【導(dǎo)讀】及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方。獲得電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料。說(shuō)明并表示謝意。盤，允許論文被查閱和借閱。掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文?；ヂ?lián)網(wǎng)行業(yè)的這些發(fā)展為網(wǎng)站視頻系統(tǒng)的建立提供了必要的先決條件。式向音頻、視頻、富媒體等新穎的傳播方式升級(jí)的階段。式，發(fā)展到以圖文、音視頻相結(jié)合的服務(wù)方式為廣大用戶提供服務(wù)。體協(xié)議分析入手詳細(xì)介紹什么是流媒體并運(yùn)用實(shí)例簡(jiǎn)單分析流媒體協(xié)議。紹基于的流媒體編碼技術(shù)的算法和實(shí)現(xiàn)。

　　

【正文】 點(diǎn) 。 只有采用分層編碼的緩存技術(shù)在這三者當(dāng)中取得了較好的平衡。 ， 由于結(jié)合編碼轉(zhuǎn)換 技術(shù) 的 可擴(kuò)展編碼的緩存技術(shù) 和 緩存技術(shù) 都具有各自的優(yōu)勢(shì)，在不同 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的不同 比較場(chǎng)景下的 結(jié)果往往不同。 它將結(jié)合編碼轉(zhuǎn)換 技術(shù) 的緩存策略分為僅緩存高質(zhì)量 或 僅緩存低質(zhì)量?jī)蓚€(gè)策略，分層編碼采用 二 層編碼。仿真結(jié)果表明： 高質(zhì)量版本緩存總是可以得到最好的視頻質(zhì)量 。 技術(shù)可以通過(guò)發(fā)送不同層次的子集來(lái)進(jìn)行靈活的質(zhì)量自適應(yīng)，具有 緩存空間需求小等優(yōu)點(diǎn)；編碼轉(zhuǎn)換技術(shù)則可以擁有良 好的容錯(cuò)性，但是對(duì)于緩存系統(tǒng)，該技術(shù)對(duì)緩存空間提出 ， 但是需要付出較高的網(wǎng)絡(luò)和時(shí)延代價(jià) ； 低質(zhì)量版本緩存雖然擁有較低的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和播放時(shí)延，但是始終無(wú)法得到較好的視頻質(zhì)量 ； 考慮 5種質(zhì)量版本， 從代理服務(wù)器 和 骨干網(wǎng)帶寬消耗計(jì)算效率兩個(gè)方面對(duì)兩種緩存技術(shù)進(jìn)行了深入比較 ， 采用 MPDC4 精細(xì)粒度編碼作為可擴(kuò)展編碼技術(shù)，進(jìn)一步驗(yàn)證了結(jié)合可擴(kuò)展編碼緩存技術(shù)的優(yōu)越性。 由于分層編碼技術(shù)要比單一緩存編碼技術(shù)所需要的緩存空間更大，資源開銷電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 16 更廣 ， 采用這種負(fù)載極大的編碼技術(shù)會(huì)導(dǎo)致分層編碼技 術(shù)效率更低，工作時(shí)間更長(zhǎng) 。針對(duì)該問(wèn)題，提出只有采用 可擴(kuò)展編碼 、 混合緩存策略 、 編碼轉(zhuǎn)換技術(shù) ， 才能啟動(dòng)在額外負(fù)載對(duì)編碼技術(shù)進(jìn)行影響的情況下達(dá)到最大編碼效率 。 結(jié)合編碼轉(zhuǎn)換技術(shù)的緩存策略 ， 在中等的骨干鏈路帶寬足夠 和 包丟失率 一般 的環(huán)境下 ， 在一個(gè)易丟包的環(huán)境下再次對(duì)上述兩種技術(shù)進(jìn)行比較 是最佳選擇。 所以，在異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，用戶選擇用什么代理緩存技術(shù)，是要考慮不同因素和不同環(huán)境進(jìn)行選擇和選定的 。 代理緩存技術(shù)的應(yīng)用 代理緩存技術(shù)可以通過(guò)緩存有效的緩解用戶緩存時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力 。 