面向移动流媒体的动态多码率转码技术研究

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近年来,随着移动通信技术的不断发展,网络接入速度的飞速提升,移动终端的越趋智能化,以及数字压缩技术的日益优化,移动终端已从简单的通信、联络工具,发展为一个多媒体智能平台。与此同时,传统的彩信、图铃下载等增值业务已无法满足用户的需求。移动流媒体的出现将改变这种状况,它能为用户提供包括移动视频点播、移动视频聊天、移动视频监控等服务。移动流媒体是移动通信和流媒体传输的结合,它通过移动网络在移动终端上采用流媒体技术进行数据传输。然而,移动终端的多样性,无线网络的波动性以及移动终端的处理能力有限这些因素制约了移动流媒体的发展,需要研究相应的技术来解决这些问题。码率变换的转码可以根据终端的处理能力以及网络带宽的条件,提供最合适的视频流,因此是解决上述问题的关键技术。要变换码率,最直接的方法是采用级联式码率变换转码器,它将解码后的视频流按目标码率进行重新编码,从而能得到最佳的图像质量,但是完整的解码和编码过程具有极高的计算复杂度;另一种方法是采用开环式码率变换转码器,它通过解码到DCT域来重新量化系数,该方法形式简单、运算量小,但因丢失高频信息,解码图像质量损伤在图组内累加,从而加重了漂移现象。因此码率变换算法的研究目的在于从计算复杂度和图像质量的权衡中找到一个最佳的平衡点。另外,考虑到移动终端的多样性,需要为不同的终端生成不同码率的码流,而现有的转码器需要预先为每个目标码流进行一次转码,工作量大且灵活性差。因此,我们有必要为移动流媒体平台设计一个全新的转码器。针对移动流媒体的特点,提出了全新的码率变换技术:动态多码率转码技术。其核心思想是采用基于MV信息的闭环式FGS转码器生成一个可以单独解码的基本层码流和一个可以在任何位置截断的增强层码流,从而提供灵活的目标码率。采用该技术的最大收益是服务端只需进行一次转码即可满足多种目标码率的需求。同时,针对无线网络波动大的特点,给出了网络自适应的动态转码决策的算法,通过RTCP包的反馈信息对网络状况进行诊断,从而对码率进行动态地调整。此外,还对FGS转码器的解码端进行了优化,大幅提高了解码性能。实验结果表明,该动态多码率转码技术转码速度快,转码后的图像质量高,并可根据网络状况灵活提供多种码率,完全符合移动流媒体转码的需求。最后,采用上述的动态多码率转码技术,实现了一个完整的移动流媒体平台。
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