评价结果有较明显的不同，但是，由于该指标可被快速、方便地计算出来，因而在视频编解码研究领域被广泛采用。 第二节 性能评估 系统的 功能定义 解码器性能评估系统 可以 实现 视频的实时 捕捉 、编码、解码、播放等基本功能。 应该支持 格式为 本地 件 、从 摄像头捕获 的视频信号以及来自网络的 码流 数据。 同时 ，用户应该 可以 设置不同的编解码器初始化参数， 选择不同的 运动估计 以及 补偿算法 ，选择不同的 码率控制算法 ，以体验不同的编解码 效果， 更直观、全面 地 理解 解码算法。 具体地说，系统应该完成以下功能。 允许用户设置各种 编解码器 初始化参数 。例如， 文件格式方面，允许用户指定 件的文件头的长度，指定从 件的哪一帧开始处理以及将被处理的总帧数。 编码器控制参数方面，允许用户指定 13的周期、是否使用换、参考帧的数目以及是否使用快速运动估计算法 14。 解码器的初始化参数多达 100 多个，系统应该提供一个良好的界面，允许用户快速、方便地设置这些初始化参数。 允许用户选择 在以下 4 种不同的 运动估计 以及 运动补偿 算法 中选择一种：（ 1）未优化算法；（ 2）优化算法 A；（ 3）优化算法 B；（ 4）优化算法 C。 允许用户选择 在以下 5 种 不同的 码率控制算法 中选择一种 15,16：（ 1） 基于码率控制算法； （ 2） 基于基本单元层码率控制改进算法； （ 3） 基于图像直方图码率控 制改进