FGS視頻流的傳輸質(zhì)量保障技術(shù).pdf

1、為了更好地解決視頻的網(wǎng)絡(luò)傳輸問(wèn)題，特別是對(duì)各種不同帶寬的傳輸通道的適應(yīng)性，視頻編碼技術(shù)發(fā)展出了可擴(kuò)展編碼，特別是精細(xì)粒度可擴(kuò)展編碼。但是，針對(duì)不同的視頻應(yīng)用需求和網(wǎng)絡(luò)傳輸通道條件，如何合理利用精細(xì)粒度可擴(kuò)展編碼的特性，真正提高視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量，仍然是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。
　　 本文分析了當(dāng)前精細(xì)粒度可擴(kuò)展編碼FGS視頻傳輸質(zhì)量保障技術(shù)的研究現(xiàn)狀，針對(duì)限定帶寬丟包信道下的抗丟包傳輸技術(shù)、質(zhì)量均衡技術(shù)和自擁塞控制技術(shù)，著重開(kāi)展了以下三

2、方面的研究工作：
　　 首先，本文研究了FGS視頻的抗丟包傳輸技術(shù)。利用FEC冗余糾錯(cuò)機(jī)制對(duì)MPEG-4 FGS視頻數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行錯(cuò)誤保護(hù)已有不少研究，但冗余數(shù)據(jù)基本都采用了占用額外傳輸帶寬的方法。在總傳輸帶寬限定的條件下，冗余編碼占用的帶寬就會(huì)擠占視頻數(shù)據(jù)本身的帶寬從而引入視頻編碼質(zhì)量的受損。如何使編碼損傷和傳輸損傷達(dá)到最佳分配，同時(shí)利用FGS編碼的特性在不同的增強(qiáng)層之間進(jìn)行非均等的FEC冗余數(shù)據(jù)分配，從而使最終的視頻失真最小化

3、是帶寬限定的丟包信道上視頻傳輸?shù)年P(guān)鍵問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)FEC編碼在丟包信道下的糾錯(cuò)性能分析，結(jié)合從待傳輸視頻FGS增強(qiáng)層提取的率失真特性的數(shù)值模型，設(shè)計(jì)了尋優(yōu)算法來(lái)獲得最佳的不均等FEC冗余分配策略，提高了視頻傳輸?shù)目傮w質(zhì)量。
　　 其次，本文研究了FGS視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量均衡技術(shù)。在提高視頻傳輸總體質(zhì)量或者說(shuō)平均質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低視頻幀間的質(zhì)量波動(dòng)也是改善用戶(hù)體驗(yàn)的一個(gè)重要因素。已有的FGS視頻質(zhì)量均衡傳輸技術(shù)的研究或者未考慮丟包信

4、道的環(huán)境，或者在無(wú)線(xiàn)噪聲信道上直接采用在傳輸包內(nèi)引入部分冗余數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)的方法。本文以RTP傳輸數(shù)據(jù)包為基本單位封裝數(shù)據(jù)或冗余信息，在限定帶寬的丟包信道上，建立了MPEG-4 FGS視頻質(zhì)量均衡傳輸?shù)拇a率分配框架，建立起FEC分配策略和最終視頻平均失真以及視頻失真波動(dòng)之間的數(shù)學(xué)模型，并設(shè)計(jì)了尋優(yōu)算法同時(shí)在平均視頻質(zhì)量和平均視頻幀間質(zhì)量波動(dòng)兩個(gè)目標(biāo)上都獲得最優(yōu)。
　　 第三，本文研究了FGS視頻在限定帶寬的丟包信道上的自擁塞控制技

5、術(shù)。精細(xì)粒度可擴(kuò)展編碼和其他當(dāng)今主流視頻編碼方法類(lèi)似，在不同的幀編碼類(lèi)型以及場(chǎng)景內(nèi)容的變化都會(huì)導(dǎo)致視頻流具有瞬時(shí)的流量突發(fā)特性。這種突發(fā)的速率波動(dòng)不加處理很容易造成瓶頸鏈路上的路由器隊(duì)列溢出。現(xiàn)有研究工作通過(guò)發(fā)送端根據(jù)時(shí)延約束主動(dòng)地丟棄視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行自擁塞控制，一些研究工作考慮了受限帶寬信道可能的丟包但未針對(duì)FGS編碼進(jìn)行特別分析，從而直接丟棄了部分視頻幀，另一些研究工作針對(duì)了FGS編碼視頻展開(kāi)但未考慮可能的丟包環(huán)境。本文利用FGS增強(qiáng)層

6、的精細(xì)可擴(kuò)展特性，在發(fā)送端有選擇地傳輸部分增強(qiáng)層數(shù)據(jù)來(lái)平滑發(fā)送速率，并通過(guò)分析瓶頸鏈路傳輸延遲和視頻傳輸失真之間的定量關(guān)系來(lái)確定每幀包含增強(qiáng)層數(shù)據(jù)量和發(fā)送時(shí)刻的發(fā)送策略。該方法能夠有效的平滑發(fā)送速率，在給定的傳輸延遲約束下，能夠在接收端獲得更好的視頻質(zhì)量，同時(shí)保持瓶頸鏈路路由器的緩存維持在穩(wěn)定狀態(tài)。
　　 最后，在計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)證實(shí)了上述研究工作的有效性的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步以代表性的物理網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對(duì)本文的研究成果進(jìn)行了綜合的實(shí)驗(yàn)測(cè)