本章節(jié)根據(jù)流媒體不同算法，根據(jù)用戶 的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)有效的緩解了網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力 ， 對(duì)目前流行的不同流媒體技術(shù)進(jìn)行分析和比較 ， 重點(diǎn)介紹了不同緩存策略，不同緩存算法下不同流媒體播放技術(shù)的不同點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn) 。 各類流媒體緩存技術(shù)的不同算法本身就是根據(jù)用戶的不同和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不同所開發(fā)出來(lái)的，本身就具有一定的適應(yīng)性和缺點(diǎn) 。 首先 ， 作為提高緩存系統(tǒng)擴(kuò)展性方式的合作緩存技術(shù)得到 了廣泛關(guān)注， 流媒體對(duì)象通過(guò)設(shè)計(jì)好的方式在合作緩存中進(jìn)行緩存和 高效分布， 對(duì)流媒體的緩存技術(shù)提高具有重要一應(yīng)，對(duì)流媒體緩存的擴(kuò)展性具有強(qiáng)大的指導(dǎo)作用。 其次 ，隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，建立有 效的緩存策略 ， 針對(duì)無(wú)線信道傳輸用戶移動(dòng) 、 誤碼率高 、 可靠性差等特點(diǎn)，使得部署在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)邊緣的 傳統(tǒng) Inter為無(wú)線用戶提供高效的流媒體服務(wù) 和 代理服務(wù)器是目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)。 本章小結(jié) 本章主要介紹了流媒體代理緩存技術(shù)的應(yīng)用，詳細(xì)分析了各種代理緩存技術(shù)的算法，比較了各種代理緩存算法的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出了應(yīng)用范圍。 第三章 基于 析 17 第三章 基于 編碼的流媒體視頻分析 編碼技術(shù) 是 根據(jù) 國(guó)際電信聯(lián)盟 （ ITUT） 視頻 技術(shù) 編碼專家 領(lǐng)導(dǎo) 組 (VCEG)和 國(guó)際 ISO/IEC 動(dòng)態(tài) 視頻 圖像專家 領(lǐng)導(dǎo) 組 (MPEG)聯(lián)合根據(jù)視 頻技術(shù)提出的聯(lián)合視頻編碼技術(shù)是國(guó)際公認(rèn)的高清編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，廣泛運(yùn)用于各種視頻編碼中，包括網(wǎng)絡(luò)視頻和平面媒體視頻，是一種低碼流低帶寬低成本高清高效率的視頻編碼技術(shù) 。 于此同時(shí) 也是一種較高效率和性能的編碼技術(shù) 。 國(guó)際上木棉制定編碼技術(shù)的組織一共有兩個(gè) ， 一個(gè)是 ―國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ISO)‖它制定的標(biāo)準(zhǔn)有 MPEGMPEG MPEG4 等 ，另 一個(gè)是 ―國(guó)際電聯(lián) (ITUT)‖，它制定的標(biāo)準(zhǔn)有 、 、+等 。 作為新型編碼技術(shù)是兩個(gè)組聯(lián)合認(rèn)定和發(fā)布的編碼技術(shù) ，所以它既是 ISO/IEC 的 MPEG4 高級(jí)視頻編碼 ，也是 ITUT 的 高級(jí)編碼技術(shù) ， 并且 它 組成了 MPEG4 視頻 標(biāo)準(zhǔn)的第 十 部分。因此，不論是 ISO/IEC 1449610，還是 MPEG4 Part MPEG4 AVC，他們 都是指 視頻編碼技術(shù) 。 