專利名稱：一種基于Arena平臺(tái)下的無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種視頻傳輸系統(tǒng)，尤其是涉及一種能使用Arena平臺(tái)實(shí)現(xiàn)監(jiān) 控點(diǎn)到移動(dòng)終端的基于Arena平臺(tái)下的無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng)。
二背景技術(shù)：
視頻監(jiān)控系統(tǒng)是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用最多的領(lǐng)域之一。監(jiān)控系統(tǒng)主要用于對(duì) 重要區(qū)域或遠(yuǎn)程地點(diǎn)的監(jiān)視和控制，視頻監(jiān)控技術(shù)在電力系統(tǒng)、電信機(jī)房、工 廠、城市交通、水利系統(tǒng)、小區(qū)治安等領(lǐng)域正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。視頻監(jiān) 控系統(tǒng)將被監(jiān)控點(diǎn)實(shí)時(shí)采集的視頻文件及時(shí)地傳輸給監(jiān)控中心，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地報(bào) 告被監(jiān)測(cè)點(diǎn)的情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行處理。
'由于之前的視頻監(jiān)控及信息交互系統(tǒng)應(yīng)用于2G及2. 75G的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，存在 系統(tǒng)應(yīng)用不穩(wěn)定；視頻圖像傳輸速度緩慢；視頻圖像呈現(xiàn)質(zhì)量低、圖像延遲較 大；音視頻不能同步；信息查詢速度過(guò)慢等一系列問(wèn)題，這些問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重影響 到客戶的系統(tǒng)使用效果。然而，隨著3G網(wǎng)絡(luò)的推行，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的提高，面向 3G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境基于Arena平臺(tái)的視頻監(jiān)控及信息交互系統(tǒng)，強(qiáng)有力的解決了上述 問(wèn)題。
(一)Arena平臺(tái)技術(shù)
Arena平臺(tái)采用了模塊化分層的構(gòu)建技術(shù)，通過(guò)提供開放的體系架構(gòu)，并基 于該體系架構(gòu)定義了規(guī)范的開放接口模型，各軟件模塊及層可以重用，便于維護(hù)和更新，易于用戶定制，同時(shí)也滿足了未來(lái)的擴(kuò)展需求。Arena終端軟件平臺(tái) 能夠適應(yīng)多種硬件平臺(tái)，同時(shí)又能滿足專業(yè)化的定制需求，是一個(gè)具有高度可 配置、可擴(kuò)展以及良好的移植性的3G終端軟件平臺(tái)。
Arena體系架構(gòu)包括了系統(tǒng)層，業(yè)務(wù)層和應(yīng)用層，同時(shí)通過(guò)定義開放接口支 持業(yè)務(wù)能力或應(yīng)用的移植和擴(kuò)展。 一
系統(tǒng)層包括抽象操作系統(tǒng)(A0S)、驅(qū)動(dòng)(Drivers),圖形庫(kù)(GUI System), 這三者通過(guò)Abstract Layer共同構(gòu)成了 Arena平臺(tái)的屏蔽層，屏蔽了具體終端 的硬件細(xì)節(jié)差異，為平臺(tái)在不同芯片下移植打下了基礎(chǔ)。其中AOS負(fù)責(zé)完成對(duì) 操作系統(tǒng)的抽象；驅(qū)動(dòng)負(fù)責(zé)完成對(duì)外設(shè)的抽象；GUI System實(shí)現(xiàn)圖形化界面的 能力。
業(yè)務(wù)層包括業(yè)務(wù)引擎和公共模塊兩部分，這兩部分通過(guò)定義開放的接口對(duì) 上提供服務(wù)，Services Manager提供業(yè)務(wù)級(jí)的管理，如業(yè)務(wù)參數(shù)配置，業(yè)務(wù)引 擎注冊(cè)，業(yè)務(wù)引擎査詢等。
A卯Framework包括了應(yīng)用管理器，主題及情景模式，消息處理中心，MMI 運(yùn)行環(huán)境，通用服務(wù)及組件管理以及配置，國(guó)際化及輸入法，休眠等功能組成; 負(fù)責(zé)完成App的生命周期管理，比如開始，停止，切換等。
(二) H. 264視頻標(biāo)準(zhǔn)
H. 264標(biāo)準(zhǔn)壓縮系統(tǒng)由視頻編碼層(VCL )和網(wǎng)絡(luò)提取層 '(Network Abstraction Layer, NAL)兩部分組成。VCL中包括VCL編碼器與 VCL解碼器，主要功能是視頻數(shù)據(jù)壓縮編碼和解碼，它包括運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、變換編碼、 熵編碼等壓縮單元。NAL則用于為VCL提供一個(gè)與網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)的統(tǒng)一接口，它負(fù)責(zé)對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝打包后使其在網(wǎng)絡(luò)中傳送，它采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，包括 單個(gè)字節(jié)的包頭信息、多個(gè)字節(jié)的視頻數(shù)據(jù)與組幀、邏輯信道信令、定時(shí)信息、 序列結(jié)束信號(hào)等。包頭中包含存儲(chǔ)標(biāo)志和類型標(biāo)志。存儲(chǔ)標(biāo)志用于指示當(dāng)前數(shù) 據(jù)不屬于被參考的幀。類型標(biāo)志用于指示圖像數(shù)據(jù)的類型。VCL可以傳輸按當(dāng)前 的網(wǎng)絡(luò)情況調(diào)整的編碼參數(shù)。
H. 264和H. 261、H. 263 —樣，也是采用DCT變換編碼加DPCM的差分編碼， 即混合編碼結(jié)構(gòu)。同時(shí)，H.264在混合編碼的框架下引入了新的編碼方式，提高 了編碼效率，更貼近實(shí)際應(yīng)用。H.264沒(méi)有繁瑣的選項(xiàng)，而是力求簡(jiǎn)潔的"回歸 基本"，它具有比比263++更好的壓縮性能，又具有適應(yīng)多種信道的能力。H.264 的應(yīng)用目標(biāo)廣泛，可滿足各種不同速率、不同場(chǎng)合的視頻應(yīng)用，具有較好的抗 誤碼和抗丟包的處理能力。H. 264的基本系統(tǒng)無(wú)需使用版權(quán)，具有開放的性質(zhì)， 能很好地適應(yīng)IP和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的使用，這對(duì)目前因特網(wǎng)傳輸多媒體信息、移動(dòng)網(wǎng) 屮傳輸寬帶信息等都具有重要意義。盡管H.264編碼基本結(jié)構(gòu)與H.261、 H. 263 是類似的，但它在很多環(huán)節(jié)做了改進(jìn)，現(xiàn)列舉如下。 1、多種更好的運(yùn)動(dòng)估計(jì) 一是高精度估計(jì)
