視頻流化自適應(yīng)錯(cuò)誤控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著多媒體技術(shù)的快速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)的推廣普及，基于Intemet的流媒體應(yīng)用尤其是視頻流化應(yīng)用在教育、科研、商業(yè)以及遠(yuǎn)程醫(yī)療等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并且顯示出了強(qiáng)勁的增長(zhǎng)趨勢(shì)。近幾年來(lái)，無(wú)線通信技術(shù)3G也有了長(zhǎng)足的發(fā)展，世界各大技術(shù)廠商和運(yùn)營(yíng)商都對(duì)其投入了大量的人力物力進(jìn)行推廣和研究，而3G的一個(gè)核心業(yè)務(wù)就是寬帶無(wú)線多媒體應(yīng)用。由此可見，流媒體應(yīng)用具有重要的研究和應(yīng)用價(jià)值。但是目前的Intemet還不能為流媒體應(yīng)用提供很好的網(wǎng)絡(luò)傳輸服務(wù)，還

2、有很多問(wèn)題需要解決。本文主要針對(duì)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸視頻過(guò)程中視頻數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤控制問(wèn)題進(jìn)行研究，主要的研究?jī)?nèi)容如下： 1．自適應(yīng)的MPEG視頻流前向糾錯(cuò)算法 網(wǎng)絡(luò)視頻應(yīng)用經(jīng)常會(huì)受到數(shù)據(jù)丟包丟失或錯(cuò)誤以及網(wǎng)絡(luò)帶寬資源不足的干擾。相關(guān)研究表明：在多數(shù)情況下，動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)帶寬和丟包率是影響視頻流化質(zhì)量的關(guān)鍵因素。因此為了保證視頻質(zhì)量，可以采用前向糾錯(cuò)編碼(FEC:Forward Error Correction)來(lái)提高視頻數(shù)據(jù)傳輸

3、的可靠性；同時(shí)為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化，發(fā)送端可以調(diào)節(jié)視頻數(shù)據(jù)的發(fā)送速率，并在視頻源數(shù)據(jù)與FEC數(shù)據(jù)之間合理分配網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬。本文首先通過(guò)對(duì)視頻流結(jié)構(gòu)的分析，在充分考慮幀之間的依賴關(guān)系和幀類型的基礎(chǔ)上提出了一種幀的解碼模型；在此基礎(chǔ)上，建立了用于在視頻源數(shù)據(jù)和FEC數(shù)據(jù)之間分配網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的優(yōu)化算法。實(shí)驗(yàn)表明：該模型可以有效地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化，并通過(guò)優(yōu)化分配網(wǎng)絡(luò)帶寬資源來(lái)增加接收端接收幀的數(shù)量。 2．FGS視頻均等質(zhì)量流化算法

4、 精細(xì)粒度擴(kuò)展編碼(FGS:Fine-Granularity-Scalability)由于具有很強(qiáng)的靈活性和較好的視頻流化性能已經(jīng)被MPEG-4和H.26L等標(biāo)準(zhǔn)所采用。FGS一個(gè)突出的特點(diǎn)是可以隨意裁減以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬的變化，但是簡(jiǎn)單的裁減方法容易造成連續(xù)圖象質(zhì)量抖動(dòng)過(guò)大，而用戶通常希望圖象質(zhì)量盡可能的平滑。本文在相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，分別討論了在無(wú)損和有損條件下進(jìn)行FGS編碼均等質(zhì)量流化的算法。本文的算法基于FGS的分段線性率失

5、真模型和滑動(dòng)窗口，在無(wú)損條件下使用二分法在當(dāng)前窗口中的所有幀之間進(jìn)行速率分配以實(shí)現(xiàn)均等質(zhì)量流化；在有損條件下通過(guò)自適應(yīng)的啟發(fā)式算法并結(jié)合前項(xiàng)糾錯(cuò)技術(shù)來(lái)達(dá)到同樣的目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在兩種情況下，本文的算法均可以獲得較好的流化效果，與對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相比連續(xù)圖像質(zhì)量的變化更加平滑。 3．自適應(yīng)的視頻流化錯(cuò)誤控制策略 在視頻流化中，為了保證接收端的視頻質(zhì)量同時(shí)使流化系統(tǒng)有較高的使用效率，計(jì)算復(fù)雜度、碼率和延遲是視頻流化錯(cuò)誤

6、控制技術(shù)必須權(quán)衡的三個(gè)因素。在實(shí)際應(yīng)用中尤其是在無(wú)線應(yīng)用中，接受端所能允許的計(jì)算復(fù)雜度、碼率和延遲往往隨著外界條件而不斷變化的。本文提出一種自適應(yīng)的視頻流化錯(cuò)誤控制策略，即：對(duì)于某一個(gè)具體的應(yīng)用，中國(guó)科學(xué)院博士學(xué)位論文一視頻流化自適應(yīng)錯(cuò)誤控制技術(shù)研究不但應(yīng)該根據(jù)初始狀態(tài)下這三項(xiàng)指標(biāo)的允許值選擇適當(dāng)?shù)囊曨l流化錯(cuò)誤控制方案，還應(yīng)該根據(jù)這三項(xiàng)指標(biāo)的允許值的變化而動(dòng)態(tài)地改變所采用的視頻流化錯(cuò)誤控制方案。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，需要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)計(jì)算復(fù)雜度、