特點(diǎn)分析 視頻編碼技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)一種比其他視頻編碼技術(shù)更高的的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)， 通過(guò)編碼技術(shù)將視頻圖像分割成區(qū)塊和微粒進(jìn)行二次編碼和制作 ；利用變換技術(shù) 和空域預(yù)測(cè)去除 視頻 數(shù)據(jù)的 數(shù)據(jù) 冗余 ， 利用補(bǔ)償技術(shù) 和 運(yùn)動(dòng)估計(jì) 主要體現(xiàn)的功能特色是良好的網(wǎng)絡(luò)交互功能 ，精確的編碼效果，高效的編碼效率 。 為了達(dá)到以上目的 ， 通過(guò) 兩層編碼 技術(shù) 結(jié)構(gòu) 來(lái)實(shí)現(xiàn) ， 采用 具有 典型 意義 的 DCT 技術(shù) （基于離散余弦變換）和 MC（運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償）的混合編碼 技術(shù) 其 一為 VCL： Video Coding Layer（ 視頻編碼層 ）主要 實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻 格式 內(nèi)容的 高效率 壓縮編碼， 除去流媒體 視頻 數(shù)據(jù) 冗余特別是時(shí)間冗余，對(duì)視頻的區(qū)塊和微粒進(jìn)行量化和熵編碼 ， 進(jìn)一步去除視頻文件的冗余和質(zhì)量不足，此外 ， 網(wǎng)絡(luò)抽象層 NAL 負(fù)責(zé)在不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行打包和壓縮 。 另外 ， 視頻編碼技術(shù)還 引入了許多新的 具備新的特性的 編碼方 法 ，一遍 獲得更高的壓縮效率 ， 包括 88 色度塊的 4 種預(yù)測(cè)模式 ， 1616 亮度塊的 4 種預(yù)測(cè)模式 和 44 亮度塊的 9 種預(yù)測(cè)模式；； 在具體的應(yīng)用中， 編碼技術(shù)能提供更精確和清晰的視頻質(zhì)量而且具備更電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 18 穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量， 編碼層的容錯(cuò)機(jī)制 和 網(wǎng)絡(luò)抽象層的封裝 使其 具備優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性，對(duì)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)站流媒體應(yīng)用來(lái)說(shuō)是一種非常優(yōu)秀的視頻編碼解決方案 。 以下是 在網(wǎng)絡(luò)流沒(méi)提應(yīng)用中的主要優(yōu)勢(shì)和優(yōu)點(diǎn) ： 首先 ， 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流媒體應(yīng)用，協(xié)議專門定義了一個(gè)視頻檔次 ，稱為 Extended Profile（ 擴(kuò)展檔次 ）。該 視頻 檔次界定了除 B 幀小圖像塊（小于 8x8） 和 算術(shù)編碼（ CABAC） 直接預(yù)測(cè) 之外 的一系列視頻 編碼 工具， 來(lái)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)站流媒體的不同需要和不同適應(yīng) ， 特別 是 SP、 SI 幀的引入，使 數(shù)據(jù) 流 在不同視頻編碼通道下同事 輸出和 切換 ， 便于視頻流的錯(cuò)誤恢復(fù) ， 便于視頻流的 隨機(jī)接入 和 拼接 。 第二， 具備優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性 。首先， 整個(gè) 視頻 協(xié)議由 NAL 層 和 VCL 層 組成 ， 從 視頻編碼 框架結(jié)構(gòu) 分析 。 NAL 層則負(fù)責(zé)包裝編碼產(chǎn)生的視頻流 ， VCL 層主要實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的壓縮 來(lái)適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的傳輸要求 。