视频流的分组传输技术报告
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音频-视频服务总结●多媒体信息的特征:存在时延和时延抖动,设置缓存,降低时延抖动,不免增加时延●多媒体的信息量往往很大●在传输多媒体数据时,对时延和时延抖动均有较高的要求●边传输边播放●传统的互联网本身是非等时的●设置适当大小的缓存●流式存储音频/视频:边下载边播放●元文件:指明其他文件的一些重要信息●“存储”:不是实时产生的,而是已经录制好的,通常存储在光盘或硬盘中●整个下载过程会花费很长的时间●需要使用单独的应用程序来播放这种音频节目,称为媒体播放器(流式服务器)●媒体播放器的主要功能:管理用户界面,解压缩,消除时延抖动和处理传输带来的差错●流式实况音频/视频:边录制边发送●这种方式的广播是通过互联网来传送的●一对多的通信●边录制边发送●交互式音频/视频:实时交互式通信●IP电话网关(公用电话网与IP网络的接口设备):作用:电话信令转换;语音编码的转换●IP电话的通话质量由两个因素决定●通话双方端到端的时延和时延抖动●欢迎分组的丢失率●这两个因素都是不确定的,而是取决于当时网络上的通信量,因此,一个用户使用IP电话的通话质量取决于当时其他许多用户的行为●IP电话端到端时延是由以下几个因素造成的●话音信号进行模数转换要产生时延●已经数字化的话音比特流要积累到一定的数量,才能装配成一个话音分组,这也会产生实验●话音分组的发送需要时间,此时间等于话音长度与通信线路的数据率之比●话音分组在互联网中经过许多路由器存储转发时延●话音分组到达接收端,在缓存中暂存所引起的时延●将话音分组还原成模拟话音信号的模数转换,也要产生一定的时延●话音信号在通信线路上的传播时延●由终端设备的硬件和操作系统产生的接入时延●IP电话应用协议●信令协议●H.323●已有电路交换网,增加IP电话功能●不是一个单独的协议,而是一组协议●系统和构件的描述,呼叫模型的描述,呼叫信令过程控制,报文复用,话音编解码器,视觉编解码器以及数据协议等●四个构件●H.323终端,网关,网匣,多点控制单元MCU●会话发起协议SIP●地址十分灵活●可以是电话号码、电子邮件地址、IP地址等●建立会话、通信、终止会话●基于报文的协议●只涉及IP电话所需的信令和有关服务质量的问题●构件●用户代理(包括用户代理客户和用户代理服务器)●网络服务器(包括代理服务器和重定向服务器)●使用文本方式的客户服务器协议●传送协议●RTP实时运输协议●为实时应用提供端到端的运输,但不提供服务质量保证●RTCP实施运输控制协议●功能●服务质量的监视与反馈●多播组中成员的标志●媒体间的同步●RTCP并不对音频/视频分组进行封装●五类分组●发送端报告分组SR:周期性向所有接收端用多播方式进行报告●接收端报告分组RR:接收端周期性的向所有的点多播方式进行报告●源点描述分组SDES:给出会话参与者描述●结束分组BYE:关闭一个数据流●特定应用分组APP:使应用程序能够定义新的分组●这两个协议配套使用不可分割●实时运输协议RTP●为实时应用提供端到端的运输,但不提供服务质量保证●不对媒体数据做任何处理,只向应用层提供一些附加信息,让应用层知道如何处理●运行过程●多媒体数据块压缩编码●送给RTP封装成为RTP分组●装入运输层的UDP用户数据报,交给IP层●序号、时间戳●序号:发现丢失,重新按序排列●时间戳:反应第一个字节的采样时刻,按时间还原数据块,消除时延抖动,音频同步●实时流式协议RTSP又称为“互联网录像机遥控协议”●概述●客户服务器方式,应用层的多媒体播放控制协议,UDP●用来使用户播放从互联网下载的实时数据能够进行控制●本身并不传输数据,是使媒体播放器能够控制多媒体流的传送●RTSP控制分组既可以在TCP上传送,也可以在UDP上传送●HTTP是无状态的,而RTSP是有状态的协议●记录客户机所处的状态:初始化状态,播放状态或暂停状态●不规定音频/视频流在媒体播放器中应如何缓存●功能●服务质量的检测与反馈●媒体间的同步●多播组中成员的标志●服务质量QoS●四种机制:分类,管制,调度,呼叫接纳●调度机制●默认先进先出FIFO●缺点:不能区分时间敏感分组和一般数据分组●按优先级排队●使优先级高的分组优先得到服务●缺点:高级优先级队列中总是有分组时,低级优先级队列中的分组就长期得不到服务●公平排队FQ●对每种类别的分组流设置一个队列,然后轮流使每一个队列一次只能发送一个分组●缺点:长分组得到的服务时间长,而短分组就比较吃亏,并且公平排队并没有区分分组的优先级●加权公平排队WFQ●分组到达后就进行分类,然后送交与其类别相应的队列,根据各类别的优先级不同,每种队列分配到的服务时间也不同●管制机制●平均速度●网络需要控制一个数据流的平均速率,这里的平均速率是指一定的时间间隔内通过的分组数●峰值速度●限制了数据流在非常短的时间间隔内的流量,需要指明时间间隔是多少。
