高清视频压缩编码数据流复用关键技术研究

摘要

本文研究适用于高清视频压缩编码数据流传输系统的多码流复用关键技术。针对现有高清视频码流复用技术面临的难点问题与需求挑战，重点研究两类复用技术：多路高清视频压缩编码TS（Transport Stream）数据流的可靠复用技术，以及高清视频压缩编码TS数据流与IP（Internet protocol）数据流的双向复用技术。
　　首先，本文简要介绍了高清/超高清视频技术发展应用的研究背景与意义，总结了国内外主流视频压缩编码技术的演进历程、应用现状以及发展趋势；针对高清视频码流复用技术所面临的瓶颈问题，包括：更高效率的频谱利用、更大容量的视频传送、更多种类的业务提供以及更强的可靠性传输，分析了拟采用的技术原理策略。
　　其次，概括阐述了现有多节目码流复用方法及其实现策略流程，并基于复用效率、复用速率及复用算法复杂度3项评价标准，对其综合性能进行优劣性分析；据此，针对现有方案存在的自适应性与灵活性有限、信息类型兼容性较差、资源利用率偏低、信息可靠性难以保障等缺陷，提出一种可靠的新型多码流复用新方案，给出了详细的流程构架、处理步骤以及系统实施中各关键模块的说明与分析。特别是，针对因可变时延所导致的节目参考时钟（Program Reference Clock，PCR）抖动问题，通过对偏移量累积、算法复杂度方面的优化改进，提出了一种抑制PCR抖动的简便修正方法。
　　最后，从高清视频TS码流与IP数据流双向复用的原理策略出发，深入剖析了现有 IP复用方法的技术思路，并总结其缺点不足；继而针对性地提出一种新型的双向高效复用方法，能够实现TS与IP数据格式之间快速转换。该方法针对IP地址利用率较低与封装开销较大等问题，采取基于视频节目序号的 IP地址扩展复用、封装协议头部冗余字段削减等优化措施，以节省IP地址空间并提高传输容量效率；而在IP数据流向高清视频TS码流复用时，则针对码流转换效率较低、操作繁琐且实现复杂度较高等问题，通过改进现有TS包结构的4字节头部字段，实现IP数据的向传输码流的直接映射以降低封装开销，并借助Matlab软件进行实验仿真。
　　此外，本文还针对上述两项关键技术，均基于FPGA（Field Programmable Gate Array）硬件平台进行了系统实现与仿真测试，结果表明复用性能符合设计标准。

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第一章 绪论

1.1 论文研究背景与意义

1.2 高清视频压缩编码技术发展与演进

1.3 本文创新点与篇章结构

第二章 高清视频压缩编码数据流复用理论基础

2.1 数字视频压缩编码技术简介

2.2 压缩视频TS码流帧结构

2.3 节目参考时钟PCR

2.4 拟解决的复用技术难点问题

2.5 本章小结

第三章 多路高清视频压缩编码数据流复用关键技术

3.1 现有复用方法技术

3.2 本文提出的可靠且多样化码流复用新方法

3.3 新方案关键技术支撑

3.4 仿真测试验证与性能分析

3.5 本章小结

第四章 高清视频压缩编码数据流与IP数据流复用

4.1 TS与IP复用原理及技术解析

4.2 现有TS over IP方法

4.3 本文提出的TS与IP双向复用新方法

4.4 新方法仿真分析

4.5 复用系统硬件平台实现调试

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文工作总结

5.2 进一步研究展望

参考文献

致谢

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