在H. 263中采用了半像素估計(jì)，在H. 264中則進(jìn)一步采用1/4像素甚至 ]Z8像素的運(yùn)動(dòng)估計(jì)。即真正的運(yùn)動(dòng)矢量的位移可能是以1/4甚至1/8像素為基 本單位的。顯然，運(yùn)動(dòng)矢量位移的精度越高，則幀間剩余誤差越小，傳輸碼率 越低，即壓縮比越高。在H.264中采用了6階FIR濾波器的內(nèi)插獲得l/2像素 位置的值。當(dāng)V2像素值獲得后，1/4像素值可通過(guò)線性內(nèi)插獲得，對(duì)于4:1:1 的視頻格式，亮度信號(hào)的1/4像素精度對(duì)應(yīng)于色度部分的1/8像素的運(yùn)動(dòng)矢量，因此需要對(duì)色度信號(hào)進(jìn)行1/8像素的內(nèi)插運(yùn)算。理論上，如果將運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)木?br> 度增加一倍(例如從整像素精度提高到1/2像素精度)，可有0. 5bit/Sample的 編碼增益，但實(shí)際驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)矢量精度超過(guò)1/8像素后，系統(tǒng)基本上就沒(méi) 有明顯增益了，因此，在H.264中，只采用了 1/4像素精度的運(yùn)動(dòng)矢量模式， 而不是采用1/8像素的精度。 二是多宏塊劃分模式估計(jì)
在H.264的預(yù)測(cè)模式中， 一個(gè)宏塊(MB)可劃分成7種不同模式的尺寸， 這種多模式的靈活、細(xì)微的宏塊劃分，更切合圖像中的實(shí)際運(yùn)動(dòng)物體的形狀， 于是，在每個(gè)宏塊中可包含有l(wèi)、 2、 4、 8或16個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量。 , 三是多參數(shù)幀估計(jì)
在H.264中，可采用多個(gè)參數(shù)幀的運(yùn)動(dòng)估計(jì)，即在編碼器的緩存中存有多個(gè) 剛剛編碼好的參數(shù)幀，編碼器從其中選擇一個(gè)給出更好的編碼效果的作為參數(shù) 幀，并指出是一幀被用于預(yù)測(cè)，這樣就可獲得比只用上一個(gè)剛編碼好的幀作為 預(yù)測(cè)幀的更好的編碼效果。 2、更精確的幀內(nèi)預(yù)測(cè) 在H. 264中，每個(gè)4X4塊中的每個(gè)像素都可用17個(gè)最接近先前已編碼的像素 的不同加權(quán)和來(lái)進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)。 3、統(tǒng)一的VLC
H. 264中關(guān)于熵編碼有兩種方法。
統(tǒng)一的VLC (即UVLC: Universal VLC)。 UVLC使用一個(gè)相同的碼表進(jìn)行編碼， 而解碼器很容易識(shí)別碼字的前綴，UVLC在發(fā)生比特錯(cuò)誤時(shí)能快速獲得重同步。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于Arena平臺(tái)下的無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng)，其整 個(gè)系統(tǒng)由若干個(gè)無(wú)線監(jiān)控點(diǎn)通過(guò)移動(dòng)通訊線路連接而成，監(jiān)控部分模塊化、移動(dòng) 化，數(shù)據(jù)靠加密線路和協(xié)議傳輸，系統(tǒng)加強(qiáng)了組建系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)充性，增加 了系統(tǒng)的可靠性，具有較高的性價(jià)比。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
一種基于Arena平臺(tái)下的無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)由若干個(gè) 無(wú)線監(jiān)控點(diǎn)通過(guò)移動(dòng)通訊線路連接而成，將所有監(jiān)控點(diǎn)由視頻采集器采集的信 息通過(guò)編碼服務(wù)器編碼成為可在Arena平臺(tái)傳輸?shù)臒o(wú)線信號(hào)，再通過(guò)監(jiān)控信號(hào) 轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器發(fā)送到移動(dòng)終端。
監(jiān)控點(diǎn)使用常規(guī)的監(jiān)控視頻頭或者是帶H. 264編碼芯片支持TD-SCDMA的無(wú) 線監(jiān)控采集設(shè)備進(jìn)行圖象的采集和收取，對(duì)于常規(guī)的監(jiān)控視頻頭所采集的圖象， 將傳輸至視頻釆集/編碼服務(wù)器使用H. 264的可擴(kuò)展應(yīng)用協(xié)議進(jìn)行編碼。
四

,圖1為H. 264編碼器的組成示意圖； 圖2為H. 264解碼器的組成示意圖； 圖3為一個(gè)宏塊的視頻編碼層的框圖4為剩余像條組圖樣；
圖5為棋盤型圖樣影射圖樣；
圖6為PB幀模式下的預(yù)測(cè)圖解；
圖7為B塊中前向預(yù)測(cè)和雙向預(yù)測(cè)圖。
五具體實(shí)施例方式本發(fā)明將所有監(jiān)控點(diǎn)的信息編碼成為可在Arena平臺(tái)傳輸?shù)臒o(wú)線信號(hào)，并 可以在移動(dòng)終端進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，系統(tǒng)包括支持視頻采集/編碼服務(wù)器，監(jiān)控信號(hào) 轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，移動(dòng)終端，其工作流程為
(1)初始化；
'(2)視頻圖象采集；
(3) 使用H.264的可擴(kuò)展應(yīng)用協(xié)議進(jìn)行編碼；
(4) 轉(zhuǎn)發(fā)通過(guò)無(wú)線方式(TD-SCDMA)傳輸；
(5) 支持Arena的移動(dòng)終端請(qǐng)求服務(wù)器數(shù)據(jù)；
(6) 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖處理；
(7) 使用H.264的可擴(kuò)展應(yīng)用協(xié)議進(jìn)行解碼； '(8) YUV格式的圖象輸出播放
(9X請(qǐng)求下一幀圖象數(shù)據(jù)重復(fù)步驟5到8;
采集點(diǎn)可以使用常規(guī)的監(jiān)控視頻頭或者是帶H. 264編碼芯片支持CDMA IX 的無(wú)線監(jiān)控采集設(shè)備進(jìn)行圖象的采集和收取，對(duì)于常規(guī)的監(jiān)控視頻頭所釆集的 圖象，將傳輸至視頻采集/編碼服務(wù)器使用H. 264的可擴(kuò)展應(yīng)用協(xié)議進(jìn)行編碼.
