异构网络下可伸缩视频传输系统的研究与实现

摘要

随着多媒体技术和网络通信技术的迅猛发展，视频信号作为多媒体的重要组成部分已经广泛应用于社会生产和人们生活的诸多领域，如流媒体、视频点播、视频电话、视频会议、高清电视、视频监控等。与此同时，伴随着智能设备和移动设备的普及，网络接入终端趋于多样化，也对视频压缩和传输技术提出新的挑战。
　　为了使人们能够在各种终端设备上以有线或无线方式获得高质量的视频服务，可伸缩视频编码技术应运而生。可伸缩视频编码可以在一个较宽的码率范围内以较低的计算复杂度提供时间、空间、质量分级的视频服务，具有良好的容错能力及鲁棒性，可以满足复杂异构网络环境下的视频传输要求。本论文针对目前复杂异构网络环境下存在的网络丢包、终端设备多样化等问题，研究并构建了面向异构网络的可伸缩视频编码传输系统。本论文的主要工作包括：
　　1.为了更好的保护异构网络下可伸缩视频编码的基本层信息，提出了面向异构网络的多描述视频编码算法。标准的可伸缩视频编码，包括一个基本层和多个增强层。其中，基本层的信息尤为重要，如果基本层信息丢失将严重影响到最终的视频解码质量。因此，为了更好的解决网络丢包问题，本文研究了面向异构网络的多描述编码算法，该算法可以应用到后续可伸缩视频编码的方案中，能够更好的保护可伸缩视频编码的基本层信息，从而有效提高了包丢失环境下，可伸缩视频编码的鲁棒性。
　　2.提出了一种可伸缩视频实时编码方案，实现了实时视频采集传输及视频点播。虽然可伸缩视频编码提供了相应的开源软件JSVM，但是其编解码速度较慢，很难满足视频传输的实时性需求，因此，无法在网络拥塞较为严重的异构网络直接应用。为此，本文提出了可伸缩视频实时编码方案，该方案以空域可伸缩视频编码算法为基础，通过设计合理的视频流打包及解包格式，实现了实时视频采集传输及视频点播方案。实验结果表明，在一定的丢包率下，该方案仍能保持较好的视频重建质量及传输的实时性。
　　3.以上述方案为基础，构建了面向异构网络的可伸缩视频编码系统。该系统考虑到不同设备终端的运行环境，分别针对Windows环境和Android环境设计并实现了相应的可伸缩视频编解码器，并设计了相关的用户界面，从而增强了其实用价值。