视频传输原理视频传输是指将视频信号从一个地方传输到另一个地方的过程。
视频传输原理涉及到信号的采集、编码、传输和解码等多个环节,是实现视频通信的基础。
本文将从视频信号的采集、编码、传输和解码等方面进行介绍,帮助读者深入了解视频传输的原理。
首先,视频信号的采集是视频传输的第一步。
视频信号可以通过摄像头、摄像机等设备进行采集,将现实世界中的图像转换成电信号。
采集到的视频信号经过模拟/数字转换器转换成数字信号,以便后续的数字处理和传输。
接下来是视频信号的编码。
在视频编码过程中,视频信号会经过压缩处理,以减小数据量,提高传输效率。
常见的视频编码标准包括MPEG-2、MPEG-4、H.264等。
这些编码标准通过采用不同的压缩算法,实现对视频信号的高效压缩,从而减小数据量,保证视频传输的流畅性和清晰度。
然后是视频信号的传输。
视频信号的传输可以通过有线或无线方式进行。
有线传输主要包括光纤传输和同轴电缆传输,无线传输则包括无线局域网、蓝牙、红外线等方式。
在传输过程中,视频信号会经过调制处理,将数字信号转换成适合传输的模拟信号或数字信号,以便在传输过程中保持信号的稳定性和可靠性。
最后是视频信号的解码。
接收端会对传输过来的视频信号进行解码处理,将压缩的视频信号还原成原始的视频数据。
解码过程中需要使用与编码相对应的解码算法,以确保视频信号的质量和清晰度。
解码后的视频信号可以通过显示器、投影仪等设备进行显示,让用户观看到高质量的视频画面。
综上所述,视频传输原理涉及到视频信号的采集、编码、传输和解码等多个环节。
通过对这些环节的深入了解,可以更好地理解视频传输的工作原理,为视频通信技术的发展和应用提供理论支持。
希望本文能够帮助读者对视频传输原理有更深入的认识。
H.264 HP 与H.264 MP 有什么区别H.264 有四种画质级别,分别是BP、EP、MP、HP,想要说明H.264 HP 与H.264 MP 的区别就要讲到H.264 的技术发展了H.264 视频编码技术在视频采集、后期制作等网络视频服务领域的应用,在有限的带宽资源下进一步提高图像质量。
H.264 有四种画质级别,分别是BP、EP、MP、HP,想要说明H.264 HP 与H.264 MP 的区别就要讲到H.264 的技术发展了H.264/AVC 是由ITU-TVCEG 与ISO/IECMPEG 组成的联合专家行动组JVT 共同制定并于2003 年 5 月发布的视频编解码标准,在ITU-T 体系内被称为H.264,在ISO/IEC 体系内被称为MPEG4part10-AVC,所以通常被称为H.264/AVC 或简称H.264。
H.264 视频编码国际标准的技术发展H.264 是由ITU-T 的VCEG视频编码专家组和ISO/IEC 的MPEG活动图像编码专家组联合组建的联合视频组JVT:joint video team提出的一个新的数字视频编码标准,它既是ITU-T 的H.264,又是ISO/IEC 的MPEG-4 的第10 部分。
H.264 标准从1998 年 1 月份开始草案征集,1999 年9 月,完成第一个草案,2001 年5月制定了其测试模式TML-8,2002 年 6 月的JVT 第 5 次会议通过了H.264 的FCD 板。
到2003 年7 月,整套H.264 ISO/IEC 14496-10规范定稿。
2005 年 1 月,MPEG 组织正式发布了H.264 验证报告,从各个方面论证了H.264 的可用性以及各种工具集的效果,从标准的角度,印证H.264 的成熟性。
从标准制定到颁布,H.264 一直是ITU、MPEG、DVD、DVB、3GPP 等工业化组织共同推进的视频编码国际标准。
分组交换技术的特点介绍分组交换技术是计算机网络中广泛使用的一种数据传输方式。
它将数据分成一系列的数据包(或分组),并通过网络传输。
与传统的电路交换技术相比,分组交换具有许多独特的特点和优势。
在接下来的文章中,我将详细介绍分组交换技术的特点。
1.共享资源:分组交换网络中的资源(包括带宽、路由器和链路)是共享的。
当数据传输时,网络资源被动态分配给传输数据的各个分组。
这使得多个用户能够同时使用网络,并共享可用带宽,提高了网络的利用率。
2.灵活性与可扩展性:分组交换技术具有很高的灵活性和可扩展性。
网络可以根据实际需求动态地分配资源,适应不同的应用需求和流量模式。
这使得网络能够以更高效的方式管理网络资源,并满足不断增长的用户需求。
3.高效的资源利用:由于网络资源是根据需求进行分配的,分组交换网络能够更好地利用可用资源。