H. 264編碼器的組成如圖1所示，H. 264解碼器的組成如圖2所示。
H. 264/AVC是ITU-T VCEG和IS0/IEC MPEG共同開發(fā)的視頻處理標(biāo)準(zhǔn)，ITU-T 作為標(biāo)準(zhǔn)建議壓264， IS0/IEC作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)14496-10 (MPEG-4第10部分)高 級(jí)視頻編碼(AVC)。
MPEG-2視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)(又稱為ITU-T H.262[2])已有10年的歷史了，由 MPEG-1擴(kuò)充而來(lái)，支持隔行掃描。使用十分廣泛，幾乎用于所有的數(shù)字電視系統(tǒng)，適合標(biāo)清和高清電視，適合各種媒體傳輸，包括衛(wèi)星、有線、地面等，都
能有效地傳輸。然而，類似xDSL、 UMTS (通用移動(dòng)系統(tǒng))技術(shù)只能提供較小的 傳輸速率，甚至DVB-T，也沒(méi)有足夠的頻段可用，提供的節(jié)目很有限，隨著高清 電視的引入，迫切需要高壓縮比技術(shù)的出現(xiàn)。
應(yīng)用于電信的視頻編碼經(jīng)歷了 ITUT H. 261、H. 262(MPEG-2)、H. 263、H. 263+、 H. 263++，提供的服務(wù)從ISDN和T1/E1到PSTN、移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)和LAN/INTERNET網(wǎng)。
最近MPEG-4第二部分進(jìn)入了實(shí)用領(lǐng)域，提供了視頻形狀編碼，目標(biāo)是與MPEG-2 一樣獲得廣泛的數(shù)字電視應(yīng)用。
'視頻的各種應(yīng)用必須通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)傳送，這要求一個(gè)好的視頻方案能處理 各種應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)接口。 H.264/AVC為了解決這個(gè)問(wèn)題，提供了很多靈活性和客戶 化特性。H. 264/AVC的設(shè)計(jì)方案包含兩個(gè)層次，視頻編碼層(VCL， Video Coding Layer)和網(wǎng)絡(luò)抽象層(NAL， Network Abstraction Layer)。視頻編碼層主要 致力于有效地表示視頻內(nèi)容，網(wǎng)絡(luò)抽象層格式化VCL視頻表示，提供頭部信息， 適合多種傳輸和存儲(chǔ)媒體。
,一 、主要特性
1. H. 264/AVC相對(duì)以前的編碼方法，以MPEG-2為例，在圖像內(nèi)容預(yù)測(cè)方面 提高編碼效率，改善圖像質(zhì)量的主要特點(diǎn)如下
可變塊大小運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償選擇運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償大小和形狀比以前的標(biāo)準(zhǔn)更靈活，最
小的亮度運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償塊可以小到4X4。
攀1/4采樣精度運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償以前的標(biāo)準(zhǔn)最多1/2精度運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，首次l/4采樣精度運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償出現(xiàn)在MPEG-4第二部分高級(jí)類部分，但H. 264/AVC大大減少了內(nèi) 插處理的復(fù)雜度。
參運(yùn)動(dòng)矢量可跨越圖像邊界在以前的標(biāo)準(zhǔn)中，運(yùn)動(dòng)矢量限制在已編碼參考圖 像的內(nèi)部。圖像邊界外推法作為可選技術(shù)首次出現(xiàn)在H.263中。
參多參考圖像運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償在MPEG-2及以前的標(biāo)準(zhǔn)中，P幀只使用一幀，B幀只 使用兩幀圖像進(jìn)行預(yù)測(cè)。H. 264/AVC使用高級(jí)圖像選擇技術(shù)，可以用以前己編碼 過(guò)且保留在緩沖區(qū)的大量的圖像進(jìn)行預(yù)測(cè)，大大提高了編碼效率。
參消除參考圖像順序和顯示圖像順序的相關(guān)性在以前的標(biāo)準(zhǔn)中，參考圖像順 序依賴顯示圖像順序，H. 264/AVC消除了該限制，可以任意選擇。
翁消除參考圖像與圖像表示方法的限制在以前的標(biāo)準(zhǔn)中，B幀圖像不能作為 預(yù)測(cè)圖像，H. 264/AVC在很多情況可以利用B幀圖像作為參考。
加權(quán)預(yù)測(cè)H. 264/AVC采用新技術(shù)，允許加權(quán)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)和偏移一定量。 在淡入淡出場(chǎng)景中該技術(shù)極大提高編碼效率，該技術(shù)還可用于其他多種用途。
