联合拥塞控制与H.264容错编码的视频传输研究

摘要

在现有各类视频压缩技术下，随着压缩比的不断提高，视频序列在时间域和空间域上的相关性也将随之变大。因此，一旦在传输过程中发生错误，受损码流造成的图像质量损伤往往会在空间及时间范围内产生传播效应，导致最终重建质量的急剧下降。有鉴于此，各类对抗传输错误的容错算法得到了广泛与深入的研究。 本文即提出了一个结合容错编码、信道保护、分包策略、拥塞控制、差错掩盖等模块的端对端视频传输框架，以期通过各模块间的协调合作，在开销与收益间取得平衡。 在容错编码模块中，本文提出了一种结合灵活宏块次序与前向纠错算法的非均匀保护策略。该算法通过保护图像中依棋盘方式排列的一组宏块来改善在丢包环境中接收端的最终重建质量。由于其以较大概率保证了丢失宏块周围宏块的正确解码，因此与解码端错误掩盖算法结合，可提高重建质量。 为此，在解码端引入一种基于马尔科夫随机场的错误掩盖算法并对其进行了一定的改进。该算法能够在更为广泛的范围内利用丢失宏块周围宏块的信息，通过分析已知的方向信息并进行最终收敛的迭代运算来修正掩盖效果。实验证明，对于不同编码模式尤其是帧内编码的丢失宏块均有较好的掩盖效果。 另外，在发送前处理模块中，系统引入了改进的拥塞控制算法与分包策略。根据反馈而得的网络状况信息，可及时调整发送速率，减少因暂时拥塞而造成的大量丢包，增加解码端的可解帧数，最终改善视频序列重建质量。实验证明，改进后的拥塞控制算法在网络暂时拥塞与网络稳定状态下，均可获得更为平稳的性能。