相比之下,电路交换网络需要为每个通信会话预留一条专用的通信路径,这样会造成资源浪费。
而分组交换网络可以将多个会话的分组混合传输,提高资源利用率。
4.实时性:对于需要实时传输的应用,如实时视频和语音通话,分组交换技术具有较低的传输延迟。
由于数据分成较小的分组进行传输,并根据网络状况进行动态路由,分组交换网络能够更快地传输数据,并在较短的时间内到达目的地。
5.错误检测和恢复:在分组交换网络中,每个数据包都包含差错检测和纠正码,这样接收方可以检测到传输中的输错,并且在可能的情况下进行纠正。
这提供了较高的数据传输可靠性,并且能够适应网络中的数据丢失和错误。
6.灵活的路由:分组交换网络使用动态路由算法来确定传输分组的最佳路径。
根据网络拓扑、路由器的负载情况和流量要求,路由器可以根据实际情况进行路由选择。
这使得分组交换网络具有很好的适应性和容错性,并能够在网络中出现故障时继续运行。
7.多样化的应用支撑:分组交换技术可以支持多种类型的应用,包括文字、图像、音频和视频等多媒体数据传输。
无论是小文件的传输还是大规模的视频流,分组交换网络都能够满足高带宽和低延迟的要求,并提供稳定的传输质量。
计算机网络技术分组交换在现代通信领域,计算机网络技术扮演着至关重要的角色。
其中,分组交换技术是网络通信中的核心机制之一,它极大地提高了数据传输的效率和灵活性。
本文将详细探讨分组交换技术的原理、特点以及在计算机网络中的应用。
分组交换技术的原理分组交换是一种数据传输方式,它将数据分割成小的数据包,称为“分组”,并通过网络发送。
每个分组都包含必要的信息,如源地址、目的地址和序列号,以确保数据能够正确地到达目的地并被重新组装。
分组交换的特点1. 存储转发:分组交换网络中的节点设备(如路由器)在接收到分组后,会暂时存储该分组,并根据其目的地址选择最佳路径进行转发。
2. 动态路由选择:网络中的路由选择是动态的,根据当前的网络状态和流量情况来选择最优路径。
3. 无连接服务:分组交换不建立固定的通信路径,每个分组独立选择路由,因此称为无连接服务。
4. 可靠性:分组交换网络通过确认机制和重传机制来确保数据的可靠传输。
5. 灵活性:由于分组可以独立选择路由,因此分组交换网络能够灵活应对网络拥塞和故障。
分组交换网络的组成1. 节点:网络中的节点设备负责存储、转发分组。
2. 链路:节点之间的连接,可以是物理链路,也可以是虚拟链路。
3. 传输介质:数据传输的媒介,如光纤、铜缆、无线电波等。
分组交换技术的应用1. 互联网:互联网是分组交换技术最广泛的应用之一,它允许全球范围内的计算机系统进行通信。
2. 虚拟私人网络(VPN):VPN利用分组交换技术在公共网络中创建安全的通信隧道。
3. 多媒体通信:视频会议、在线游戏等多媒体应用通常使用分组交换技术来传输数据。
4. 云计算:云计算服务提供商使用分组交换技术来优化数据中心之间的数据传输。
分组交换技术的挑战1. 拥塞控制:在高流量情况下,如何有效控制网络拥塞是一个挑战。
2. 安全性:由于分组交换网络的开放性,数据安全和隐私保护是重要的考虑因素。
3. 服务质量(QoS):在多用户环境中,如何保证不同应用的服务质量也是一个技术难题。
分组交换技术分组交换技术是一种用于分组数据传输的技术,是一种分组交换网络通信技术。
它是基于以太网技术,实现分组数据通信的网络技术。
它结合了以太网络和分组交换网络,实现了有效的数据传输服务。
分组交换技术可以将数据流分组,在分组技术上,在给定的最大分组大小和最小发送防护时间的限制下,实现高效和可靠的数据传输。
它具有容错性,可以及时检测和纠正网络传输的数据错误。
分组交换技术的总体结构由三部分组成:物理信道层、数据链路层和网络层。
物理信道层的功能是提供物理连接,包括有线和无线连接,它使用信号传输介质传输数据;数据链路层的功能是通过地址编码来实现分组传输,它使用以太网等技术实现对数据分组的封装和解封装;网络层的功能由路由器实现,它使用路由算法来路由数据,根据网络状态实现最优路由。
分组交换技术有许多应用,是今天网络功能连接的重要基础。
在网络领域,它有广泛的应用,如网络的音频和视频传输、多终点多播通信、自动交换数据等。
根据不同的应用场景,它也可以用于实现网络虚拟化、负载均衡、安全策略等服务。
同时,由于网络发展越来越快,它也可以用来实现网络软件定义计算和网络机器学习等新技术的实现。
分组交换技术的应用非常广泛,它不仅可以实现网络的物理层和数据链路层服务,而且还可以应用于网络的高层服务。
由于它的低延时、高速度的特点,它可以实现高效的网络通信。
同时,它的容错性也可以保证网络中数据的安全传输,避免通信中出现数据错误。
分组交换技术是一种重要的通信技术,它是网络领域中用于实现分组数据传输的重要技术。