改善"跳過(guò)"和"直接"運(yùn)動(dòng)推測(cè)在以前的標(biāo)準(zhǔn)中，預(yù)測(cè)編碼圖像的"跳 過(guò)"區(qū)不能有運(yùn)動(dòng)。當(dāng)編碼有全局運(yùn)動(dòng)的圖像時(shí)，該限制非常有害。H. 264/AVC 對(duì)"跳過(guò)"區(qū)的運(yùn)動(dòng)采用推測(cè)方法。對(duì)雙預(yù)測(cè)的B幀圖像，采用高級(jí)運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè) 方法，稱為"直接"運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，進(jìn)一步改善編碼效率。
攀幀內(nèi)編碼直接空間預(yù)測(cè)將編碼圖像邊沿進(jìn)行外推應(yīng)用到當(dāng)前幀內(nèi)編碼圖
循環(huán)去塊效應(yīng)濾波器基于塊的視頻編碼在圖像中存在塊效應(yīng)，主要來(lái)源于預(yù)測(cè)和殘余編碼。自適應(yīng)去塊效應(yīng)濾波技術(shù)是非常著名的技術(shù)，能有效消除 塊效應(yīng)，改善視頻的主觀和客觀質(zhì)量。
2. 除改善預(yù)測(cè)方法外，其他改善編碼效率的特性如下
，小塊變換以前的標(biāo)準(zhǔn)變換的塊都是8X8， H. 264/AVC主要使用4X4塊變 換，使編碼器表示信號(hào)局部適應(yīng)性更好，更適合預(yù)測(cè)編碼，減少"鈴"效應(yīng)。
另外圖像邊界需要小塊變換。
攀分級(jí)塊變換H. 264/AVC通常使用小塊變換，但有些信號(hào)包含足夠的相關(guān)性， 要求以大塊表示，H. 264/AVC有兩種方式實(shí)現(xiàn)。低頻色度信號(hào)可用8X8，；對(duì) 幀內(nèi)編碼，可使用特別的編碼類型，低頻亮度信號(hào)可用16X16塊。
短字長(zhǎng)變換所有以前標(biāo)準(zhǔn)使用的變換要求32位運(yùn)算，H. 264/AVC只使用 16位運(yùn)算。
攀完全匹配反變換所有以前標(biāo)準(zhǔn)反變換和變換之間存在一定容限的誤差， 因此，每個(gè)解碼器輸出視頻信號(hào)都不相同，產(chǎn)生小的漂移，最終影響圖像的質(zhì) 量，H. 264/AVC實(shí)現(xiàn)了完全匹配。
基于上下文的熵編碼H. 264/AVC使用兩種熵編碼方法，CAVLC (上下文自 ^應(yīng)的可變長(zhǎng)編碼)和CABAC (上下文自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼)，兩種都是基于 上下文的熵編碼技術(shù)。
3. H. 264/AVC具有強(qiáng)大的糾錯(cuò)功能和各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境操作靈活性，主要特性如下
參數(shù)集結(jié)構(gòu)H. 264/AVC參數(shù)集結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了強(qiáng)大、有效的傳輸頭部信息。在 以前的標(biāo)準(zhǔn)中，如果少數(shù)幾位關(guān)鍵信息丟失，可能解碼器產(chǎn)生嚴(yán)重解碼錯(cuò)誤。R 264/AVC采用很靈活、特殊的方式，分開處理關(guān)鍵信息，能在各種環(huán)境下可靠傳送。
NAL單元語(yǔ)法結(jié)構(gòu)H.264/AVC中的每一個(gè)語(yǔ)法結(jié)構(gòu)放置在稱為NAL的單元 中，以前的標(biāo)準(zhǔn)采用強(qiáng)制性特定的位流接口。 NAL單元語(yǔ)法結(jié)構(gòu)允許很自由的客 戶化，幾乎適合所有的網(wǎng)絡(luò)接口。
&靈活的像條大小在MPEG-2中，規(guī)定了嚴(yán)格的像條結(jié)構(gòu)，頭部數(shù)據(jù)量大， 降低預(yù)測(cè)效率，編碼效率低。在H,264/AVC可采用非常靈活的像條大小。
靈活宏塊排序(FMO) : H.264/AVC可以將圖像劃分為像條組，又稱為圖像區(qū)， 每個(gè)像條可以獨(dú)立解碼。FMO通過(guò)管理圖像區(qū)之間的關(guān)系，具有很強(qiáng)的抗數(shù)據(jù)丟 失能力。
任意像條排序因?yàn)槊總€(gè)像條幾乎可以獨(dú)立解碼，所以像條可以按任意順序 發(fā)送和接收，在實(shí)時(shí)應(yīng)用中，可以改善端到端的延時(shí)特性，特別適合于接收順 序和發(fā)送順序不能對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)中，如使用INTERNET網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的應(yīng)用。
拳冗余圖像為提高抗數(shù)據(jù)丟失的能力，H.264/AVC設(shè)計(jì)中包含一種新的能力， 允許編碼器發(fā)送圖像區(qū)的冗余表示，當(dāng)圖像區(qū)的主表示丟失時(shí)仍可以正確解碼。
攀數(shù)據(jù)劃分視頻流中的編碼信息的重要性不同，有些信息(如運(yùn)動(dòng)矢量、預(yù) 測(cè)信息等)比其他信息更為重要。H. 264/AVC可以根據(jù)每個(gè)像條語(yǔ)法元素的范疇， 將像條語(yǔ)法劃分為3部分，分開傳送。
二、網(wǎng)絡(luò)層NAL規(guī)范視頻數(shù)據(jù)的格式，主要是提供頭部信息，以適合各種媒體的傳輸和 存儲(chǔ)。NAL支持各種網(wǎng)絡(luò)，包括
