【正文】 目 錄 1 緒 論 ....................................................................................................................... 10 技術(shù)研究背景 ................................................................................................ 11 國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀 ................................................................................... 11 國(guó)外研究 ............................................................................................... 12 論文研究目的與意義 ..................................................................................... 12 2 視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn) ............................................................................................... 13 編碼新特性 .......................................................................................... 14 幀內(nèi)編碼預(yù)測(cè) ...................................................................................... 14 幀間編碼預(yù)測(cè) ...................................................................................... 14 整數(shù)變換和量化 .................................................................................. 15 熵編碼 .................................................................................................. 16 的分層設(shè)計(jì) ................................................................................ 16 的視頻編碼、解碼 .............................................................................. 17 的視頻編碼器 ............................................................................ 17 的視頻解碼器 ............................................................................ 18 3 基于 H264 的視頻傳輸抗誤碼技術(shù)的研究 .......................................................... 18 數(shù)字視頻傳輸技術(shù) ........................................................................................ 18 TCP／ IP 協(xié)議 ...................................................................................... 18 IP 組播技術(shù) .......................................................................................... 19 多媒體通信模型 .................................................................................. 20 基于 的抗誤碼技術(shù)的研究 ................................................................. 20 傳輸誤碼的分類及抗誤碼的基本方法 .............................................. 20 基于上下文的二進(jìn)制算術(shù)編碼 (CABAC) .......................................... 22 基于 AC 的具有 CED 的 ARQ 方案 ................................................... 23 應(yīng)用設(shè)計(jì)及結(jié)果分析 .................................................................................... 24 4 視頻流傳輸模型設(shè)計(jì) ................................................................................... 27 視頻傳輸?shù)囊话隳Ｐ?..................................................................................... 27 RTP/RTCP 協(xié)議分析 ..................................................................................... 28 實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議 RTP .............................................................................. 28 實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議 RTCP ................................................................... 28 RTP 工作機(jī)制 ................................................................................... 29 視頻流實(shí)時(shí)傳輸方案 .......................................................................... 29 總 結(jié) .......................................................................................................................... 31 致 謝 .......................................................................................................................... 32 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 33 1 緒 論 隨著全球跨入數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、全球一體化的信息時(shí)代，人們之間的信息交流越來越頻繁，方式越來越多樣。