它不仅可以实现高效的网络通信,而且它的容错性也可以保证网络传输的安全性。
目前,分组交换技术已被广泛应用于许多不同的领域,成为今天网络技术发展中不可缺少的重要技术。
ts码流结构分析TS(Transport Stream)是一种常用的音视频码流传输格式,用于在数字广播系统和互联网传输中对音视频数据进行分组和传输。
TS码流结构分析指的是对TS码流的组成部分进行分析,了解各部分的作用和关系。
以下是对TS码流结构的详细分析。
TS码流由多个188字节的包(Packet)组成,每个包都包含了一部分音视频数据。
一个TS包由4个字节的同步字节(Sync Byte)开头,用于标识包的开始。
接下来的4位为传输误码纠正(Error Correction)信息,用于保证传输数据的完整性和准确性。
再接下来的1位为负荷优先级(Payload Unit Start Indicator),用于标识包中是否包含了新的数据单元。
然后是13位的PID(Packet Identifier),用于标识包中所包含的数据单元的类型。
接下来的2位为传输加密(Transport Scrambling Control),用于指定包中数据的加密方式。
再接下来的2位为控制报文(Adaptation Field Control),用于指定包中的控制信息是否存在。
最后的184字节为有效数据(Payload),用于传输音视频数据。
每个TS包中的PID用于标识包中所包含的数据单元的类型,常见的PID值有0x0000(PAT:Program Association Table)、0x0001(CAT:Conditional Access Table)、0x0010(NIT:Network Information Table)、0x0011(SDT:Service Description Table)等。
PAT表包含了整个TS流的所有节目以及对应的PMT(Program Map Table)的PID值。
CAT表用于传递整个TS流中的加密和访问控制信息。
NIT表用于传递整个TS流中的网络信息,包括网络ID和传输参数。
SDT表用于传递整个TS流中的节目信息,包括节目名称和节目号码。
青海民族大学毕业论文(设计)论文题目:PTN(分组传输网)组网应用学生姓名:学号:指导教师:职称:院系:物理与电子信息工程学院专业班级:通信工程(1)班二○一二年三月三十日摘要随着新型业务的大量涌现和网络规模的飞速膨胀,通信行业的融合趋势表现的益加突出。
移动网络架构从2G到3G后续向4G演进,移动网络在向IP化,宽带化发展的过程中对传输网提出了更高的要求。
SDH/MSTP虽然具备高可靠性,高稳定性,易于管理等特点,但3G和全业务运营的来临,使得SDH/MSTP存在承载IP分组业务时效率较低、配置复杂,并且灵活性和扩展性差的弊端难以满足现实需求。
而传输网需要灵活,高效和低成本的分组传送平台来实现全业务统一承载和网络融合,所以分组传输网(PTN)技术应用而生。
PTN分组传送网络(Packet Transport Network, PTN)不但保持了传统SDH(Synchronous Digital Hierarch,同步数字体系)传送网的优点,还增加了适应数据业务的特性,如分组交换、统计复用、采用面向连接的标签交换等。
这些特征使得PTN具有很强的传送能力,能够很好地适用于不同业务的需求,从而成为了全球炙手可热的话题。
目前PTN处于标准化状态,各厂家已推出相应PTN设备,各大运营商也开始产品测试,甚至开始建立PTN网络。
为此,我们紧跟时代潮流,本论文系统全面介绍PTN关键技术,应用场景,网络定位和部署策略等。
最后,论文根据西宁市联通网络现状以及移动,宽带,大客户三大业务网络的承载需求,分析西宁联通城域网目前面临的压力,进而论述PTN技术在西宁市本地传输网建设的必要性和构建西宁市联通城域网组网方案。
关键词:分组传送网,城域传送网,PTN T-MPLS, IP ,SDHAbstractAbstract: With a large number of new business emerging and the rapid expansion of the scale of the network, the fusion of the communication industry trend of performance: add outstanding. Mobile network architecture from 2 G to 3 G follow-up to the evolution of 4 G, mobile network in to the IP, broadband in the process of development, the