參任何使用RTP/IP協(xié)議的實(shí)時(shí)有線和無(wú)線Internet服務(wù)。 拳作為MP4文件存儲(chǔ)和多媒體信息文件服務(wù)。
MPEG-2系統(tǒng)。 參其他網(wǎng)。
1. NAL單元
編碼的視頻流組織成NAL單元，視頻數(shù)據(jù)放置在網(wǎng)絡(luò)單元中傳輸，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)單 元包含整數(shù)個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)是頭部信息，指示NAL單元的數(shù)據(jù)類型，其余 ￡凈荷。
凈荷數(shù)據(jù)與仿真預(yù)防字節(jié)做交織處理，仿真預(yù)防字節(jié)是特殊值字節(jié)，防止 偶然在凈荷中出現(xiàn)同步字節(jié)圖樣。
NAL規(guī)定一種通用的格式，既適合面向包傳輸，也適合流傳送。實(shí)際上，包 傳輸和流傳輸?shù)姆绞绞窍嗤?，不同之處是流傳輸前面增加了一個(gè)起始碼前綴。
'2. NAL單元在字節(jié)流中的應(yīng)用
類似H. 320和MPEG-2/H. 222. 0等傳輸系統(tǒng)，傳輸NAL作為有序連續(xù)字節(jié)或 比特流，同時(shí)要依靠數(shù)據(jù)本身識(shí)別NAL單元邊界。在這樣的應(yīng)用系統(tǒng)中， H.264/AVC規(guī)范定義了字節(jié)流格式，每個(gè)NAL單元前面增加3個(gè)字節(jié)的前綴，即 同步字節(jié)。在比特流應(yīng)用中，每個(gè)圖像需要增加一個(gè)附加字節(jié)作為邊界定位。還有一種可選特性，在字節(jié)流中增加附加數(shù)據(jù)，用做擴(kuò)充發(fā)送數(shù)據(jù)量，能實(shí)現(xiàn) 快速邊界定位，恢復(fù)同步。
3. NAL單元在面向包傳送中的應(yīng)用
- 在類似Internet/RTP面向包傳送協(xié)議系統(tǒng)中，包結(jié)構(gòu)中包含包邊界識(shí)別字 節(jié)，在這種情況下，不需要同步字節(jié)。
4. VCL和非VCL的NAL單元
NAL單元分為VCL和非VCL兩野，VCL NAL單元包含視頻圖像采樣信息，非 VCL包含各種有關(guān)的附加信息，例如參數(shù)集(頭部信息，應(yīng)用到大量的VCLNAL 單元)、提高性能的附加信息、定時(shí)信息等。
5.參數(shù)集
參數(shù)集是很少變化的信息，用于大量VCL NAL單元的解碼，分為兩種類型:
序列參數(shù)集，作用于一串連續(xù)的視頻圖像，即視頻序列。
圖像參數(shù)集，作用于視頻序列中的一個(gè)或多個(gè)個(gè)別的圖像。
序列和圖像參數(shù)集機(jī)制，減少了重復(fù)參數(shù)的傳送，每個(gè)VCL NAL單元包含 一個(gè)標(biāo)識(shí)，指向有關(guān)的圖像參數(shù)集，每個(gè)圖像參數(shù)集包含一個(gè)標(biāo)識(shí)，指向有關(guān) 的序列參數(shù)集的內(nèi)容，因此，只用少數(shù)的指針信息，引用大量的參數(shù)，大大減 少每個(gè)VCL NAL單元重復(fù)傳送的信息。
6.存儲(chǔ)單元一組指定格式的NAL單元稱為存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)圖像。每 個(gè)存儲(chǔ)單元包含一組VCLNAL單元，組成一個(gè)主編碼圖像，VCLNAL單元由表示 視頻圖像采樣的像條所組成。存儲(chǔ)單元前面可以加一個(gè)前綴，分界存儲(chǔ)單元， 附加增強(qiáng)信息(SEI)(如圖像定時(shí)信息)也可以放在主編碼圖像的前面。
主編碼圖像后附加的VCL NAL單元，包含同一圖像的冗余表示，稱為冗余編碼 圖像，當(dāng)主編碼圖像數(shù)據(jù)丟失或損壞時(shí)，可用冗余編碼圖像解碼。
7.編碼視頻序列
. 一個(gè)編碼視頻序列由一串連續(xù)的存儲(chǔ)單元組成，使用同一序列參數(shù)集。每 個(gè)視頻序列可獨(dú)立解碼。編碼序列的開始是即時(shí)刷新存儲(chǔ)單元(IDR) 。 IDR是 一個(gè)I幀圖像，表示后面的圖像不用參考以前的圖像。 一個(gè)NAL單元流可包含 一個(gè)或更多的編碼視頻序列。
三、視頻編碼層
視頻編碼層在原理上與MPEG2是一致的，采用變換編碼，使用空間和時(shí)間預(yù)測(cè) 的混合編碼。圖3是一個(gè)宏塊的視頻編碼層的框圖。總之圖像劃分成塊， 一個(gè) 序列的第一個(gè)圖像，即隨機(jī)存取點(diǎn)，典型是幀內(nèi)編碼，幀內(nèi)每個(gè)采樣的預(yù)測(cè)只 利用幀內(nèi)已編碼的空間相鄰的采樣，選擇哪些相鄰采樣進(jìn)行預(yù)測(cè)，以及如何預(yù) 測(cè)，這些附加信息必須同時(shí)被傳送到解碼器同步處理。隨機(jī)存取點(diǎn)之間的圖像 使用幀間編碼。
為了實(shí)現(xiàn)下一塊或下一個(gè)圖像的預(yù)測(cè)，編碼器包含一個(gè)解碼器，對(duì)量化變 換系數(shù)進(jìn)行與解碼器解碼相同的反量化和反變換過(guò)程，導(dǎo)出解碼預(yù)測(cè)殘余，解 碼殘余與預(yù)測(cè)相加，結(jié)果送到去塊效應(yīng)濾波器，產(chǎn)生解碼視頻輸出。1. 圖像、幀和場(chǎng)
一個(gè)編碼視頻序列由連續(xù)的編碼圖像組成，編碼圖像可以是整個(gè)一幀圖像，
也可以是一場(chǎng)圖像。H. 264/AVC編碼是基于幾何概念的表示方法，而不是基于定 時(shí)的概念。
