基于率失真的視頻流自適應傳輸技術研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展,視頻流媒體業(yè)務正在以驚人的速度增長。與其它數(shù)據(jù)不同,視頻多媒體數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、持續(xù)時間長、傳輸時延敏感等特點,給數(shù)字多媒體技術和網(wǎng)絡技術帶來了巨大的挑戰(zhàn)。編碼技術的快速發(fā)展,使得視頻信息能夠實現(xiàn)高壓縮比,可是要保證一定的視頻播放質量,仍需要消耗大量的網(wǎng)絡帶寬。此外,這種高壓縮比率也造成了視頻流數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡傳輸過程中的丟包現(xiàn)象更加敏感。當網(wǎng)絡節(jié)點的帶寬無法支撐當前視頻流的數(shù)據(jù)傳輸時,節(jié)點將會執(zhí)行隨機性的丟包策略,隨

2、之而來的將是視頻質量的大幅度下降。針對上述問題,研究基于率失真優(yōu)化系統(tǒng)框架下的多視頻流調度算法,對現(xiàn)有的率失真丟包算法進行改進,進而提高所傳輸視頻流的重建質量。
　　具體的研究內容及取得的成果如下:
　　(1)介紹了目前視頻的編碼特點及要求,以及所面臨的挑戰(zhàn)。一方面,流媒體中的視頻流媒體具有數(shù)據(jù)量大,播放時間長的特點。當視頻編碼技術的快速發(fā)展,視頻流也得到了高的壓縮比率,使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大幅度減小,同時帶來的是對網(wǎng)絡丟包的敏感

3、性。另一方面,傳輸視頻流的網(wǎng)絡技術也在快速的發(fā)展,可是仍有帶寬、差錯,網(wǎng)絡異構性等特點。這些都是研究傳輸視頻媒體技術的關鍵問題。進一步分析了前人在視頻媒體傳輸所提出的幾項技術及這些技術在應用時所存在的缺陷,著重介紹了率失真優(yōu)化的自適應流媒體傳輸技術。
　　(2)闡述了流媒體系統(tǒng)框架及視頻流率失真的輔助信息。根據(jù)率失真優(yōu)化技術的框架對視頻流的特征進行提取,視頻流特征包括:視頻流場景的運動強度提取和由動態(tài)容錯策略所計算出的視頻幀的輔助

4、信息。首先,通過引入動態(tài)容錯的機制,將視頻幀的重要性進行精細化的計算,進一步提高視頻重建質量的預測能力。其次,分析了視頻流場景運動強度的計算方法,并說明了場景的運動強度與視頻質量之間的變化關系。
　　(3)提出了基于內容感知的流媒體失真公平算法。當網(wǎng)絡中多個視頻流共享有限的帶寬時,如果將帶寬平均分配給每個視頻流,則會出現(xiàn)每個視頻流的質量參差不齊,最終導致部分用戶對所觀看的視頻質量的不滿意。因此,算法對各個視頻流進行內容感知,根據(jù)每

5、一個視頻流不同場景所處的運動強度級別,從而進行滿足當前網(wǎng)絡資源的數(shù)據(jù)包丟棄算法,最終形式化為一個帶約束的非線性優(yōu)化問題。采用動態(tài)容錯機制,使得在丟包算法中提高了視頻重建質量的預測能力。為了克服現(xiàn)有丟幀算法中丟棄粒度過于粗糙和只能支持時間可擴展性的不足,引入了H.264/AVC的數(shù)據(jù)分割技術。這項技術將每個視頻幀分割成優(yōu)先級不同的三個部分,降低了視頻幀的丟棄粒度。仿真實驗表明,該算法在有限的網(wǎng)絡帶寬下,能得到比同類算法更好的視頻重建質量。