transmission to put forward higher request. SDH/MSTP though a high reliability, high stability, easy to management features, but 3 G and all the business operation to come, make SDH/MSTP bearing IP packet when existing business low efficiency, complex configuration, and flexibility and expansibility difference is difficult to meet the disadvantages of the practical needs. Transmission and need to be flexible, efficient and low cost the grouping of platform to realize the transfer business unified carrying and network integration, so packet transmission network (PTN) technology application and life.PTN Packet transmission Network (Packet Transport Network, PTN) not only keep the traditional SDH (Synchronous Digital Hierarch, Synchronous Digital system) transmission Network advantages, but also increased the data to the nature of the business, such as Packet switching, multiplexing, using connection-oriented label switching, etc. These characteristics make PTN has the very strong transmit ability, can is applicable to different business needs, to become the global hot topic.At present in the state PTN standardization, each manufacturer has launched the corresponding PTN equipment, each big operators also began to product testing, and even began to establish PTN network. For this, we follow the trend of The Times, this paper introduced comprehensively PTN key technology system, application scenarios, network positioning and deployment strategy, and so on. Finally, based on the current situation of xining city unicom network and mobile, broadband, big customers three business network load demand, analysis of xining unicom intracity networks are currently facing pressure, and then discusses PTN technology in xining local transmission network construction necessity and the construction of xining unicom intracity networks network scheme.Key words: Packet transmission network metropolitan area transport nets PTN T-MPLS IP SDH目录绪论 (1)1分组传送网(PTN)概述 (3)1.1 PTN技术简介 (3)1.2 PTN技术的原理 (3)1.3 