2. YcbCr色度空間和4:2:0采樣
人的視覺特性按照亮度和色度信息分別感知世界。視頻的傳輸可以利用該 特性減少色度信息傳送。H. 264/AVC目前采用與MPEG-2主類相同的4:2:0采樣 結(jié)構(gòu)、8比特精度，高精度顏色和高比特精度。
3. 宏塊劃分
每個(gè)視頻圖像幀或場(chǎng)都可以劃分為固定大小的宏塊，宏塊是解碼的基本模 塊單元，通常是一個(gè)16X16亮度像素和兩個(gè)8X8彩色分量像素的長(zhǎng)方型區(qū)域。 所有宏塊的亮度和色度采樣在空間或時(shí)間上進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)預(yù)測(cè)殘余進(jìn)行變換編 碼。
4. 像條和像條組
像條由宏塊組成，像條是圖像的子集，包含圖像參數(shù)集，語(yǔ)法元素可以被 分析，圖像可以被獨(dú)立解碼。按照宏塊映射表規(guī)定的順序，在位流中安排宏塊 的傳輸順序，而不是按光柵掃描順序。
'利用像條組的概念，H. 264/AVC支持靈活宏塊排序特性(FM0) 。 FM0改變 了圖像劃分為像條和宏塊的方式。每個(gè)像條組是多個(gè)宏塊集合，通過(guò)宏塊到像 條組的影射表定義，該影射表在圖像參數(shù)集中指定。每個(gè)宏塊有一個(gè)像條組標(biāo)識(shí)號(hào)，所有像條組標(biāo)識(shí)號(hào)構(gòu)成宏塊到像條組影射表。每個(gè)像條組由一個(gè)或多個(gè) 像條組成，因此像條是一個(gè)宏塊序列，同一像條組中的宏塊，按光柵順序處理。
利用FM0，圖像可以劃分為許多宏塊掃描圖樣，例如交織圖樣、點(diǎn)綴圖樣， 一個(gè) 或多個(gè)前景像條組、剩余像條組，或棋盤型圖樣影射等。每個(gè)像條組分別傳送， 后兩種如圖4和圖5所示，左邊宏塊到像條組的影射證明在關(guān)注局部型的編碼 應(yīng)用中非常有用。右邊宏塊到像條組的影射證明適合保密型會(huì)議系統(tǒng)等應(yīng)用。
無(wú)論是否使用FM0， H. 264/AVC支持5種像條編碼類型
I像條最簡(jiǎn)單的編碼類型，所有的宏塊不參考視頻序列中其他的圖像。
P像條除了I像條編碼類型外，P像條的部分宏塊可以利用幀間預(yù)測(cè)，每 個(gè)預(yù)測(cè)塊至多可使用一個(gè)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)信號(hào)。
B像條除了P像條編碼類型外，B像條的部分宏塊可以利用幀間預(yù)測(cè)，每 個(gè)預(yù)測(cè)塊可使用兩個(gè)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)信號(hào)。
以上三種與以前的標(biāo)準(zhǔn)相似，主要是參考圖像不同，其余兩種像條類型是SP(切
換P) SI (切換I)，是新的類型，用于在不同位率編碼碼流之間進(jìn)行有效切換。
SP像條稱作切換P像條，能在不同編碼圖像之間有效地切換。
SI像條稱作切換I像條，允許SP像條的宏塊完全匹配，達(dá)到隨機(jī)讀取數(shù) 據(jù)進(jìn)行解碼和恢復(fù)錯(cuò)誤的目的。
5.宏塊的編解碼過(guò)程， 所有宏塊的亮度和色度采樣要進(jìn)行空間或時(shí)間的預(yù)測(cè)，對(duì)預(yù)測(cè)的殘余進(jìn)行 變換編碼，為了實(shí)現(xiàn)變換編碼，每個(gè)顏色分量的預(yù)測(cè)殘余要再劃分為更小的4X4 塊，每塊利用整數(shù)變換，變換系數(shù)被量化，最后是熵編碼。
如圖3所示， 一個(gè)宏塊視頻編碼層的方框圖，輸入的視頻信號(hào)劃分為宏塊，
映射宏塊和像條組的關(guān)系，逐個(gè)選擇像條，處理像條中每個(gè)宏塊。
6.自適應(yīng)幀/場(chǎng)編碼操作
， 在隔行掃描幀中，當(dāng)有移動(dòng)的對(duì)象或攝像機(jī)移動(dòng)時(shí)，與逐行相比，兩個(gè)相 鄰行傾向減少統(tǒng)計(jì)的相關(guān)性，這種情況應(yīng)比每場(chǎng)分別壓縮更為有效。為了達(dá)到 高效率，H.264/AVC在編碼幀時(shí)，有以下可選方案
攀結(jié)合兩場(chǎng)成一個(gè)完整幀，作為幀編碼，稱為幀模式。
&兩場(chǎng)分別編碼，稱為場(chǎng)模式。
結(jié)合兩場(chǎng)成一個(gè)完整幀，作為幀壓縮。在編碼時(shí)，劃分垂直相鄰的兩個(gè)宏塊 布成兩個(gè)場(chǎng)宏塊對(duì)或幀宏塊，再進(jìn)行編碼。
每幀圖像可自適應(yīng)選擇3種模式之一進(jìn)行編碼。在前兩種之間進(jìn)行選擇稱 為圖像自適應(yīng)幀/場(chǎng)編碼(PAFF)，當(dāng)一幀作為兩場(chǎng)編碼時(shí)，每場(chǎng)免i分為宏塊， 編碼方式與幀編碼方式很相似，主要有下面的例外
參運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償用參考場(chǎng)，而不是參考幀。
變換系數(shù)的"之字型"掃描方式不同。 宏塊水平邊沿去塊濾波器的強(qiáng)度不選用"強(qiáng)"，因?yàn)閳?chǎng)行在空間上是兩倍幀 行的距離。
在研制H. 264/AVC標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，據(jù)報(bào)道，采用ITU-601分辨率，PAFF編碼技術(shù) 與幀編碼相比可減少碼率16%到20°/0。
