h.264可伸縮視頻編碼碼率控制算法研究及其應(yīng)用

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1、分類號密級注1UDC學(xué)位論文H.264可伸縮視頻編碼碼率控制算法研究及其應(yīng)用（題名和副題名）楊金（作者姓名）指導(dǎo)教師姓名孫世新教授博導(dǎo)電子科技大學(xué)成都（職務(wù)、職稱、學(xué)位、單位名稱及地址）申請專業(yè)學(xué)位級別博士專業(yè)名稱計算機(jī)軟件與理論論文提交日期2011.09.11論文答辯日期2011.12.06學(xué)位授予單位和日期電子科技大學(xué)答辯委員會主席朱清新評閱人朱清新、章毅、郭平、楊國武、劉宴兵2011年12月06日注1：注明《國際十進(jìn)分類法UDC》的類號。萬方數(shù)據(jù)H.264ScalableVideoCodingRat

2、eControlAlgorithmResearchandApplicationMajor:ComputerSoftwareandTheoryAdvisor:Prof.SunShixinAuthor:YangJinII萬方數(shù)據(jù)獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均

3、已在論文中作了明確的說明并表示謝意。簽名：日期：年月日論文使用授權(quán)本學(xué)位論文作者完全了解電子科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)電子科技大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）簽名：導(dǎo)師簽名：日期：年月日萬方數(shù)據(jù)摘要摘要隨著視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展，最新的H.264可伸縮視頻編碼技術(shù)（H.264/SVC）提供了在時間、

4、空間和信噪比不同級別上的可伸縮性。H264/SVC使用了分層的結(jié)構(gòu)，每個SVC視頻比特流由一個基本層和一個或多個增強(qiáng)層組成。每個增強(qiáng)層要么提高視頻（空間或時間）分辨率要么提升視頻序列的質(zhì)量，所以SVC數(shù)據(jù)流的比特流可以適應(yīng)于不同的傳輸環(huán)境、不同的視頻應(yīng)用，以及不同的網(wǎng)絡(luò)要求。與此同時，隨著多媒體數(shù)據(jù)的使用顯著增長，作為在無線通信中最重要的突破之一，多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)通過在發(fā)射和接收端設(shè)置多個天線來增大無線信道的吞吐量，可以提供更高的數(shù)據(jù)吞吐量和更低的網(wǎng)絡(luò)延遲。由于分層的H.264/SVC視頻流從

5、本質(zhì)上適合在MIMO信道上并行傳輸，SVC與MIMO技術(shù)的自然結(jié)合能顯著提高無線視頻應(yīng)用的整體性能。當(dāng)壓縮視頻用于無線網(wǎng)絡(luò)傳輸時，過高的碼率輸出會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞和視頻數(shù)據(jù)包的丟失，同時過度減少輸出比特率則可能導(dǎo)致不必要的質(zhì)量退化和可用網(wǎng)絡(luò)帶寬的浪費(fèi)。碼率控制算法（RC）必須根據(jù)可用的網(wǎng)絡(luò)帶寬控制視頻編碼器輸出的比特率，同時獲得最佳的視覺質(zhì)量并保持緩沖區(qū)充盈度在一個可接受的范圍之內(nèi)。因此，碼率控制算法在視頻壓縮和傳輸中都起著重要的作用。為了實(shí)現(xiàn)H.264/SVC視頻編碼技術(shù)與MIMO無線系統(tǒng)的有效結(jié)合，本文全

6、面系統(tǒng)地研究了H.264/SVC可伸縮視頻編碼碼率控制算法，以及H.264/SVC-MIMO系統(tǒng)的聯(lián)合控制算法，設(shè)計和實(shí)現(xiàn)了一個高效的實(shí)時無線視頻壓縮傳輸系統(tǒng)。本文的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下：(1)分析了H.264/SVC可伸縮視頻技術(shù)的基本原理以及現(xiàn)有的各種碼率控制算法的優(yōu)缺點(diǎn)。(2)首先提出了H.264可伸縮視頻編碼的初始幀QP計算方法。該方法相對于現(xiàn)有的方法提供了更為精確的初始QP值估計。(3)進(jìn)一步提出了H.264可伸縮視頻編碼的基于增量的碼率控制算法，相對于H.264/SVC參考軟件JSVM中使用的

7、碼率控制算法，本文中的算法不僅實(shí)現(xiàn)了基本層的碼率控制，而且實(shí)現(xiàn)了時間、空間和質(zhì)量增強(qiáng)層的碼率控制，并提供了更為精確的輸出編碼比特率和更好的編碼質(zhì)量。(4)在基于增量的H.264/SVC碼率控制算法的基礎(chǔ)上，對Inter幀碼率控制進(jìn)I萬方數(shù)據(jù)摘要行了進(jìn)一步研究，提出了自適應(yīng)的Inter幀層間碼率控制算法。降低了視頻中的畫面突然劇烈改變對碼率控制算法的影響，提高了控制的精確性。(5)為了實(shí)現(xiàn)H.264/SVC與MIMO無線通信系統(tǒng)的結(jié)合，提出了H.264可伸縮視頻流的抽取和重組算法，該算法可以將不同的可伸縮層

8、分別抽取出來成為獨(dú)立的數(shù)據(jù)流，通過MIMO無線傳輸系統(tǒng)的不同子信道上進(jìn)行傳輸，并在接受端重組為可解碼的數(shù)據(jù)流。(6)最終將H.264可伸縮視頻編碼的碼率控制算法與MIMO無線傳輸系統(tǒng)相結(jié)合，通過將MIMO信道狀態(tài)的預(yù)測及時反饋給編碼器進(jìn)行源-信道聯(lián)合碼率控制，實(shí)現(xiàn)了H.264/SVC數(shù)據(jù)流在MIMO無線系統(tǒng)上高效穩(wěn)定的傳輸。關(guān)鍵詞：H.264，可伸縮視頻編碼技術(shù)（SVC），碼率控制算法，數(shù)據(jù)流抽取及重組，MIMO無線網(wǎng)絡(luò)II萬