基于H.264编解码的无线视频可靠传输.pdf

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1、第46卷第1期复旦学报（自然科学版）Vol.46No.12007年2月JournalofFudanUniversity（Naturalscience）Feb.2007文章编号：0427-7104（2007）01-0106-05基于H.264编解码的无线视频可靠传输余藜藜，邵晟，朱谦，邵谦明（复旦大学通信科学与工程系，上海200433）摘要：针对视频在网络中传输提出了两种改进方法：第一种采用卷积和包交织编码，将网络中产生的突发差错转变为统计独立的差错；第二种针对无线传输系统，将数据分类为重要数据与非重要数据，在接收端检测重要数据信息的差错，并据此来控

2、制发送端的重发机制，仅当重要数据的丢包数超过一定阈值才要求发送端重发.在保证了传输图像的差错小于一个预定值情况下，使图像传输的重传数据较少，同时也减小了由于数据重传引起的网络时延.利用VCEG提供的3GPP2网络仿真平台建立了H.264视频传输系统，并在该仿真平台上进行了实验，取得了满意的结果.关键词：3GPP2；H.264；卷积和包交织编码；有选择重传中图分类号：TN911.22文献标识码：A视频的实时传送是现代通信技术中重要的部分，视频的网络传输（包括无线、有线）已成为最主要的传输方式.视频传输具有数据量大、时延敏感性强及传输的数据差错对重现图

3、像的质量影响大等特点.这要求传输网络具有高传输带宽、高可靠性和小的传输时延等，实际上由于网络带宽的限制和无线传输时较差的信道质量都将引起传输数据的误码和丢包，从而影响重建图像质量.为减少视频在网络传输的流量，常采用MPEG-x和H.26x视频编码压缩标准对视频信号压缩处理.由于压缩编码后的视频数据结构等原因，重建图像的质量对传输差错非常敏感，由此对图像编码提出了抗差错的要求.通常图像编码采用了多种抗差错技术，如用前向纠错（forwarderrorcorrection，FEC），不等误差保护（uneCualerrorprotection，UEP），差

4、错隐藏等抗差错技术，但它们的抗差错效果有限，而且对于网络拥塞引起的传输数据丢包造成的重建图像质量下降无明显的改善.在无线传输时，常采用卷积编码和交织技术，它降低了传输的比特差错，但对传输数据丢包造成的差错没有改善.重传技术是一个提高传输可靠性的有效措施.根据TCP／IP协议，传输中发生差错或丢包时就重传，它造成了传输时延加大和网络传输效率降低，特别在进行无线传输时较差的信道质量将导致反复重传，以至于造成网络瘫痪，因此在视频实时传输时不常采用此方法.为提高视频传输可靠性，有必要将视频的信源和传输信道综合在一起研究，制定可靠的传输方案.针对视频在无线网

5、络中传输的特点，本文提出在图像编码的网络适配层采用卷积、包交织编码和有选择重传机制二种技术.卷积、包交织编码可将网络中产生的突发差错转变为统计独立的差错，以便于在接收端进行纠错.有选择重传机制，将图像数据分类为重要数据与非重要数据，在接收端检测重要数据信息的差错程度，仅当重要数据的丢包数超过一定阈值才要求发送端重发，从而减少丢包或坏包要求重传数量，改善因重传造成的时延、网络流量的剧烈增加，而非重要数据的丢失对重建图像的质量影响较小，保证了较好的图像传输质量.为验证网络适配层采用卷积、包交织编码和有选择重传机制二种技术的视频传输效果，本文构建了［1-

6、2］视频压缩标准，传输采用RTPVCEG的3GPP2网络视频传输仿真测试平台，图像压缩采用了H.264和TCP／IP二个协议.在该平台上对视频传输过程中的包丢失和比特差错对重建图像质量影响进行了评估.实验数据表明采用卷积、包交织编码和有选择重传机制二种技术的视频传输具有良好的效果.收稿日期：2006-10-19作者简介：余藜藜（1982—），女，硕士研究生；通讯联系人朱谦（1960—），男，讲师.第1期余藜藜等：基于~.264编解码的无线视频可靠传输1071~.264的抗差错技术简介高效视频压缩编码采用运动估计／运动补偿（MP／MC）技术消除视频时

7、间冗余；采用图像差值的离散余弦变换（DCT）消除空间冗余；采用量化系数的可变长编码（VLC）消除统计冗余，提高了编码效率，但由此造成压缩编码后的码流对信道差错非常敏感.当视频传输中出现了差错，特别是包含重要信息（如：I帧，运动矢量等）码流的差错不仅影响该数据的恢复，还会影响与之相关的其他数据的恢复，造成“差错扩散”.因此提高视频编码算法的抗差错能力是保证视频传输鲁棒性的一个重要手段.传统的抗差错技术大致有：差错检测［3-4］、差错隐藏算法［5］、信源与信道的抗差错算法［6］和编解码器交互式算法［7］等，其目的在于减少由于传输差错而丢失的数据量，或者

8、降低差错造成传输图像损害的视觉感受.~.264视频压缩标准是基于块的混合编码，它的基本算法是通过帧间预测和运动补偿来消除时