PTN技术特点与形态 (3)1.4 PTN与SDH区别 (4)1.5 PTN的体系构架和网络功能平面 (4)1.6 PTN关键技术 (5)1.6.1 OAM技术 (5)1.6.2 PTN网络的生存性技术 (6)1.6.3 PTN网络的全业务提供技术 (6)2 PTN网络层次定位与网络应用场景分析 (7)2.1 PTN网络层次定位 (7)2.2 基于对城域网网络应用场景分析 (7)2.3 PTN网络的组建及组网模式 (11)2.3.1 PTN的组网模式 (11)2.3.2 PTN的组网结构 (11)2.3.3 PTN组网方案 (12)2.4 PTN发展现状 (14)3 西宁联通3G城域网PTN组网应用 (15)3.1西宁联通3G城域网PTN网建背景 (15)3.1.1 3G城域网对分组业务的需求 (15)3.1.2 西宁联通3G城域网现状及架构 (16)3.2西宁联通城域网PTN网络架构 (16)3.3西宁联通城域PTN建设策略与方案 (17)3.3.1建设策略 (17)3.3.2网络定位 (18)3.3.3西宁市城域网拓扑图设计 (18)3.3.4建设方案 (19)3.3.5网络管理方案 (21)3.3.6新建PTN传输网建设规模 (22)4 结论 (23)参考文献 (24)附录 (25)致谢 (26)绪论PTN技术产生背景经过多年的建设和优化,以SDH/MSTP技术为基础的中国移动城域传送网已经较好地满足了基于TDM的语音业务和少量数据业务的传送需求,但3G和全业务运营的来临,使基于I P的数据业务成为城域网传送的主体。
第章分组传送网第章分组传送网分组传送网是一种广泛应用于计算机网络中的数据传输技术,它通过将数据分成较小的数据包(也称为分组)进行传输,并在目的地重新组装这些分组以还原原始数据。
本文将介绍分组传送网的原理、特点以及在实际应用中的重要性。
一、分组传送网的原理分组传送网的原理基于数据包交换技术,它将数据分成较小的数据包进行传输。
在发送端,数据被分成多个数据包,并在每个数据包中添加一些控制信息,例如源IP地址、目标IP地址、序列号等。
这些数据包独立地通过网络传输到目的地。
在接收端,这些数据包按照序列号重新组装,以还原原始数据。
二、分组传送网的特点1. 高效性:分组传送网能够将网络带宽合理地利用起来,实现高效的数据传输。
由于数据被分成较小的数据包,每个数据包可以独立地通过网络传输,并不需要建立持久的连接。
这样,即使网络中某个节点出现故障或拥塞,也不会对整个网络的传输效率产生太大影响。
2. 灵活性:分组传送网能够适应不同类型的应用需求。
由于数据被分成较小的数据包进行传输,可以根据不同的应用需求对数据包进行优先级排序。
例如,对于实时性要求较高的音视频传输,可以将这些数据包设置为高优先级,以确保其及时传输。
3. 可靠性:尽管分组传送网中的数据包是独立传输的,但通过使用一些可靠性保证机制,例如序列号、确认应答等,可以确保数据在传输过程中的正确性和完整性。
这样,即使在传输过程中发生了一些数据包丢失或错误,接收端仍然能够通过这些机制进行纠错,确保数据的可靠性。
4. 扩展性:分组传送网能够方便地进行扩展,以适应不断增长的网络规模和带宽需求。
通过增加网络中的路由器、交换机等设备,可以有效地提高网络的容量和吞吐量。
三、分组传送网的实际应用分组传送网是现代计算机网络中的核心技术之一,广泛应用于互联网、局域网等场景中。
1. 互联网:互联网是由全球各地的计算机网络组成的大规模分组传送网。
通过互联网,人们可以方便地进行信息交流、资源共享等活动。
视频流的分组传输技术报告在传统的通信系统中,连续的媒体信息(模拟或者数字的语音和电视信号)是通过电路交换的网络传输的,数据则通过分组交换的网路传输。
而在当前的通信系统中,分组交换的网络,特别是IP网,将在多媒体通信中占据主导的地位。
以语音数据分组传输为基础的IP电话已经得到越来越广泛的应用,视频分组传输的应用也在不断的发展中。
1、视频分组传输中的关键技术视频分组传输中首先遇到的问题就是视频编码率,其有两种方式,一种是变比特编码,一种是恒定比特编码。
编码器所产生的码流数据率一般是变化的,为了适应恒定速率信道的要求,在编码器和信道之间需要设置一个缓存器,并且应考虑缓冲区大小,保证不空不溢。
当数据过分剧烈变化时要跳帧。
这样就形成了恒定码率编码器(CBR)。
同理,变速率编码器,则不需要缓冲区,当数据超出容限时,根据网络情况改变编码中参数调整压缩比,这样的优点是不用缓冲,减少延时。
VBR与CBR的编码算法除了在速度控制部分以为,都是一样的。
在CBR编码中,重建图像的信噪比是随着图像活动性的变化而变化的,而在VBR中则是恒定的。
