FGS視頻流的傳輸質(zhì)量保障技術(shù).pdf

1、為了更好地解決視頻的網(wǎng)絡(luò)傳輸問題，特別是對各種不同帶寬的傳輸通道的適應(yīng)性，視頻編碼技術(shù)發(fā)展出了可擴展編碼，特別是精細粒度可擴展編碼。但是，針對不同的視頻應(yīng)用需求和網(wǎng)絡(luò)傳輸通道條件，如何合理利用精細粒度可擴展編碼的特性，真正提高視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量，仍然是一個值得研究的問題。
　　 本文分析了當前精細粒度可擴展編碼FGS視頻傳輸質(zhì)量保障技術(shù)的研究現(xiàn)狀，針對限定帶寬丟包信道下的抗丟包傳輸技術(shù)、質(zhì)量均衡技術(shù)和自擁塞控制技術(shù)，著重開展了以下三

2、方面的研究工作：
　　 首先，本文研究了FGS視頻的抗丟包傳輸技術(shù)。利用FEC冗余糾錯機制對MPEG-4 FGS視頻數(shù)據(jù)傳輸進行錯誤保護已有不少研究，但冗余數(shù)據(jù)基本都采用了占用額外傳輸帶寬的方法。在總傳輸帶寬限定的條件下，冗余編碼占用的帶寬就會擠占視頻數(shù)據(jù)本身的帶寬從而引入視頻編碼質(zhì)量的受損。如何使編碼損傷和傳輸損傷達到最佳分配，同時利用FGS編碼的特性在不同的增強層之間進行非均等的FEC冗余數(shù)據(jù)分配，從而使最終的視頻失真最小化

3、是帶寬限定的丟包信道上視頻傳輸?shù)年P(guān)鍵問題。本文通過對FEC編碼在丟包信道下的糾錯性能分析，結(jié)合從待傳輸視頻FGS增強層提取的率失真特性的數(shù)值模型，設(shè)計了尋優(yōu)算法來獲得最佳的不均等FEC冗余分配策略，提高了視頻傳輸?shù)目傮w質(zhì)量。
　　 其次，本文研究了FGS視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量均衡技術(shù)。在提高視頻傳輸總體質(zhì)量或者說平均質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低視頻幀間的質(zhì)量波動也是改善用戶體驗的一個重要因素。已有的FGS視頻質(zhì)量均衡傳輸技術(shù)的研究或者未考慮丟包信

4、道的環(huán)境，或者在無線噪聲信道上直接采用在傳輸包內(nèi)引入部分冗余數(shù)據(jù)進行保護的方法。本文以RTP傳輸數(shù)據(jù)包為基本單位封裝數(shù)據(jù)或冗余信息，在限定帶寬的丟包信道上，建立了MPEG-4 FGS視頻質(zhì)量均衡傳輸?shù)拇a率分配框架，建立起FEC分配策略和最終視頻平均失真以及視頻失真波動之間的數(shù)學模型，并設(shè)計了尋優(yōu)算法同時在平均視頻質(zhì)量和平均視頻幀間質(zhì)量波動兩個目標上都獲得最優(yōu)。
　　 第三，本文研究了FGS視頻在限定帶寬的丟包信道上的自擁塞控制技

5、術(shù)。精細粒度可擴展編碼和其他當今主流視頻編碼方法類似，在不同的幀編碼類型以及場景內(nèi)容的變化都會導致視頻流具有瞬時的流量突發(fā)特性。這種突發(fā)的速率波動不加處理很容易造成瓶頸鏈路上的路由器隊列溢出。現(xiàn)有研究工作通過發(fā)送端根據(jù)時延約束主動地丟棄視頻數(shù)據(jù)進行自擁塞控制，一些研究工作考慮了受限帶寬信道可能的丟包但未針對FGS編碼進行特別分析，從而直接丟棄了部分視頻幀，另一些研究工作針對了FGS編碼視頻展開但未考慮可能的丟包環(huán)境。本文利用FGS增強層

6、的精細可擴展特性，在發(fā)送端有選擇地傳輸部分增強層數(shù)據(jù)來平滑發(fā)送速率，并通過分析瓶頸鏈路傳輸延遲和視頻傳輸失真之間的定量關(guān)系來確定每幀包含增強層數(shù)據(jù)量和發(fā)送時刻的發(fā)送策略。該方法能夠有效的平滑發(fā)送速率，在給定的傳輸延遲約束下，能夠在接收端獲得更好的視頻質(zhì)量，同時保持瓶頸鏈路路由器的緩存維持在穩(wěn)定狀態(tài)。
　　 最后，在計算機仿真實驗證實了上述研究工作的有效性的基礎(chǔ)上，本文進一步以代表性的物理網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對本文的研究成果進行了綜合的實驗測