面向数字家庭多屏互动系统的H.264/SVC码率控制算法研究

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随着人们生活水平的提高,PC机、智能手机、数字电视等数字产品越来越多地进入了家庭生活中,但由于这些设备之间无法方便地进行互联和信息共享,导致了使用上的繁琐,而且也占用了大量的存储资源。为了解决这个问题,人们提出了数字家庭的概念。多屏互动系统是基于数字家庭概念研发出来的一种典型的业务服务,其功能帮助用户随时随地的访问其他设备上的多媒体资源。目前市场上的多屏互动系统不具有很好的网络适应性,使得视频传输延迟时间比较长,导致用户体验不理想。码率控制是视频传输系统中不可缺少的一部分,它使得视频传输具有动态适应性,从而缩短视频传输的延迟时间。H.264/SVC是ITU-T/ISO在H.264/AVC的基础上制定的扩展标准。H.264/SVC标准提供了可伸缩性的机制,可以编码产生不同帧率、分辨率以及质量的视频码流。因此,H.264/SVC标准既在视频编码方面具有较高效率,又能满足传输网络和智能终端的异构性。然而H.264/SVC标准采用的码率控制算法只适用于编码基本层。对于编码增强层码,H.264/SVC标准没有给出有效的码率控制算法。本文对H.264/SVC标准的码率控制算法进行了改进,使得编码增强层具有码率控制,并设计了基于H.264/SVC标准的多屏互动系统。首先,简单介绍了H.264/SVC编码标准在质量维、时间维、空间维上可伸缩特性及其中的主要技术,分析了过去的视频编码标准中的码率控制算法,并重点对H.264/AVC标准中基于Lagrangian优化的码率控制算法进行了研究与分析。接着,对H.264/SVC编码标准的参考软件JSVM中运用的码率控制算法进行了研究与分析,并着重分析了初始量化因子(QP0)对码率控制的关键性作用。针对H.264/SVC编码标准的多层编码结构,提出了一种自适应初始量化因子选择算法,该算法可以根据视频内容以及当前网络特性来自适应的选择不同编码层的初始量化因子。最后,在装有Android操作系统的平板电脑上开发了一个基于H.264/SVC标准的多屏互动系统实验平台,并在该平台上对本文提出的算法进行了测试。通过实验对比发现,本文提出的算法使得视频播放更加流畅,且视频画面质量更好。
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