基于H.264的网络视频传输差错控制技术研究

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随着人类社会的信息化,多媒体应用已经渗透到人们生活的各个领域。20世纪90年代以来,Interenet和移动通信的迅猛发展,使视频信息在Interenet和移动网络中的处理及传输技术成为当前我国信息化的热点。但是无论是在IP网络还是在无线移动网络信道中,误码的产生、数据的丢失总是难以避免的,而且极易发生扩散,从而导致视频质量严重下降。由于传输效率和实时性等要求,在许多应用场合,过强的纠错编码和重传机制等差错控制方法并不适于视频传输,因而寻找更适于视频传输的差错控制技术显得越来越重要。 H.264/AVC标准是当前国际上最新的图像编码标准。它被ITU命名为H.264,ISO/IEC则将此标准叫做国际标准14496-10(MPEG-4的第10部分)先进编码(AVC)。制定此标准的主要目的就在于增强图像的压缩效率和改善图像数据在网络中的传输质量。在相同的图像质量下,H.264的算法比以前的标准如H.263和MPEG-4(第二部分)的码流都大为降低,但是压缩后的码流对数据错误十分敏感,一旦出错不仅损坏当前图像帧,而且会迅速在时域和空域迅速扩散,从而使得大量的视频信号发生错误。由于市场对多媒体服务的需求呈现快速增长的趋势,而现有的带宽有限并且缺乏QoS保证的网络极易发生阻塞并产生丢包等干扰,所以,对于视频码流在低可靠信道上进行传输时采取有效的差错控制来恢复错误的视频信号是非常必要的。 本文系统地分析了视频编码标准和国内外的研究现状,介绍了H.264/AVC标准的编解码技术特点。随后分析讨论了H.264网络传输机制,并且重点对视频压缩码的差错控制技术进行了深入研究。利用ITU-T提供的IP信道仿真环境测试了灵活的宏块顺序(FMO)在不同模式下抗误码性能。在分析现有错误隐藏算法的基础上,结合H.264多参考帧的特点,改进了基于边界匹配的时域错误隐藏算法。针对不同视频序列,分别测试了该隐藏算法的差错控制性能,试验表明,采用这种错误隐藏方法,有效地提高了视频码流的抗误码能力,恢复视频的质量得到较大的改善,有一定的优越性和实用价值。
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