从速率-失真函数的角度表示出CBR和VBR编码的不同之处在于CBR编码中,由于速率保持为固定值,失真随着图像特性的变化在一定范围内变化;而在VBR编码中,由于失真固定,速率则随着图像的活动性的变化而在一定的范围内变化。
在使用相同的编码算法和让CBR恒定速率等于VBR编码的平均速率时,CBR编码的重建图像的平均信噪比要低于VBR重建图像的信噪比,而且重建图像质量的主观评价也较差。
另一方面,若当CBR和VBR 编码给出相似的重建图像质量时,VBR编码给出较低的平均码率和较少的数据总量。
这些表明,VBR编码无论对于视频数据的传输,还是存储都具有优越性。
此外,在分组网络中,VBR编码的码流可以获得更高的统计复用增益。
在VBR编码器中省去了用于速率平滑的缓存器,从而降低了编码的延时,也就降低了端到端的传输延时,这对于实时多媒体应用是有利的。
在视频分组传输的研究中,QoS保障技术是十分重要的。
QoS保障不只是涉及传输网络的问题,而且是一个端到端的问题。
完整的QoS保障机制应该包括QoS规范和QoS机制两大部分。
QoS规范申明应用所需要的服务质量,而如何在运行过程中达到所要求的质量则由QoS机制来完成。
QoS协商就是QoS预制机制中重要部分。
在通信建立时,处理要将用户提出的QoS参数映射到系统的各个层次之外,通信路径上的各个部分之间还需要对QoS参数惊醒协商,以达到各自的资源都允许接受统一的QoS参数值。
协商一般是双方的,可分为呼叫者和被呼叫者之间和服务用户和服务提供者之间的两种协议,分别被称为对等型协商和层间协商。
协商方式有7种,分别为双向对等,双向层间,单向协商(接受,不接受)、混合协商、三方协商、限定目标三方协商、寻求契约值的三方协商。
图1双向对等协商图2 三方协商此外,如果在通信过程中,由于某种原因使QoS下降,而且通过QoS维护机制也无法将其调整到所要求的水平,则向用户发出一个指示,让用户选择是通过重新协商转到较低的服务级别等级上,还是自适应地转到系统当前的QoS上继续通信。
这种在通信过程中QoS动态地变更称为QoS缩放。
实现QoS缩放的方法主要有:(1)重新协商。
重新协商意味着从端到端的系统的各部分都需要进行资源的再分配。
当发送端提出重新协商的要求之后,发送端的资源管理器必须首先检查本地可利用的资源是否满足要求,例如用户要求图像帧率从30帧/秒降低到10帧/秒时,则必须看本地的编码器是否可以提供10帧/秒的输出,然后通过有关的资源管理协议检查网络资源的情况,并根据要求进行网络资源预留和分配。
如果重新协商是由接收端提出的,接收端153IP网络视频会议的QoS技术工程硕士学位论文资源管理器检查并预留本地资源,然后通过资源管理协议通知发送者,执行上述与由发动者启动时相同的过程。
最后通知接收端改变本地的资源配置。
在许多的媒体应用中,发送端需要向具有不同的QoS要求的多个用户提供同一种服务,此时,如何有效地向这些用户提供不同质量的视频码流是十分重要的问题。
首先,由于视频在一个异构的网络环境中,即某部分子网的速度高,某部分子网的速度低。
发送端很可能同时向两个接入速率不同的终端传送同一节目,这种情况下,服务器必须提供多种质量的视频流才能满足用户的要求。
除了网络条件不同之外,造成接收端QoS要求不同的原因还有终端处理能力和显示能力的不同,以及应用的需求不同和愿意承担的通信费用不同等。
提供多种质量的视频流的一种解决方法是对视频序列进行可伸缩性编码。
可伸缩性编码有三种基本类型:时域可伸缩性,空域可伸缩性和SNR 可伸缩性。
其中SNR 可伸缩性又称为质量可伸缩性,因为视频质量通常用峰值信噪比(PSNR)来衡量。
这三种可伸缩性分别对应了视频的帧率、分辨率、PSNR 等几个基本参数,它们都能在基本层外提供一个或几个增强层,实现初步的可伸缩性。
其中空域可伸缩性是通过为视频中每帧图像都提供多个分辨率表示来实现。
其做法是先对原始视频中的每帧图像进行下采样得到低分辨率图像,编码得到空域基本层码流;然后编码原始图像和低分辨率图像上采样恢复图像的差值信息,生成空域增强层码流。
空域可伸缩性主要是应用于接收端设备显示屏幕分辨率不同的情况下。
作为一个视频流服务器,其发送视频信息的目标可能是不同种类的设备,可能是WLAN 中的一台台式机或一部能接收视频的手机。
对每种设备都单独编码显然是非常浪费资源也不合理,所以由视频流服务器提供统一的具有可伸缩性的视频码流顺理成章的成为此问题的解决方案。
图3 分层编码系统图4 空间分辨率不同的图像图5 空间域可伸缩性编码原理方框图视频在传输的过程中,往往会碰到同步的问题。
影响多媒体同步的因素包括时延抖动、时钟偏差、数据丢失和网络条件变化等。
收、发时钟之间如果存在固定的时间偏差是不会对多媒体同步造成破坏的。
如果二者之间存在频率偏差,则会产生媒体播放不连续的现象。
