视频通信中码率控制技术的研究

论文摘要

在多媒体通信中,压缩视频流需要在带宽不断变化的网络上传输。为了充分利用所提供的网络资源,并保证用户获得最佳的感觉质量,在视频通信系统中,必须要引入某种流控机制。本文在国家863 重大项目—“数字音视频编码、传输、测试与应用示范系统”（No.2002AA119010）和数字音视频编解码技术工作组（AVS 工作组）的资助下,对各音视频编码标准特别是当前国际上的最新编码标准H.264/AVC Part10 中的码率控制技术进行了深入讨论。本文的主要工作是研究出较H.264 标准草案性能更优的码率控制技术。虽然H.264 标准草案提出一系列高效的视频编解码方法,但并没有很好地研究码率控制,它将量化参数同时用于码率控制算法和率失真优化,导致了蛋鸡悖论,从而对H.264 标准草案的码率控制算法实现提出了很高的难度。本文就是针对H.264 标准草案中的两个优秀的码率控制提案JVT-G012 和JVT-F086,提出了两种新型码率预测模型和相应的码率控制方案:一种帧级码率控制方案和一种宏块级码率控制方案。实验证明,这两种算法在（1）码率控制的精度（平均码率与目标码率的接近程度）; （2）输出码率的平稳性（码率偏移较小）; （3） 图像质量变化的剧烈程度; （4）算法健壮性（适应用几乎所有标准测试序列）等四个方面都要优于JVT-G012 和JVT-F086 算法。此外,本文还介绍了国际视频会议标准H.323 以及符合该标准的OpenH323 视频会议系统。OpenH323 作为一种标准的视频会议系统,适用于学校、政府、培训机构及大型企业进行较大规模的远程教学和远程视频会议。随着H.264 编码标准的逐步推广应用,其更高的编码效率和网络容错性,将大大提高OpenH323 视频会议系统的性能。同时,本文还结合码率控制技术对OpenH323 进行了改进开发和研究:通过对视频终端的开发,确保了画面的显示效果同时也基本上避免了网络拥塞现象的产生; 通过对多点控制单元OpenMCU 的开发,增加了系统最大视频显示数目; 通过对网守OpenGK 的开发,增加了系统纪录的信息量。实验证明,改进工作对OpenH323 视频会议系统的性能有着较为明显的改善。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 视频编码的国际标准研究现状及发展趋势
• 1.3 视频编码码率控制技术
• 1.4 论文选题和主要工作
• 2 视频编码码率控制技术
• 2.1 引言
• 2.2 视频编码码率控制技术
• 2.3 视频编码标准中的码率控制技术
• 2.4 本章小结
• 3 基于H.264 的码率控制策略
• 3.1 JVT-G012 速率控制算法
• 3.2 JVT-F086 速率控制算法
• 3.3 新型码率控制策略
• 3.4 本章小结
• 4 H.323 视频会议系统中H.264 的实现
• 4.1 引言
• 4.2 H.323 视频会议系统概述
• 4.3 H.323 视频会议系统的H.264 实现
• 4.4 本章小结
• 5 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表论文