視頻信息經(jīng)過數(shù)字化后，其數(shù)據(jù)量是十分巨大的，它給信息的存儲(chǔ)和傳輸帶來很大困難。可以這樣說， 有的所有視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，在工業(yè)界得到廣泛應(yīng)用已經(jīng)成為大勢(shì)所趨。由于包含了目前最新的視頻壓縮技術(shù)，從壓縮效率比較 :AVS 與 ，是 MPEG2 的兩倍以上。它 主要應(yīng)用于實(shí)時(shí)視頻通信領(lǐng)域。并且 采用普通的可變長(zhǎng)碼 (UVLC)和基于上下文的二進(jìn)制算術(shù)編碼 (CABAC)的方法來編解碼。加強(qiáng)了對(duì)各種信道的適應(yīng)能力，采用 “網(wǎng)絡(luò)友好 ”的結(jié)構(gòu)和語法，有利于對(duì)誤碼和丟包的處理 。 NAL引入了面向 IP 包的編碼機(jī)制，有利于網(wǎng)絡(luò)中的分組傳輸，支持網(wǎng)絡(luò)中視頻的流媒體傳輸。主要用于可視電話、會(huì)議電視、無線通信等實(shí)時(shí)視頻通信。 編碼新特性 幀內(nèi)編碼預(yù)測(cè) 在以往標(biāo)準(zhǔn)中，預(yù)測(cè)編碼主要用于幀間。圖 說明了亮度塊的劃分情況。第三種方法是 H264 支持多圖像運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)，也就是說，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償可以參考多個(gè)已編碼圖像，如圖 所示。傳統(tǒng) DCT進(jìn)行的是實(shí)數(shù)運(yùn)算，解碼時(shí)會(huì)不可避免的出現(xiàn)偏差，即圖像漂移現(xiàn)象。 熵編碼 視頻編碼處理的最后一步就是嫡編碼，在 中采用了兩種不同的嫡編碼方法 :基于上下文的自適應(yīng)可變長(zhǎng)編碼 CAVLC 和基于上下文的自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼 CABAC。如圖 3 所示。 第一部分為編碼器前向支路。當(dāng)前宏塊減去預(yù)測(cè)塊得到殘差塊 Dn，然后將其進(jìn)行變換量化得到Fn 當(dāng)前 F|n1 參考 F|n 重構(gòu) ME MC 幀內(nèi)預(yù) 測(cè)選擇 幀內(nèi) 預(yù)測(cè) T Q Dn 濾波 幀內(nèi) X Q1 T1 D’n 圖 編碼器 幀間 P 重排序 熵編碼 NAL 一組變 換系數(shù) X。使用濾波器可以減少塊失真的影響并由一系列宏塊已。 P 和 D’n相加得到 UF’n、然后再解碼得到宏塊 F’n可見，編碼器的重構(gòu)路徑的作用是保證編碼器和解碼器使用同樣的參考幀來產(chǎn)生預(yù)測(cè)P。而在 UDP協(xié)議中， UDP傳遞給 UDP的是對(duì)應(yīng)于 UDP數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊， (3)TCP協(xié)議提供可靠傳輸服務(wù)，包括報(bào)文序列、流控制、差錯(cuò)檢驗(yàn)、優(yōu)先級(jí)等，而 UDP則不提供以上控制，是不可靠的服務(wù)。 IP組播雖然和廣播一樣也是一對(duì)多的傳送方式，但接收端往往不是一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)的所有主機(jī)，而是那些對(duì)收發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)感興趣的主機(jī)，傳輸端通過一次傳輸就可以將信息同時(shí)傳送到一組接收者，因此，采用 IP組播技術(shù)可以有地減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，避免網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)。首先，客戶機(jī)向服務(wù)器發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求，服務(wù)器將 數(shù)據(jù)傳送給客戶機(jī)進(jìn)行處理，客戶機(jī)處理后將結(jié)構(gòu)返回給服務(wù)器。由于目前絕大多數(shù)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)都 采用了運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)補(bǔ)償技術(shù)以及可變長(zhǎng)編碼技術(shù)，因此，誤碼不僅影響該誤碼數(shù)據(jù)的恢復(fù)，還會(huì)影響與之相關(guān)的其他數(shù)據(jù)的恢復(fù)，造成誤碼擴(kuò)散。目前視頻壓縮編碼大多都采用可變長(zhǎng)編碼，因此這兩種誤碼都會(huì)導(dǎo)致重建視頻質(zhì)量嚴(yán)重下降。如果根據(jù)信道最好的情況加入冗余信息，則信道變差時(shí)會(huì)帶來誤碼倍增效應(yīng)。 基于上下文的二進(jìn)制算術(shù)編 碼 (CABAC) 。 CABAC使用二進(jìn)制算術(shù)編碼，這意味著用來編碼的元素僅僅是二進(jìn)制元素 (l， O)。標(biāo)準(zhǔn)為每種語法元素定義了上下文模型和二進(jìn)制化方式，對(duì)于不同的語法元素共有 267平中上下文模型， 0到 266。 1976年前后 Rissanen和 Pasco分別完成一個(gè)使用有限精度運(yùn)算的算術(shù)編碼，但是它們分別是離線 的和先入先出的。第二個(gè)特性，在每一步計(jì)算新的范圍前，算術(shù)編碼器的當(dāng)前狀態(tài) R被量化為一個(gè)小范圍預(yù)設(shè)值，使之可以使用查表法來計(jì)算新 的范圍 (避免乘法 )。但算術(shù)編碼是變長(zhǎng)編碼，隨機(jī)誤碼會(huì)使誤碼擴(kuò)散，導(dǎo)致在重同步之前的解碼為誤碼，所以算術(shù)編碼的抗誤碼能力較弱。由于每次區(qū)間加倍表示一比特移出，這是加入冗余的理想位置，可在該位置對(duì)當(dāng)前編碼區(qū)間按一定的比例進(jìn)行調(diào)整。例如，當(dāng)編碼一個(gè)符號(hào) x∈ {a,b,c}時(shí)，設(shè)當(dāng)前子區(qū)間 δ，則 αβ占分配給x， eδ分配給 μ。 ? ??I ( p )l o ge)(1lo g (p )lo gn 22 2 ??? () 由 ()式可知，冗余量與檢錯(cuò)所需重傳的比特之間成反比。在相同的信道條件下 (設(shè)信道產(chǎn)生 103，的隨機(jī)噪聲 )，對(duì) 100幀圖像中的 I、 P、 B幀分別加噪聲，再分別采用不加任何額外檢錯(cuò)機(jī)制和加入基于 AC的 CED十 ARQ檢錯(cuò)機(jī)制這兩種方法得出的效果進(jìn)行比較，其中縮減因子 α分別取為 ， ， ， ， ， l(零冗余 )。實(shí)驗(yàn)的信道條件為隨機(jī)產(chǎn)生 103的白噪聲，本實(shí)驗(yàn)采用 IBBPBBPBB的組合，編碼采用 CABAC，圖像序列選用了 MissAmeriean的QeIF格式 (176X144)的 100幀圖像序列。在 B幀加噪聲時(shí) Y信號(hào)的信噪比提高4dB， UV信號(hào)也提高 。而且在傳輸過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失和誤碼時(shí)，也可以利用分組的特點(diǎn)，從下一個(gè)無差錯(cuò)的包開始恢復(fù)同步，從而防止錯(cuò)誤擴(kuò)散。一般認(rèn)為 RTP協(xié)議屬于傳輸層，但往往又是在應(yīng)用程序中具體實(shí)現(xiàn)，所以它是一個(gè)應(yīng)用型的傳輸協(xié)議。 RTCP協(xié)議中定義了五種攜帶不同信息的 RTCP包類型，分別承擔(dān)不同的控制功能。 RTP 工作機(jī)制