無線信道中的視頻編碼與傳輸技術(shù)研究.pdf

1、當(dāng)前，在無線信道或網(wǎng)絡(luò)中提供對(duì)多媒體(包括話音、圖像和數(shù)據(jù)等)業(yè)務(wù)的支持已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。無線視頻傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)必須要解決兩大問題，其一是對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的壓縮以充分利用有限的信道帶寬；其二是對(duì)壓縮后的碼流進(jìn)行錯(cuò)誤保護(hù)以抗擊信道或網(wǎng)絡(luò)所帶來的誤碼或數(shù)據(jù)丟失。隨著技術(shù)的進(jìn)步，視頻應(yīng)用的平臺(tái)由計(jì)算機(jī)和機(jī)頂盒擴(kuò)展到手持設(shè)備，如個(gè)人數(shù)字助理和智能手機(jī)等，這對(duì)視頻編解碼的VLSI實(shí)現(xiàn)提出了新的要求(低功耗和低成本)。本文從視頻編解碼和無線傳輸過程

2、中的多個(gè)角度出發(fā)，對(duì)無線信道中的視頻編解碼與差錯(cuò)控制技術(shù)進(jìn)行了深入細(xì)致的研究。 本文的主要工作及取得的研究成果如下： 1.提出了一種基于PSNR的H.264基本單元碼率控制方法。通過對(duì)H.264碼率控制原理的分析，提出一種基于峰值信躁比(PSNR)的圖像復(fù)雜度估計(jì)方法，與平均絕對(duì)差值(MAD)聯(lián)合估計(jì)基本單元編碼復(fù)雜度，使基本單元目標(biāo)比特分配更為精確。進(jìn)一步考慮到MAD線性預(yù)測(cè)模型計(jì)算復(fù)雜度高的缺點(diǎn)，利用圖像的空間和時(shí)間

3、相關(guān)性，提出一種加權(quán)預(yù)測(cè)模型的基本單元MAD預(yù)測(cè)方法。該加權(quán)模型通過省略參數(shù)更新過程以減少計(jì)算量，且與線性模型預(yù)測(cè)精度基本相當(dāng)。 2.提出了一種應(yīng)用在H.264中的多參考幀快速整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法。該算法通過有效地預(yù)測(cè)多參考幀中的搜索起始點(diǎn)和將菱形算法擴(kuò)展到多參考幀情形，能在很大程度上降低多參考幀運(yùn)動(dòng)搜索的計(jì)算量。同以往快速算法相比，該算法在搜索速度和圖像編碼質(zhì)量之間取得了更好的折衷，因而其整體性能更優(yōu)，并且該算法易于硬件實(shí)現(xiàn)。

4、 3.提出了一種H.264中基于上下文的自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼(CABAC)解碼器的硬件設(shè)計(jì)方法。在采用并行結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，給出了一種高效的VLSI實(shí)現(xiàn)方案。采用兩級(jí)有限狀態(tài)機(jī)結(jié)構(gòu)控制宏塊解碼過程，并通過對(duì)殘差系數(shù)存儲(chǔ)器的定時(shí)清零解決了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)耗時(shí)的問題，大大降低了解碼控制的復(fù)雜度，從而提高解碼速度，達(dá)到每時(shí)鐘解出1至2比特。仿真結(jié)果表明，該方案能滿足H.264mainprofile4CIF 30fps碼流實(shí)時(shí)解碼的要求。 4

5、.提出了一種針對(duì)分級(jí)視頻流的無線信道傳輸自適應(yīng)不等丟包保護(hù)方案。在估計(jì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)可用帶寬及丟包率的基礎(chǔ)上，對(duì)視頻流各層數(shù)據(jù)進(jìn)行不等FEC保護(hù)及選擇適當(dāng)?shù)膫鬏攲訑?shù)以控制發(fā)送速率。為抑制傳輸誤碼擴(kuò)散，提出基本層的FEC包分配算法，利用GOP中各幀之間的不同重要性對(duì)各基本層數(shù)據(jù)進(jìn)行不等丟包保護(hù)，使解碼端的失真度達(dá)到最小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方案可大大增強(qiáng)分級(jí)視頻數(shù)據(jù)的抗誤碼能力，明顯改善視頻流媒體的傳輸質(zhì)量。針對(duì)提出的所有算法，論文都通過大量的軟件仿