MPEG-2视频的差错掩盖技术的研究

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1、1.当卜国31S-t-届多媒体技术学月乙会isLit文条.MPEG-2视频的差错掩盖技术的研究es杨群星肖自美郑伟国徐宏明’中山大学电子系，广州510275es‘广州通信学院，广州51000摘要:本文讨论了MPEG-2视频传lm过程中出现错误(误码、信元丢夫子)时在解码器端进行差错掩盖eslErorConcealmen曰的技术，提出了一种基于宏块的强制重同步方法和对丢夫区域进行空间内插与运动补偿的新方法.实验证明，上述方法可以有效地提高差错掩盖后视频的主客观质量.es关键词:MPEG一2强制重同步运动补4s`e1、概述

2、随着数字视

3、频压缩技术标准的出现，数字视频的通信与存贮应用日益广泛.压缩视频在有限带宽的通信信道中传输，不可避免地会发生信号丢失或差错，如误码、数据组或洁元丢

4、失等这些信号丢失或差错对压缩视频的影响比无压缩的视频信号要严重得多MPEG-2是通用的数字音视频编码标准{’1，研究MPEG-2视频的差错掩盖技术有重要现

5、实意义.MPEG-2视频序列由多个GOP组成，每个GOP都以一个帧内编码的I图象开始，后面是一些时域预测帧间编码的P或B图象.每个图象由若干条带(slice)组成.在MPEG-2

6、测试模型中、一个条带通常代表一整行宏块(16行).宏

7、块〔16“16象素)则由亮度块Y与88象素色度块‘U、V)组成.在MPEG-2视频码流中，每一序列、GOP、图象以及条带前均有start-code和header信息而在每一宏块及象素块前则没有因此，MPEG-2视频码

8、流中最小的重同步点是放置在条带的头信息中，当部分或全部比特串丢失时，会导致从这-丢失点直到下一重同步点的所有信息丢失，从而当前帧在解码复原后图象质量会严重下降，

9、同时。当该帧是【或P帧时，同一GOP中的后继图象帧也会由于时域上的差错扩散而质量下降.差错掩盖技术可在对整个视频序列进行解码后进行，或是对经差错掩盖后仍不

10、理想的图

11、象进行一些后处理工作以达到改善图象质量的目的Iz,;1为了提高传统差错掩盖技术的效率，我们利用差错检1则的信息，在一个区域丢失后且没有达到下一个重同步点或下一个丢失区域以前，马上对那些无差错的比特进行解码.这种强制重同步的方法可以通过对变长码进行解码直至找到匹配码字的宏块为止.由于MPEG-2对DC系数和宏块地址进行差分编码(DPCM)，为了获得进行差分编码的数据，如DC系数以及宏块的位置信息，本文提出厂一种算法，这种算法利用了上一个条带的数据来进行DC预测值的估计和宏块地址的确定，由于对于编码序列中的第一帧没有时域信息

12、可利用，是最难进行差错掩盖的.针对第-个I帧的处理本文提出了一种混合的差错掩盖方法这种方法是进行基于宏块的强制重同

13、步、并利用丢失宏块的相邻上下方的宏块的空间信息来进行差错掩盖.而对于图象序列中其池的图象帧则采用运动补偿的方法，利用了相邻的复原图象的相关时域信息来进行差错掩恙L2、差错检测趋错检测的目的是勺了迅速发现数据中的错误并提示解码器进行差错掩盖，并丢掉错i吴L全m絮七届乡AWW效术学习‘会气又于全舀忆j卜64-一一一一一-的数据MPEG-:'系统标准中规定了传输码流(TransportStream)的格式，MPEG-2视领

14、数据和其他的数据被封装成188字节的数据包进行传输!’].对于传输码流中的每一个数据包、4字节的头信息、中有I比特用于指示差错检测.另夕卜利用ATM进行MPEG-2视频传输时.ATM论坛定义r每个视频信元的净荷中有4个字节用于记录序号和纠检错的因此接1丈和解码器可利用这些信息进行差错检测.此外，解码器可对收到的码字进行检查、发现无法匹k的码字时则指示出错，价有时误码会使原来码字成为另一码宇而使解码器无法察觉.I'l此前两个方法较为可行且保险3、基于宏块的强制重同步法3.1对无差错的宏块进行强制重同步MPEG-2测试模型中的条带结构

15、对干高效的差错掩盖不利事实上在信号错误发生时.通常MPEG-2所定义的重147步要求解码器在一幅图象帧中当前条带后(即每隔16行)才寻找startcode信息.这会造成水平方向上相邻宏块的丢失而且、如果连续的条带遭到损坏或者被跳过的错误区域中包含条带头信息、则在垂直方向上也会造成相邻宏块的丢is当某j.失宏块的相邻宏块也丢大时、差错掩盖技术效果不佳因为此时没有运动向量可仆时域a_动补偿.也没有相邻的象素可进行空间内插.为了解决这个问题，本文提出了蕃于宏块G"31A;重同11的方法在这种方法t1,当条带中出现数据丢失或错误时.可以通

16、过对寻找粉u>:,块数据的VLC码字来恢复条带巾那些没有出错的宏幼当某一定块的比特被检测为无错叼、解码器马r对此宋块进行解码，从第一个比特开始直到检测到一个无双阴码宇这意味着重同步并没有在正确的位置进行)，或是到所有的比特都成功地解码‘下一个sta