VBR视频流量建模

论文摘要

可变码率（VBR）视频已经成为当今宽带网络的主要业务流之一，它可以更加充分地利用带宽并提供更高的影像质量，现在广泛用于电影点播、视频监控和视频会议等领域。本文主要研究了VBR数字视频业务（特别是MPEG-4编码标准数字视频业务）的建模方法。VBR视频的数据率会在一个相当宽的区间内波动，对网络带来瞬间的压力，这种突发性对于网络和应用程序的设计提出了新的挑战。流媒体服务程序必须能够合理的为VBR视频业务分配资源，达到既保证服务质量又减少资源浪费，还要对VBR视频进行流量控制。这些问题的解决，依赖于对于VBR视频业务的正确建模和分析。研究发现，VBR视频业务具有很强的短时相关性和长时相关性，传统时间序列分析工具可以描述序列中的短时相关性；而描述长时相关性需要引入自相似的概念。本文系统、科学地总结了VBR数字视频业务的统计特性，详细介绍了Hurst参数的计算方法。为了方便各种业务模型在工程上的直接应用，还归纳、总结了现有的几类典型VBR数字视频业务的详细建模方法，并分析讨论了其优缺点及适用范围。基于Markov过程的模型可用于理论分析，自回归（AR）模型和变换扩展采样（TES）模型可用于模拟产生数字视频源业务流。AR模型具有简洁的数学表达公式，其模型参数的求解也相对比较简单，因此得到广泛应用。在前人研究的基础上，本文提出了一种小波模型，详细讨论了该模型的参数估计算法和仿真序列的生成方法，并以MPEG-4编码标准的Star WarsⅥ数字视频业务数据进行仿真验证。该模型能够比现有的其它模型更好地模拟MPEG-4编码标准实际数据序列的概率分布及自相关特性。此外，它还具有形式简单，计算分析方便等优点。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 序
• 1 引言
• 1.1 VBR视频业务建模的研究现况
• 1.2 本论文的主要内容及结构安排
• 2 MPEG简介
• 2.1 视频压缩的重要性和可能性
• 2.2 视频压缩分类
• 2.3 压缩编码的国际标准
• 2.3.1 MPEG-1简介
• 2.3.2 MPEG-2简介
• 2.3.3 MPEG-4简介
• 2.4 VBR视频业务的统计特性分析
• 2.4.1 视频流的自相似性
• 2.4.2 H参数估计
• 3 MPEG视频流建模
• 3.1 VBR流量建模的相关模型
• 3.2 小波变换理论基础
• 3.2.1 小波概念
• 3.2.2 小波分析
• 3.2.3 哈尔小波函数
• 3.3 VBR视频流量的小波建模
• j和D_j的概率密度函数近似'>3.3.1 I帧A_j和D_j的概率密度函数近似
• j和D_j的合成序列'>3.3.2 I帧A_j和D_j的合成序列
• 3.3.3 重建I帧
• 3.3.4 P和B帧建模
• 4 模型精确度分析
• 4.1 自相关函数（ACF）
• 4.2 QQ图（Quantile-Quantile）
• 4.3 方差图
• 5 结论
• 参考文献
• 附录A
• 索引
• 作者简历
• 学位论文数据集