可伸缩视频编码技术研究

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1、可伸缩视频编码中时间维分级编码技术的研究学号：091307100姓名：研究生指导教师：博士第一章绪论研究背景及意义伴随着因特网和多媒体通信技术的飞速发展，单纯的的文本和图像信息已经不能满足人们的需要，取而代之的是将数据、文字、声音、音乐、动画、视频、图像等融合于一体，并通过计算机进行数字化处理、传输与显示多种媒体信息技术来实现。由于网络服务器中的视频媒体信息越来越丰富，因此促进了视频流传输技术的应用。同时伴随着移动通信和无线网络的迅猛发展，如3G、WIMAX、LTE（长期演进，即3.9G无线通信标准）、4G等新的技术应用之后，无线网络为视频应用和信息的交互提供了新的场景和可能。通过

2、这些应用，人们可以使用移动设备直接浏览最新视频，查询和检索资料，拨打可视电话，甚至进行远程的视频会议等等。总之，随着多媒体通信技术的发展，视频应用的领域越来越广泛。然而?Internet是一个异构性网络，对于视频服务而言，它体现在网络中通信网络的异构性和接收方的异构性。由于各子网的网络资源（如处理能力、传输带宽、存储能力等）分布不均匀，以及服务器的传输吞吐量、延时、丢包率等各不相同，从而造成了通讯子网的异构性。而接收方的异构性则体现在用户不同的使用偏好，以及接收和播放设备的不同的分辨率和处理器的能力上。网络终端的异构性造成了视频形式的多样性。因此用户可能通过高速的以太网（Ether

3、net）5WIMAX、LTE等服务的接入，也可能通过中等速度的调制解调器获取视频（如个域网，WIFI）,还有一些用户通过低速的无线网络（如3G,EDGE,GPRS）进行视频传输。这些众多因素导致用户通过不同的网络所能得到的带宽不尽相同，甚至同一个用户所能得到的带宽也因时而变（它可能会受到多径衰落和快衰落等影响）。因此恒定速率的视频流难以在带宽波动比较大的网络环境下进行高效传输，网络终端视频的重构质量也就受到了一些影响。网络的异构性、信道带宽的波动和信道的误码等因素的存在，使得原来面向存储的压缩算法已经很难满足实时传输的要求。因此可伸缩视频编码方案成为了人们关注的焦点，并且占有越来越

4、重要地位。其核心问题之一就是如何让视频编码器提供既有高压缩率，又有良好的容错性和可伸缩性的视频码流,以适应不同的网络环境和用户终端的需求，如图1-1所示。目前，解决这一问题的较好方法就是可伸缩视频编码(ScalableVideoCoding,SVC)。信道异构性终端异构性图1-1视频传输的异构性可伸缩视频编码(ScalableVideoCoding,SVC)技术就是首先把视频信号编码成分层的形式，即一个基本层和多个增强层。当带宽不足时，只对基本层的码流进行传输和解码，因此这时解码的视频质量不高；当传输带宽变大和信噪比提高时，就可以对增强层的码流来进行传输和解码，以此来提高视频的解码

5、质量。显然，可伸缩视频编码主要体现在码率的控制上。而视频数据的分层编码和选择性传输是实现可伸缩的主要手段。所谓分层编码，就是在时间、空间、质量或者频率上进行分层,即一个基本层和多个增强层。其中基本层的数据可以解码恢复出视频的基本内容。尽管此时的视频图像可能帧率较低、分辨率较低、质量较低，但是这却是一种很实用的和有效的方案，因为当信道带宽受限或信道环境复杂时，低帧率传输可以保证解码端能够接收到可以观看的视频图像。当信道带宽足够或信道SNR（信噪比）较大时，我们可以一次传输多个增强层数据流，以此来提高帧率、分辨率、视频质量。对于增强层，我们知道，它是由多层编码组成的，我们可以通过改变其

6、层的多少，来改善传输的视频的质量。对于原来的视频编码标准，一次编码后视频码流就固定了，无法适应终端的异构性；而可伸缩视频编码则有效的解决了编码标准输出码流的不灵活性，一次编码，可以适应多种不同信道和终端，如图1-2。其码流具有良好的适应性、鲁棒性及容错性，并可以根据不同的网络和用户的需求在任意点截断。1・2国内外的研究现状可伸缩视频编码由于可以解决视频应用中面向传输的这一难题，引起了国内外众多学者的研究与探讨。现有的可伸缩视频编码方案一般认为有以下两种：第一种是在可伸缩视频编码标准的基础上，实现分级码流的可伸缩。如图1・3所示的时间维可伸缩性视频编码方案；另外一种是基于三维小波变换

7、的可伸缩视频编码方案，如图「4所示。图1-4基丁三维小波变换的nJ伸缩视频编码1.3论文章节安排本文共分为五章，具体安排如下：第一章为全文的总述，大致介绍了可伸缩视频编码的研究背景及其意义以及对国内外的研究现状分析。第二章主要讲述了时间维可伸缩编码方案以及两种主流的编码技术，即运动补偿时域滤波和等级B帧预测。然后对这两种技术进行了详细的说明，并给出了编码技术的框图。第三章主要讲述了MCTF（运动补偿时域滤波）的算法设计以及程序的实现，最后通过C语言编写实现了小波的五级