引言
標清電視（SDTV）和高清電視（HDTV）的數字編碼已經實行10多年了。文獻顯示壓縮視頻信號的圖像質量應根據統計參數表示。這令最佳觀看質量的必要條件得以在業界有效地確定。不過，針對小型移動裝置編碼數字電視的知識還相對不成熟，因此本文是作者對最大限度提高移動裝置觀看體驗質量之關鍵因素的思考。首先考慮了移動裝置與更傳統的固定SDTV或HDTV相比所涉的問題，然后對編碼器內三大關心的領域：視頻、音頻和傳輸層進行了探討。
移動裝置涉及的問題
這里所述的裝置是指電池供電的小型手持個人設備，因而：
·由于是手持，相比傳統電視屏幕更小，分辨率更低。
·作為電源，電池能量是有限的，而連續工作時間長短對用戶來說是一個重要的標準，可得到的處理能力也是有限的。此外，手機內部通常沒有專用解碼芯片，因此在通用處理器上用軟件完成解碼。
·為移動裝置開發了像由DVB-H等描述的專門調制技術，最大限度減少接收廣播信號的功耗。使用的功率量取決于信號碼率，因此最大限度降低編碼信號碼率，最大限度增加裝置的運行時間非常重要。
·常規的收聽方式是通過立體聲耳機。由于iPod一代產品的出現，這些耳機在質量上得到了大幅提高，音頻重放能力優于標準的SDTV。
音頻
移動裝置上電視音頻編碼的主要音頻編解碼競爭者是：
·DVB IP電視規范內規定的MPEG-4 HE-AACv2。此編解碼是開放標準解決方案。
·WMAPro是來自微軟公司的專有編解碼，因此可用于運行Windows Mobile操作系統的任何耳機。
·Dolby Digital Plus是杜比公司的專有編解碼，但它更適用于SDTV領域，而非移動領域。迄今為止，它尚未廣泛地用于移動領域。
還有可用的語音編解碼器，但它們不善于處理電視內全范圍的音頻內容。由于音頻解碼器比視頻解碼器要簡單得多，因此音頻解碼器不受有限的處理能力的限制，可以使用傳統電視編碼器中使用的相同軟件。大多數情況下，編碼和解碼軟件由相應的廠商許可的，因此選擇標準更多地是基于商業條件和對要求平臺的軟件可用性。
因而移動音頻的重要問題并非音頻編解碼選擇，更是：
·使用立體聲編碼：過去為了降低碼率采用了單聲編碼，不過，現代編解碼可用比單聲信號多一點的比特產生合理的立體聲像。這是觀看體驗的一大改善。
·環繞聲編碼：音頻編碼的最新發展圍繞著參數編碼多聲道音頻的額外聲道為每個音頻幀的用戶數據。這允許立體聲編碼被解碼為更多的聲道或增強用耳機收聽時的體驗（由于頭相關傳輸函數HRTF可與參數解碼協同應用）。
視頻壓縮算法
移動裝置的視頻壓縮算法要求不同于傳統的衛星直接到戶（DTH）應用。它們不僅應在相當小的非隔行圖像上提供高效率，還應該要求極小的處理功率和供解碼的存儲空間。由于MPEG-2是針對標清或高清隔行視頻設計的，它從未被認真地考慮用于移動應用。
適合移動應用的第一批國際標準化算法之一是MPEG-4 part 2。它包括一些新型編碼工具，特別適應于較小的圖像，并且排除了一些MPEG-2開銷。為較小圖像優化的MPEG-4 part 2引入了許多新編碼工具，實現了小圖像上大量的碼率節省。SMPTE 421M（VC-1）和MPEG-4 part 10（AVC）中引入了更強大的編碼工具，而且這些算法相比MPEG-2，實現了相當大的碼率節省。表1給出了這些算法引入的編碼工具。
預處理
除了上述的核心編碼工具，移動應用視頻壓縮還要求大量高質量預處理工作。事實上，最近有論文顯示它比DTH應用更大地依賴于視頻預處理。原因在于視頻信號（標清或高清）一般以隔行格式產生，因此不僅必須下變換到更低的分辨率，而且必須解隔行。盡管水平大小調整可用簡單的多相FIR濾波器完成，但如果要避免轉換失真，隔行視頻信號的垂直大小調整（及解隔行）需要一種更尖端的方案。此外，移動服務更大程度依賴編碼器預處理和像素精確圖像尺寸調整，原因在于移動解碼器中根本沒有上變換或后期處理。
下變換
表2給出了常用于廣播應用的下變換算法一覽表。目標是實現高質量的尺寸調整的圖像，沒有失真，由此而來，評估連同壓縮的下變換處理是非常重要的，因為兩者之間有相互作用。實驗顯示到目前為止壓縮算法對下變換失真相當敏感，因為它們消耗較高的碼率。此外，如果下變換信號較柔和些的話，極低碼率下的高圖像質量更容易實現。因此，細節保護和降低壓縮失真之間有一個折衷。
其它預處理功能
除了圖像尺寸調整，高端壓縮編碼具有大量的提高質量預處理操作。這些操作包括降噪和去塊濾波以及電視電影/電影檢測。此外，視頻信號對臨界狀態、場景剪切、淡入淡出和攝像機閃光進行分析，以便優化針對此視頻信號特性的編碼結構。最后但并非最不重要的一點是，像分辨率和幀類型位置這樣的以前壓縮參數被確定。這特別有助于提高轉換編碼器的壓縮性能。
電視到移動裝置的壓縮工具
H.264基本檔已被提議為向移動裝置傳輸視頻服務的默認點。表3表示H.264內基本檔和主檔之間編碼工具的差異。至于編碼效率，相關的差異是在基本解碼器中不支持CABAC、B切片和場/幀自適應編碼。由于移動裝置采用逐行掃描，場/幀自適應編碼在此情況下是不適應的。本節我們將分析編碼價值及不同分辨率下對CABAC和B切片解碼效率的影響。
編碼價值
不同壓縮工具的編碼價值視源素材，差別很大，因此應當按照統計參數表示。為了獲得現實和可重復的結果，測量必須在大量測試片段上進行。我們使用了總共75個測試片段，它們代表廣泛的廣播素材，從慢動作、非臨界的片段（如圖1所示）帶快動作、極其臨界的素材（如圖2所示）。此測量在4種不同分辨率上重復：SDTV（720x576）、CIF（352x288）、QVGA（320x240）和QCIF（176x144）。
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圖1 一個非臨界片段的例子 | 圖2 一個臨界片段的例子 |
CABAC
圖3顯示了在碼率節省方面CABAC熵編碼相比CAVLC的編碼價值直方圖。可以看出，最高的碼率節省出現在標清格式，其中最高百分率的片段達到9%-11%的碼率節省，少量片段達到超過20%的碼率節省。隨著圖像尺寸減少，碼率節省降至一個中值，對CIF和QVGA是7%，對QCIF則降至6%。不過，即使在QCIF，少量的片段達到超過12%的碼率節省。
B切片
統計意義上，由于B切片的碼率節省甚至更有吸引力。平均說來，B切片給出16%的碼率節省，在某些片段上給出最高40%。此外，如圖4所示，碼率節省分配在所有分辨率上都是一樣的。
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