，如果圖像由運(yùn)動(dòng)區(qū)和非運(yùn)動(dòng)區(qū)混合組成，非運(yùn)動(dòng)區(qū)用幀模式、運(yùn)動(dòng)區(qū)用場(chǎng) 模式是最有效的編碼方法。因此每個(gè)垂直宏塊對(duì)(16X32)可獨(dú)立選擇編碼(幀 /場(chǎng))模式。這種編碼選擇稱為宏塊自適應(yīng)幀/場(chǎng)編碼(MBAFF)。對(duì)于幀模式宏 塊對(duì)，每個(gè)宏塊包含幀行，對(duì)于場(chǎng)模式宏塊對(duì)，頂部宏塊包含頂場(chǎng)行，底部宏 塊包含底場(chǎng)行。
處理場(chǎng)宏塊對(duì)的每個(gè)宏塊與幀PAFF模式相似，然而，因?yàn)樵贛BAFF幀中發(fā) 生場(chǎng)/幀宏塊對(duì)混合，需要修改用作下列用途的方法
之字型掃描。
參幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的預(yù)測(cè)。 爭(zhēng)幀內(nèi)預(yù)測(cè)幀釆樣精度。
去塊效應(yīng)濾波器。
攀上下文模型的熵編碼。
主要思想是盡可能保留多的空間一致性，MBAFF幀的空間相鄰的規(guī)范相當(dāng)復(fù) 雜，下面講到的空間相鄰都是指非MBAFF幀。MBAFF和PAFF的另一個(gè)重要區(qū)別是使用MBAFF方法， 一個(gè)場(chǎng)不能使用 同一幀的另一個(gè)場(chǎng)中的宏塊作為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償參考。這樣，有時(shí)PAFF比MBAFF編碼 更有效，特別是在快速全局運(yùn)動(dòng)、變換場(chǎng)景、圖像刷新等情況下。
采用ITU-601分辨率，MBAFF編碼技術(shù)比PAFF相比可減少碼率14%到16%。
7. 幀內(nèi)預(yù)測(cè)
根據(jù)像條編碼類型，每個(gè)宏塊可以選擇幾種編碼類型之一。所有像條類型 支持兩級(jí)幀內(nèi)編碼，稱為INTRA-4X4和INTRA-16X16。
INTRA-4X4模式基于分別預(yù)測(cè)每個(gè)4 X4亮度塊，適合表現(xiàn)圖像細(xì)節(jié)部分。而 二i」TRA-16X16模式將整個(gè)16X16亮度塊進(jìn)行預(yù)測(cè)，適合平滑圖像區(qū)。此外對(duì)這 兩種亮度預(yù)測(cè)類型，色度單獨(dú)進(jìn)行預(yù)測(cè)。
8. 幀間預(yù)測(cè) 攀P像條幀間預(yù)測(cè)
.除了幀內(nèi)宏塊編碼類型外，P像條宏塊使用多種預(yù)測(cè)類型，即運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償編碼 類型。為了方便運(yùn)動(dòng)描述，每個(gè)P型宏塊對(duì)應(yīng)于指定的固定大小的宏塊劃分。 亮度塊的劃分大小為16X16、 16X8、 8X16、 8X8。
語(yǔ)法允許運(yùn)動(dòng)矢量跨越圖像邊界，這種情況參考幀需用外插法推算出圖像 外的采樣值。利用鄰近塊的平均或方向預(yù)測(cè)，用差分編碼計(jì)算運(yùn)動(dòng)矢量。
B像條的幀間預(yù)測(cè)B像條相對(duì)P像條的概念與以前的標(biāo)準(zhǔn)類似，但有些不同，B像條可以作為運(yùn)動(dòng) 補(bǔ)償預(yù)測(cè)的參考圖像，B像條可以對(duì)兩個(gè)補(bǔ)償預(yù)測(cè)值進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算。
9. 變換和量化
與以前的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)類似，H.264/AVC利用預(yù)測(cè)殘余變換編碼。然而， H.264/AVC變換施加4X4塊上，不用離散余弦變換(DCT)，采用與離散余弦變 換相似特性的整數(shù)變換。因?yàn)槭褂谜麛?shù)運(yùn)算，所以反變換沒(méi)有誤差。
10. 熵編碼
H.264/AVC支持兩種熵編碼方法，最簡(jiǎn)單的熵編碼方法是對(duì)所有的語(yǔ)法元 素，除了量化系數(shù)外，使用單一無(wú)限可擴(kuò)展的碼字表。這樣不必為每個(gè)語(yǔ)法元 素設(shè)計(jì)一個(gè)專用的VLC表，只需要按照數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性，客戶化影射到單一碼 字表。使用exp-Golomb碼建立單一碼表，具有很簡(jiǎn)單、有規(guī)則的解碼特性。
11. 去塊循環(huán)濾波器
基于塊編碼的壓縮算法的特點(diǎn)是偶爾產(chǎn)生可見的塊結(jié)構(gòu)，由于塊邊沿的精 度比內(nèi)部差，塊效應(yīng)是目前壓縮算法的常見人工瑕疵。H.264/AVC定義了一個(gè)自 適應(yīng)循環(huán)濾波器，濾波的強(qiáng)度通過(guò)幾個(gè)語(yǔ)法元素控制。
12. 假想?yún)⒖冀獯a器模型
標(biāo)準(zhǔn)的好處在于保證所有符合標(biāo)準(zhǔn)的解碼器能夠解碼出一致的視頻質(zhì)量。 要實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，僅僅提供編碼算法的描述是不夠的，在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，指定如何饋 送碼流比特給解碼器，解碼的圖像如何移出解碼器等都是很重要的。要實(shí)現(xiàn)該 功能，必須指定輸入/出緩沖器模型和開發(fā)與實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān)的接收機(jī)模型。這樣的接收機(jī)模型稱為假想?yún)⒖寄Ｐ?HRD)。編碼器不允許產(chǎn)生假想?yún)⒖寄Ｐ筒荒芙獯a 的位流。因此如果所有接收機(jī)都模擬假想?yún)⒖寄Ｐ偷男袨?，可以保證所有解碼 器解出的碼流具有很好的一致性。
