基于率失真的視頻流自適應(yīng)傳輸技術(shù)研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展,視頻流媒體業(yè)務(wù)正在以驚人的速度增長(zhǎng)。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(shí)間長(zhǎng)、傳輸時(shí)延敏感等特點(diǎn),給數(shù)字多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。編碼技術(shù)的快速發(fā)展,使得視頻信息能夠?qū)崿F(xiàn)高壓縮比,可是要保證一定的視頻播放質(zhì)量,仍需要消耗大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬。此外,這種高壓縮比率也造成了視頻流數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中的丟包現(xiàn)象更加敏感。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的帶寬無(wú)法支撐當(dāng)前視頻流的數(shù)據(jù)傳輸時(shí),節(jié)點(diǎn)將會(huì)執(zhí)行隨機(jī)性的丟包策略,隨

2、之而來(lái)的將是視頻質(zhì)量的大幅度下降。針對(duì)上述問(wèn)題,研究基于率失真優(yōu)化系統(tǒng)框架下的多視頻流調(diào)度算法,對(duì)現(xiàn)有的率失真丟包算法進(jìn)行改進(jìn),進(jìn)而提高所傳輸視頻流的重建質(zhì)量。
　　具體的研究?jī)?nèi)容及取得的成果如下:
　　(1)介紹了目前視頻的編碼特點(diǎn)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(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。當(dāng)視頻編碼技術(shù)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(shí)帶來(lái)的是對(duì)網(wǎng)絡(luò)丟包的敏感

3、性。另一方面,傳輸視頻流的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也在快速的發(fā)展,可是仍有帶寬、差錯(cuò),網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)性等特點(diǎn)。這些都是研究傳輸視頻媒體技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題。進(jìn)一步分析了前人在視頻媒體傳輸所提出的幾項(xiàng)技術(shù)及這些技術(shù)在應(yīng)用時(shí)所存在的缺陷,著重介紹了率失真優(yōu)化的自適應(yīng)流媒體傳輸技術(shù)。
　　(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(shù)的框架對(duì)視頻流的特征進(jìn)行提取,視頻流特征包括:視頻流場(chǎng)景的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度提取和由動(dòng)態(tài)容錯(cuò)策略所計(jì)算出的視頻幀的輔助

4、信息。首先,通過(guò)引入動(dòng)態(tài)容錯(cuò)的機(jī)制,將視頻幀的重要性進(jìn)行精細(xì)化的計(jì)算,進(jìn)一步提高視頻重建質(zhì)量的預(yù)測(cè)能力。其次,分析了視頻流場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的計(jì)算方法,并說(shuō)明了場(chǎng)景的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與視頻質(zhì)量之間的變化關(guān)系。
　　(3)提出了基于內(nèi)容感知的流媒體失真公平算法。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)視頻流共享有限的帶寬時(shí),如果將帶寬平均分配給每個(gè)視頻流,則會(huì)出現(xiàn)每個(gè)視頻流的質(zhì)量參差不齊,最終導(dǎo)致部分用戶對(duì)所觀看的視頻質(zhì)量的不滿意。因此,算法對(duì)各個(gè)視頻流進(jìn)行內(nèi)容感知,根據(jù)每

5、一個(gè)視頻流不同場(chǎng)景所處的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度級(jí)別,從而進(jìn)行滿足當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)資源的數(shù)據(jù)包丟棄算法,最終形式化為一個(gè)帶約束的非線性優(yōu)化問(wèn)題。采用動(dòng)態(tài)容錯(cuò)機(jī)制,使得在丟包算法中提高了視頻重建質(zhì)量的預(yù)測(cè)能力。為了克服現(xiàn)有丟幀算法中丟棄粒度過(guò)于粗糙和只能支持時(shí)間可擴(kuò)展性的不足,引入了H.264/AVC的數(shù)據(jù)分割技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)將每個(gè)視頻幀分割成優(yōu)先級(jí)不同的三個(gè)部分,降低了視頻幀的丟棄粒度。仿真實(shí)驗(yàn)表明,該算法在有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬下,能得到比同類算法更好的視頻重建質(zhì)量。