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无线视频的观看体验已有了大幅提升,然而使用户随时随地获得满意的观看体验尚存在很大挑战。首先,可用无线信道资源量仍显不足。其次,相对于有线网络,无线网络的丢包率更高,时变性更剧烈,这对实时性较强的视频应用来说是一个很大的挑战。再者,在某种最适屏幕上显示的视频往往要通过分享后在各种各样的终端屏幕上显示,而常规方式是将其等比例缩放后铺到屏幕上,其忽略了视觉特点和视频内容特征。针对上述挑战,研究无线视频的传输适配和显示适配技术就显得十分重要。 可伸缩视频在传输适配和显示适配上有着天然的优势,即通过抽取可伸缩视频中不同的子流可以去适配网络传输和屏幕显示。传统的对可伸缩视频适配性的应用还很粗糙。为此,本文以发掘可伸缩视频内在灵活性为手段,去适配资源受限、时变的无线网络和多样化的终端屏幕,以优化用户的观看体验。针对无线视频应用链条上影响观看体验的各环节,本文主要工作和贡献可以总结如下: 1)认知无线电多信道环境中的次级用户接入优化。认知无线电技术通过信道共享使次级用户接入暂时空闲的信道,可以发掘更多的无线信道资源。基于此,本文为次级用户设计了一种基于灵活时隙的信道接入算法;该算法根据主用户的活动规律决策次级用户的接入,进一步提升了信道资源利用率。另外,算法控制次级用户在多信道中的接入点实现了部分同步,这为统筹地将视频数据通过可靠性存在差异的信道进行传输创造了条件。 2)基于定性的优先级模型的可伸缩视频传输适配优化。根据层抽取的方式会因视频内容的时变性和信道状况的时变性而难以达到理想的传输适配效果。本文在较细粒度的NALU(Network Abstraction Layer Unit)级别对可伸缩视频进行了优先级建模,并以此指导传输适配。本文首先提出了一种面向观看体验的传输适配优化框架,其联合考虑发送调度、接收端缓冲区状态和接收端的播放策略,以达到视频流畅性和保真度的折衷。其次,针对传输适配最重要的发送调度环节设计了一种基于优先级与时效性相结合的优化算法;其通过控制NALU的有效期,为整体上优先级较高的NALU通过较可靠的信道资源进行传输创造了条件。 3)基于定量的效用模型的可伸缩视频传输适配优化。比优先级模型更进一步,本文还在NALU级别对可伸缩视频进行了定量的效用建模,并基于该效用模型提出了认知无线电多信道环境中的传输适配算法。效用建模是利用泰勒近似的思想去统计性地刻画视频质量和各NALU之间的关系,并总结出NALU的效用表达式,实验也验证了效用模型的准确性。传输适配算法中利用该效用模型构造发送调度目标函数,通过考虑应用层的数据抽取、网络层的路径选择和物理层的调制编码方式,联合优化了接收视频的质量。 4)基于感知保持的终端显示适配优化。针对视频在从最适屏幕切换到目标屏幕上显示时,忽略视频内容的等比例缩放会使用户对视频的理解感知发生偏离的问题,本文设计了感知保持的显示适配算法,该算法以目标条件下用户感知逼近原始感知为目标决策视频的最优缩放因子。对整个视频按该因子进行缩放可获得中间视频,中间视频的尺寸优化了可伸缩视频中空间分辨率子流的抽取策略。对中间视频超过屏幕尺寸的情况,本文以目标视频内容的协调为目标对视频进行不均匀变形,将中间视频适配到目标屏幕上。这样在用户对视频的理解感知尽量保持的情况下,视频形变失真最小,用户观看体验得以优化。