技術(shù)報(bào)告-絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中碼流平滑技術(shù)研究

1、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中碼流平滑方法研究,,報(bào)告人：張國(guó)波時(shí) 間： 2016年10月26日,——目錄,研究背景網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)框架網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中碼流平滑方法3.1 研究網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中碼率波動(dòng)分析3.2 基于SP幀的碼流平滑方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果,網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中碼流平滑方法研究,,1 研究背景,網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)越來越重要隨著各地“智慧城市”、“平安城市”的建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的普及，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控在人們的生活中起到了越來越重

2、的作用.因此研究網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中的問題具有一定意義.網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)向高清化發(fā)展目前，高清視頻普遍采用H.264[1]編碼，1080P的視頻碼率可達(dá)4-8Mbps. 視頻編碼造成的碼流不均勻性例如，I幀編碼后的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于P幀，會(huì)導(dǎo)致碼流在I幀位置產(chǎn)生一個(gè)較大的瞬時(shí)流量.監(jiān)控系統(tǒng)具有較小的I幀間隔由于監(jiān)控系統(tǒng)需要支持回放、隨機(jī)接入等功能，I幀間隔較小，一般為1s.,網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中碼流平滑方法研究,,1 研究背景,較高的瞬時(shí)碼率

3、視頻編碼造成的碼流不均勻性造成較高的瞬時(shí)碼率，而多路碼流匯聚后，可能會(huì)造成更高的瞬時(shí)碼率，監(jiān)控系統(tǒng)具有較小的I幀間隔使得產(chǎn)生更高瞬時(shí)碼率的概率增大.帶寬的需求增大網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)向高清化和較高的瞬時(shí)碼率造成帶寬的需求增大.解決方案增加帶寬平滑碼流,網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中碼流平滑方法研究,,——目錄,研究背景網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)框架監(jiān)控系統(tǒng)中碼流平滑方法3.1 研究網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中碼率波動(dòng)分析3.2 基于SP幀的碼流平滑方法實(shí)驗(yàn)

4、結(jié)果,網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中碼流平滑方法研究,,網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)框架圖,網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中碼流平滑方法研究,2網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)框架,,流的分類（根據(jù)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求和發(fā)送接收節(jié)點(diǎn)的不同）第一種是IPC發(fā)送到存儲(chǔ)服務(wù)器的視頻流，它沒有被任何用戶請(qǐng)求，直接存儲(chǔ)在存儲(chǔ)服務(wù)器中.第二種是IPC發(fā)送到存儲(chǔ)服務(wù)器并轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端的視頻流，該視頻流也可由流媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端，一般情況下，存儲(chǔ)服務(wù)器便具備流媒體服務(wù)器的功能.第三種是從存儲(chǔ)服務(wù)器發(fā)送給

5、客戶端的歷史回放視頻流.第一種視頻流和第二種視頻流可相互轉(zhuǎn)換.平滑方式第一種和第三種流對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高，可采用增加延時(shí)的方法進(jìn)行平滑.第二種流對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，提出基于SP幀的平滑方法，在不影響實(shí)時(shí)性的情況下實(shí)現(xiàn)碼流的平滑.,網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中碼流平滑方法研究,2網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)框架,,——目錄,研究背景網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)框架網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中碼流平滑方法3.1 研究網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中碼率波動(dòng)分析3.2 基于SP幀的碼流平滑

6、方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果,網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中碼流平滑方法研究,,3.1 研究網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中碼率波動(dòng)分析,問題的抽象IPC發(fā)送視頻流到存儲(chǔ)服務(wù)器這個(gè)過程中，多個(gè)IPC匯聚到接入交換機(jī)時(shí)，多個(gè)接入交換機(jī)匯聚到核心交換機(jī)時(shí)，不同路的I幀可能產(chǎn)生重合，從而造成了較大的瞬時(shí)碼率波動(dòng). 這個(gè)問題可抽象成如下的問題，m路碼流匯聚成一路時(shí)，計(jì)算不同I幀重合數(shù)的概率.簡(jiǎn)化假設(shè)所有P幀的編碼后的大小一樣. 所有I幀的編碼后的大小相同.假設(shè)每幀的數(shù)據(jù)會(huì)在幀

7、間隔時(shí)間內(nèi)均勻的發(fā)送出去.假定多路視頻的第k幀出現(xiàn)的時(shí)刻相同.,,變量定義,3.1 研究網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中碼率波動(dòng)分析,,3.1 研究網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中碼率波動(dòng)分析,,——目錄,研究背景網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)框架網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中碼流平滑方法3.1 研究網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中碼率波動(dòng)分析3.2 基于SP幀的碼流平滑方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果,網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中碼流平滑方法研究,,3.2 基于SP幀的碼流平滑方法,基于SP幀的碼流平滑方法,,3.2

8、基于SP幀的碼流平滑方法,SP幀的性質(zhì)(保證方法的可行性)當(dāng)使用不同參考幀預(yù)測(cè)時(shí)，能獲得相同的SP幀，即將SP首幀()和SP次幀()的編碼數(shù)據(jù)解碼后，能夠?yàn)楹罄m(xù)幀提供相同的參考幀，所以對(duì)于圖2的碼流2，在參考幀之間不會(huì)由于不匹配導(dǎo)致人為誤差.,,3.2 基于SP幀的碼流平滑方法,方法優(yōu)點(diǎn)不增加延時(shí)的情況下，完全消除由I幀引起的碼率波動(dòng).方法的不足必須配合相應(yīng)的容錯(cuò)機(jī)制.由于在該方案中接收端接收的碼流中不包含I幀，所以當(dāng)某幀的數(shù)

9、據(jù)發(fā)生丟失后，對(duì)所有后續(xù)幀都會(huì)產(chǎn)生影響，因此，必須配合相應(yīng)的容錯(cuò)機(jī)制，如FEC或重傳等. 但是為了達(dá)到較好的用戶體驗(yàn)，即使不采用該方案，系統(tǒng)也應(yīng)該采用容錯(cuò)機(jī)制. 因此，這個(gè)缺點(diǎn)可以忍受.,,3.2 基于SP幀的碼流平滑方法,方法的不足增加存儲(chǔ)空間. 碼流1會(huì)在存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)，由于SP幀的編碼后大小大于P幀，所以會(huì)增加一些存儲(chǔ)空間，但是由于SP幀與P幀編碼后大小差別不是很大[7]，且實(shí)時(shí)播放的實(shí)況視頻路數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于總的視頻路數(shù)，因

10、此增加的存儲(chǔ)空間很小.碼流1和碼流2都會(huì)從IPC傳輸給存儲(chǔ)服務(wù)器，因此平均碼流會(huì)增加. 但是由于碼流的具有很好的平滑性，比處理前碼流更不易引起網(wǎng)絡(luò)擁塞問題，所以這個(gè)缺點(diǎn)也可以忍受.,,——目錄,研究背景網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)框架網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中碼流平滑方法3.1 研究網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中碼率波動(dòng)分析3.2 基于SP幀的碼流平滑方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果,網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中碼流平滑方法研究,,4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果,平滑處理前不同I幀重合數(shù)的概率分布,,4