其次，從 系統(tǒng)的 容錯(cuò)性能方面 考慮 在 NAL 層 和 VCL 層 中提供了多種容錯(cuò)技術(shù)和 工具 ， 系統(tǒng)編碼技術(shù)充分考慮了 IP 網(wǎng)路的特點(diǎn) ， 任意宏塊順序（ FMO） ， 如 冗余 Slice， 數(shù)據(jù)分割 ，數(shù)集工具 ，等等 ， 來(lái)提高視頻壓縮碼流和視頻質(zhì)量，提供高清晰低播放要求的視頻編碼技術(shù) ， 通過(guò)以上技術(shù)處理達(dá)到對(duì) IP 網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性，減少視頻的丟包，低碼流和延時(shí)等不良效果 。 第三， 具備高效的視頻壓縮效率和性能 。 通過(guò)引入一種新的視頻編碼技術(shù)來(lái)提高視頻要鎖的效果和性能 。 所謂高效壓縮就意味著通過(guò) 處理的視頻編碼技術(shù)能提供高清晰度和高質(zhì)量的視頻 ， 或者在低帶寬和環(huán)境不好的傳輸條件下能盡量提供高質(zhì)量的視頻 質(zhì)量 ； 通過(guò) 壓縮出來(lái)的視頻具備良好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性和穩(wěn)定性，能節(jié)省大量帶寬 。官方測(cè)試 和研究 表明， MPEG4 Simple Profile和 及 +相 對(duì) 比，在相同 環(huán)境 條件下，可節(jié)省 接近 50％的 碼率 和帶寬 。與 MPEG2 相比， 壓縮效率可以是 MPEG2 的 2 倍～ 4 倍左右 ， 性能更為優(yōu)越 。舉 個(gè)簡(jiǎn)單例子 說(shuō)明，你從網(wǎng)上下載了一部 用 MPEG2 壓縮的 800M 電影， 如果這部影片是采用 H264 技術(shù)壓縮 文件大小可能在 200 兆左右，或者比 200 兆還底，但是它的視頻質(zhì)量和清晰度基本不受影響 ；換個(gè) 流媒體例子 ，在網(wǎng) 上 上傳大小為400Kbps 電視節(jié)目，節(jié)目源 可能是 Real 或者 MPEG4 也 可能是采用 WMV 的技術(shù)，如果換用 相同碼流的 壓縮，則 他的 圖像質(zhì)量 和清晰度更高更穩(wěn)定 。 句法元素 第三章 基于 析 19 在 編碼器輸出的 視頻 比特碼流中， 視頻 數(shù)據(jù)的基本 組成 單位是句法元素，每個(gè) 單位的 句法元素由若干 哥 比特 單位 組成，每 一 個(gè)比特 單位 屬于某 一 個(gè)句法元素， 意思就是視頻流是有一個(gè)個(gè)相互銜接的句法元素組成 。在 視頻 碼流中，句法元素被 羅列和 組織成有層次的 單位 結(jié)構(gòu)，如圖 31 所示， 對(duì) 解碼算法的分析可看作對(duì)句法元 素的分析，分別描述各個(gè)層次的信息 。 圖 31 句法元素分層結(jié)構(gòu) 視頻編碼技術(shù) 主要代碼為 Edecod 的代碼 部分 ，其中 為 主要函數(shù)文件，它的 主要 內(nèi)容為 ： while (Edecode_ne_Iframe(imgE, input, sn) != EDOS)函數(shù) 條件中的解碼 視頻 幀函數(shù) Edecode_ne_Iframe( )，其中 ： ? imgE 指針 函數(shù)代表相關(guān) 圖像的 具體 參數(shù)，具體可查看代碼 結(jié)構(gòu)體 中對(duì)已指針的定義 ； ? input 指針 函數(shù) 表示從 視頻 配置文件中讀取的 uti 參數(shù)信息 ? sn 表示在程序中統(tǒng) 計(jì) Y， U， V 等視頻參數(shù) 的 SN 值 ，即 視頻 峰值性噪比 ； ? EDOS 等于 1，表示 視頻 隊(duì)列的結(jié)尾。 解碼 視頻 幀流程圖如圖 32 所示。 電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 20 圖 32 解碼一幀圖像流程圖 其中： read_new_slice( )視頻 函數(shù)主要功能為讀取分析 一個(gè)視頻圖像塊中 一個(gè)新的片 的參數(shù) 。 通過(guò)第一、二、三組 研究 網(wǎng)絡(luò)抽象層的 單元解碼，即研究 switch (nal_unit_type)中的 網(wǎng)絡(luò)抽象層 的幾種不同類型的 視頻 解碼， 網(wǎng)絡(luò)抽象層 單元流程圖如圖 33 所示。 