基于RTP的H.264视频传输技术的研究

论文摘要

20世纪90年代中后期,Internet迅速发展起来,它日益成为人们通信、娱乐、交流、工作的重要信息。随着Internet的普及,个人计算机处理能力的提高,以及视频压缩技术的发展,人们对网络视频服务,譬如视频电话,视频会议,远程教学等实时视频业务的需求不断增长。作为新一代的视频编码标准H.264/AVC,从理念上把视频编码和传输分开,形成两个层次:视频编码层（VCL,Video Coding Layer）和网络提取层（NAL,NetworkAbstraction Layer）。VCL提供高质量的视频压缩;NAL则对具体的网络传输环境把压缩好的数据进行传输封装,提供了良好的网络适应性。由IETF制定的RTP/RTCP实时传输和控制协议标准,引入了时间戳和QoS反馈控制机制,能很好的用来来传输实时视频。因此,基于H.264视频网络实时传输的研究无论是在应用领域还是在科研领域都具有非常重要的意义。本文首先对H.264视频编码标准以及新技术做了学习及研究,对RTP/RTCP协议进行了详细分析,并研究了RTP的打包规则以及RTCP的反馈控制机制。提出了基于H.264视频的实时传输方案以及适合于H.264视频传输的载荷格式和封装策略。在上面的理论学习研究以及实现的基础上,提出了完整的C/S架构的基于RTP/RTCP的H.264视频传输方案。此方案中,在服务器端和客户端分别进行了功能模块设计。服务器端:RTP封装模块主要是对H.264码流进行打包封装;RTCP分析模块负责产生和发送RTCP包并分析接收到的RTCP包;QoS反馈控制模块则根据RR报文反馈信息动态的对发送速率进行调整;发送缓冲模块则设置端口发送RTP、RTCP包。客户端:RTP模块对接收到的RTP包进行解析判断;RTCP模块根据SR报文统计关键信息,产生并发送RR包。然后,在VC++6.0下用Socket编程,完成基于RTP/UDP/IP的H.264视频传输,并在局域网内运行较好。最后,本文对目前常用的网络传输过程中的拥塞算法进行了研究,在此基础上提出一种新的拥塞控制算法。文中设定丢包率阈值λ1和λ2,根据λ1和λ2设置了三种网络状态,然后通过RR报文中丢包率信息对网络状态进行评估,及时反栏衿鞫?最后服务器端根据网络状况自适应调节发送速率。数据表明此算法在运行中能很好的适应网络带宽变化,减少了丢包率,提高视频质量。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 视频编码技术的发展
• 1.3 视频传输协议的选取
• 1.4 论文的主要研究内容及结构安排
• 第二章 H.264视频编码标准
• 2.1 H264视频编码标准简介
• 2.2 H.264的分层技术和档次介绍
• 2.2.1 H.264的分层结构
• 2.2.2 H.264的档次及其应用
• 2.3 H.264视频编码层VCL
• 2.3.1 编码器
• 2.3.2 运动估计和补偿
• 2.3.3 整数变换与量化
• 2.3.4 熵编码
• 2.4 网络提取层 NAL
• 2.4.1 NAL单元结构
• 2.4.2 NAL单元的传输和存储
• 2.5 H.264编码的应用领域及发展前景
• 第三章 实时传输协议及 QOS研究
• 3.1 几种多媒体传输协议
• 3.1.1 实时流协议RTSP
• 3.1.2 资源预留协议RSVP
• 3.1.3 会话初始化协议SIP
• 3.1.4 会话描述协议SDP
• 3.2 实时传输协议的研究
• 3.2.1 RTP协议的研究
• 3.2.2 RTCP协议的研究
• 3.3 实时传输中QoS机制
• 3.3.1 拥塞控制重要性
• 3.3.2 拥塞控制策略
• 第四章 H.264视频的RTP封装及传输实现
• 4.1 基于 RTP/UDP/IP的H.264视频传输结构设计
• 4.2 H.264视频流的RTP封装策略
• 4.3 RTP载荷封装设计
• 4.3.1 NAL单元单一打包
• 4.3.2 NAL单元的分割
• 4.3.3 NAL单元的重组
• 4.3.4 RTP包的封装流程设计
• 4.4 RTP/RTCP包的封装实现
• 4.4.1 RTP包封装设计
• 4.4.2 RTCP包的封装设计
• 第五章 H.264视频传输系统的设计
• 5.1 服务器端的设计
• 5.2 客户端的设计
• 5.3 拥塞控制设计及算法实现
• 5.3.1 丢包率的计算
• 5.3.2 网络状态评估
• 5.3.3 算法改进
• 5.4 实验结果及分析
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 未来工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表