一个多媒体系统所能容忍的收发时钟频率偏差由具体应用而定。
在收发时钟频率偏差不能忽略的情况下,可以设计一个合适的起始时刻偏移量和缓存器容量,以避免出现数据尚未到达或者缓存溢出的情况。
同时,缓存器的存在能够减少延时抖动所造成的不良影响。
在需要收发时钟频率精确同步的时候,锁相是一种通常采用的方法,它能够消除收发时钟之间的频率偏差和频率漂移。
锁相的基本过程是将发送端时钟频率与接收端本地时钟频率在相位比较器中进行相位比较,两端时钟频率的偏差将反映为相位之差;相位比较器的输出参量经环路滤波器滤除高频分量以后,控制VCO的振荡频率,使之与输入频率相等。
锁相环路可以是模拟的,也可以是数字的,数字锁相环路简称为D-PLL。
在分组传输中,接收端可能获得发送时钟信息的途径有两个:(1)包的到达频率;(2)包头携带率到达缓存器,而以接收时钟速率被取出,那么缓存器的充满程度就反映了收、发时钟的频率差异。
但是其他原因,如网络传输的延时抖动和包丢失等也会影响缓存器的充满程度,从而干扰锁相环的工作。
比较好的获得发送时钟信息的途径是检测时间戳。
基于时间戳的锁相环路如图所示:图6 基于时间戳的时钟同步时间戳检测模块检测所接收的数据包中的PCR,然后计算PCR与本地时钟计数值之间的差值,如果收发时钟频率没有偏差,该差值为一常数;如果有偏差,该差值经滤波后控制本地时钟频率,使本地时钟达到与发送端时钟频率的一致。
传输层的差错控制由于是在通信子网对差错控制的基础上的最后一道差错控制措施,面对的出错率相对较低。
特别是随着传输介质普遍采用抗干扰能力比较强的光纤以后,这种出错几率大幅下降,传输的可靠性明显提高。
所以传输层的差错控制编码一般采用比较简单的算法。
在传输层协议数据单元(TPDU)内留有专门的校验和字段,用于存放校验码。
传输层的差错控制技术分为一般通用的错误处理技术,它们在原理上并不依赖于所传送的数据的具体特征,因而这些技术可以应用于视频数据的分组传输。
主要包括:自动重传技术,一种基于反馈的差错控制。
在这种机制中,当接收端通过校验比特检测到数据段中有错误时,则请求重新发送该数据段。
ARQ是物理层和数据链路层经常采用的差错控制方法。
循环冗余码是一种广泛应用的检测码。
前向纠错码是基于特定数学的一个技术分支。
发送端在要传送的数据中加入一定的冗余数据生成特定的码;接收端收到这些码后,通过译码不但能够自动检测错误,而且能够纠正错误,这种码称为前向纠错码。
数据交错,是提高FEC纠正突发错误能力的一种方法。
除了以上的的通用技术以外,针对视频编码的特点,在编码层还存在一些专门的差错防护和补偿措施。
首先,压缩编码旨在消除信号中的冗余,但是冗余信息的减少将导致误码或者包丢失对图像质量的损伤增大。
因此,在传输条件不理想的情况下,可以在进行压缩编码时有意识地保留一些冗余信息,以降低已编码流对差错的敏感性。
这类压缩编码方式称为鲁棒编码,或者抗误码编码。
针对预测编码提出的抗误编码措施有:泄露预测,帧内编码刷新和区域受限的帧间预测;而针对变长编码提出的抗误码熵编码和可逆变长编码。
此外,编码单元的划分,以及对重要信息的冗余插入、分类和保护,这些措施也可以提高码流抵御错误的鲁棒性。
泄漏预测的方法就是增加一个预测因子对差分预测编码进行弱化,使差错扩散下降,减少影响面。
泄露因子的大小则根据所期望的差错衰减速度和编码效率之间的这种考虑来确定。
帧内编码刷新则是增加I帧(减少P、B帧)或p帧用帧内编码,使误差影响得到限制。
帧内编码刷新是阻止差错在时间上传播的基本手段。
如何选择刷新宏块的数量和它们的位置,以获得差错的鲁棒性和无差错情况下视频质量的最佳折中,是帧内编码刷新中主要考虑的问题。
之前提到的,FEC和数据交错只能在一定程度上纠正传输错误;无限制的自动重传虽然可以保证数据传输的可靠性,但是在实时性要求较高的多媒体应用中又不宜采用,因此,接收端接收到的码流仍存在错误。
所谓错误掩盖,就是在解码端采取一定措施部分的恢复被传输错误所破坏的图像,使其对人的视觉的影响减至最小。
在进行错误掩盖之前必须首先进行错误的检测和定位。
解码层错误检测和定位的主要依据是码流语法的合法性和语义的合理性。
在空域内进行错误掩盖最简单的方法是利用周围正确接收的宏块内插出丢失的块来。
另一种就是利用周围正确接收块的亮度和色度均值(或者中值)来代替丢失的块。
这可以直接在像素域内进行计算,也可以利用周围块DCT域的直流分量(或加上低频分量)的均值(或者中值)作为丢失块的对应DCT系数值来实现。
利用视频序列在时间上的相关性是进行错误掩盖的另一个途径。
假设图像受损宏块的运动矢量没有丢失、只丢失了纹理(运动补偿后的残差)部分,这种情况通常在编码端采用数据分割和不均衡保护的情况下发送,此时简单的将MV指向的前帧参考块补贴到受损宏块的位置上即可。