x264框架下基于参考帧选择的容错视频编码算法研究与实现

摘要

近年来，网络技术与第四代移动通信技术(4G)的迅猛崛起极大推动了视频通信业务的普及。因为原始视频所包含信息量巨大，直接进行传输会给通信网络造成沉重的负担。所以必须对原始视频进行有效地压缩以去除其中的冗余数据，这就是视频编码技术。现今主流的视频编码标准H.264/AVC因其压缩效率高，网络传输性好等优点，被广泛应用于各类视频通信业务中。但由于编码过程中沿用了帧内帧间预测编码和变长熵编码等技术，使得编码后的码流对于传输错误极度敏感。倘若传输过程中发生误码或丢包，将会导致差错在时、空域上快速蔓延和扩散，严重影响重建视频图像的质量。为提高压缩码流的抗差错性能，容错视频编码技术（差错控制技术）成为了广大国内外学者的研究热点。
　　本文在实验室前期成果的基础上对核心参考帧选择算法CRPS(Core Reference Fra-me Selection)展开了进一步地研究。首先在x264和FFmpeg上实现CRPS算法并验证它的容错性能，然后借鉴层次化编码结构的理论进一步优化CRPS算法。本文的主要研究工作如下:
　　(1)对开源编码器x264和开源解码器FFmpeg进行H.264的编码流程和解码流程分析，并结合相应的码流传输模块将CRPS算法从JM测试模型移植到x264与FFmpeg框架上。
　　(2)为了消除CRPS算法带来的码率增涨，本文参考HEVC(High EfficiencyVideoCoding)中采用的层次化B帧编码结构进一步对CRPS算法进行优化，得到了CRPS和CKRPS(Core-Key RPS)的层次化编码结构。通过层次化的思想将码率进行更加合理的分配，使得优化后的CRPS和CKRPS层次化编码结构既能极大降低编码器的输出码率，又能显著增强码流的抗差错性能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文的研究内容及章节安排

第2章 H．264／AVC及容错视频编码技术

2．1 H．264／AVC标准简介

2．2 H．264／AVC开源编解码项目

2．2．1 x264开源项目分析

2．2．2 FFmpeg开源项目分析

2．3 容错视频编码技术

2．3．1 前向容错技术

2．3．2 后向容错技术

2．3．3 交互式容错技术

2．4 FFmpeg采用的容错技术

2．5 本章小结

第3章 CRPS算法的研究与实现

3．1 码流传输模块

3．1．1 RTP协议

3．1．2 码流传输模块

3．2 CRPS算法分析

3．2．1 RPS算法

3．2．2 CRPS算法

3．3 CRPS算法的实现

3．3．1 前期准备工作

3．3．2 CRPS算法的实现

3．4 实验分析

3．4．1 CRPS算法的抗差错性能分析

3．4．2 CRPS算法的码率分析

3．5 本章小结

第4章 结合CRPS的x264码率控制

4．1 x264码率控制简介

4．2 结合CRPS的x264码率控制

4．2．1 层次化B帧编码结构介绍

4．2．2 结合CRPS的码率控制算法

4．3 QP偏移量的选取

4．4 实验分析

4．4．1 无丢包情况下的率控实验

4．4．2 丢包情况下的抗差错实验

4．5 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果