第一組：分析 case NALU_TYPE_SEI, case NALU_TYPE_IDR 的情況 第 二 組 ： 分 析 case NALU_TYPE_DPB, case NALU_TYPE_DPC, case NALU_TYPE_DPA 的情況。 第三組：分析 case NALU_TYPE_SPS, case NALU_TYPE_PPS 的情況。 圖 33 NAL 單元解碼流程圖 第三章 基于 析 21 第四組：分析 視頻 函數(shù) Edecode_slice(imgE, input, current_header)，其中 imgE表示視頻 圖像參數(shù)的結(jié)構(gòu)體， inutp 表示從 視頻 輸入碼流中讀取的參數(shù)，current_header 為當(dāng)前 視頻 片頭信息。 編碼分析 視頻編碼 標(biāo)準(zhǔn)中有 3 種熵編碼方案 ： 一個(gè)是從算術(shù)編碼發(fā) 展而來(lái)的基于上下文的自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼 (CABAC)， 一個(gè)是從上下文發(fā)展而來(lái)的可變編碼技術(shù) (CAVLC)。一個(gè)是指數(shù)哥倫布編碼 (Exponential Golomb Codes)。前兩種屬于變長(zhǎng)編碼，而第三種屬 于算術(shù)編碼。研究表明 CABAC 視頻 壓縮效率比 CAVLC 提高了 19%～ 24%。在 視頻 標(biāo)準(zhǔn)中通過(guò)描述的形式來(lái)說(shuō)明熵編碼的 使用和 方法 . 自適應(yīng)可變長(zhǎng)編碼 自適應(yīng)可變長(zhǎng)編碼 (CAVLC) 的描述子是 ce(v)。 基于 視頻 上下文自適應(yīng)編碼 技術(shù)是 利用 視頻塊 相鄰已編碼 視頻 符號(hào)所提供的相關(guān)性 和關(guān)聯(lián)性 為所要編碼的 視頻 符 號(hào)選 選擇合適的視頻編碼方法和模型技術(shù) ，大大降低 和減少了各視頻 符號(hào)間的冗余度 和殘留度 。上下文 視頻 模型的選擇主要體現(xiàn)在 拖尾系數(shù)和 非零系數(shù) 的 個(gè)數(shù) 視頻 編碼所需 要的 nC 表格 的選擇以及非零系數(shù)的 編碼 suffixLength (幅值后綴長(zhǎng)度 )的更新。 自適應(yīng)可變長(zhǎng) 編碼的具體過(guò)程 主要由以下五 個(gè) 部分組成， Zig‐ Zag 掃描順 序和 編碼順序 相反： (1) 對(duì)每個(gè) 視頻塊的 拖尾系數(shù)符號(hào)進(jìn)行 視頻 編碼。（ ?1 用 1 表示 ， +1 用 0 表示） 。 (2) 對(duì) 拖尾系數(shù) (TrailingOnes)的數(shù)目 和 非零系數(shù)的數(shù)目 (TotalCoeffs)進(jìn)行編碼。根據(jù)這 兩個(gè)值一共有 1 個(gè)定長(zhǎng)表格（色度系數(shù)使用 其它表格， 這 4 個(gè)表格只針對(duì)于亮度系數(shù) ）和 3 個(gè)變長(zhǎng)表格和 可供選擇（選擇的表格由相鄰塊非零系數(shù)的個(gè)數(shù)nC 值確定）。 其中的 視頻 定長(zhǎng)表格的碼字是六個(gè)比特長(zhǎng) 視頻 ， 低兩位表示 TrailingOnes， 高四位表示 TotalCoeffs。 (3) 對(duì)除了 視頻 拖尾系數(shù)之外的非零系數(shù)的 Levels (幅值 )進(jìn)行編碼。這一步 相對(duì) 比較復(fù)雜 ， 下面 詳 細(xì)介紹對(duì)單個(gè)幅值的編碼 技術(shù) 方法： a) 將有符號(hào)的 level 參數(shù) 轉(zhuǎn)換成無(wú)符號(hào)的 levelCode 參數(shù) ： 電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 22 如果 level 是負(fù)的， levelCode=‐ (level1)‐ 1； 如果 level 是正的， levelCode=(level1)‐ 2； 當(dāng) TrailingOnes3 時(shí)候 ，第一個(gè) 視頻 非拖