四、類和級(jí)及其應(yīng)用'
1.類和級(jí)
類和級(jí)指定符合點(diǎn)，這些符合點(diǎn)用于實(shí)現(xiàn)各種標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用之間的互操作性。 類定義一組編碼工具和算法，用于產(chǎn)生一致性的比特流，級(jí)限定比特流的部分 關(guān)鍵參數(shù)。
所有的解碼器符合指定的類必須支持該類定義的所有特性，編碼器不必要 求使用該類支持的任何特定的特性集，但必須提供一致性的比特流，即使支持 該類的解碼器能實(shí)現(xiàn)解碼。
H.264/AVC定義了 3類基類、主類和擴(kuò)展類。
基類支持除下面兩組特性外的所有的H. 264/AVC特性
(1) B像條、加權(quán)預(yù)測(cè)、CABAC、場(chǎng)編碼、圖像或宏塊在幀場(chǎng)編碼之間自適 應(yīng)切換。
(2) PI/SI像條和像條數(shù)據(jù)分割。
主類支持第一組特性，但主類不支持FMO、 ASO和冗余圖像特性，擴(kuò)展類支 持除CABAC外所有H. 264/AVC特性，序列參數(shù)中包含了一些標(biāo)志指示解碼該碼 流要求解碼器支持的類。 ，在H.264/AVC，所有類使用相同的級(jí)定義，但個(gè)別實(shí)現(xiàn)時(shí)，可能每個(gè)支持的 類支持的級(jí)不完全相同。H.264/AVC定義了 15個(gè)級(jí)。
2.新標(biāo)準(zhǔn)類的使用領(lǐng)域
H.264/AVC的高壓縮效率，擴(kuò)充了現(xiàn)有的應(yīng)用領(lǐng)域，至少包含以下領(lǐng)域
(1) 交互視頻服務(wù)，通常速率lMbps以下，低延遲。ITU-T SG16正在修改 有關(guān)系統(tǒng)建議，IETF正在設(shè)計(jì)RTP凈荷打包器，以支持H. 264/AVC在交互視頻 方面的應(yīng)用。
(2) 娛樂(lè)視頻應(yīng)用，1Mbps 8Mbps碼率，0.5到2秒中等時(shí)延。
H. 222. 0|MPEG-2正在被修改以支持這方面的應(yīng)用，這些應(yīng)用主要利用主類。
(3) 流媒體服務(wù)，典型50kbps到1.5Mbps， 2秒以上的時(shí)延，這些應(yīng)用主 要利用基類或擴(kuò)展類。
(4) 其他服務(wù)，主要是低碼率，以文件傳送方式，不考慮時(shí)延。 六、結(jié)論
H. 264代表了當(dāng)前業(yè)界最先進(jìn)的視頻壓縮技術(shù)，且具有以下無(wú)可比擬的優(yōu)越性。
I. 碼率低和MPEG-2等壓縮技術(shù)相比，在同等圖像質(zhì)量下，采用H.264 技術(shù)壓縮后的數(shù)據(jù)量只有MPEG-2的1/2 1/3。顯然，H.264壓縮技術(shù)的采用將 大大節(jié)省用戶的下載時(shí)間和數(shù)據(jù)流量收費(fèi)。
2.圖像質(zhì)量高H.264能提供連續(xù)、流暢的高質(zhì)量圖像。'3.容錯(cuò)能力強(qiáng)化264提供了解決在不穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下容易發(fā)生的丟包等
錯(cuò)誤的必要工具。
4.網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)H.264提供了網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)層，使得H.264的文件能容易地
在不同網(wǎng)絡(luò)上傳輸。
H. 264超越以往的視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)，成為各個(gè)廠商競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。目前，各主 流廠商紛紛宣布，已經(jīng)或?qū)⒃诿髂晖瞥霎a(chǎn)品化的H.264。在視頻廣播領(lǐng)域，美國(guó) 哈雷公司宣布其產(chǎn)品MV100編碼器可以支持H. 264協(xié)議，哈雷原來(lái)的MPEG-2編 碼器MV100硬件平臺(tái)已經(jīng)兼容H.264能力，只需從軟件升級(jí)即可。在歐洲，有 兩個(gè)用戶已經(jīng)選用了此種編碼器。其中一個(gè)是法國(guó)的衛(wèi)星及直播星運(yùn)營(yíng)商 CanalSatellite,它采用哈雷高性能的數(shù)字前端系統(tǒng)在ADSL上傳輸視頻業(yè)務(wù)， MV100超低碼率編碼能力可以實(shí)現(xiàn)在多種電信網(wǎng)上傳輸廣播級(jí)視頻節(jié)目。另外是 第一個(gè)即將投入正式商業(yè)運(yùn)營(yíng)的英國(guó)Video network limited。
PB幀模式
I. 介紹
系統(tǒng)的這種能力是由外部手段來(lái)告知的。PTYPE負(fù)責(zé)指定是否使用這種模式。
一個(gè)PB幀包含有編碼為一個(gè)整體的兩幀圖象。PB這個(gè)名字來(lái)源于H. 263建 議中的圖象幀類型的名字，即P幀圖象和B幀圖象。因此PB幀包含一個(gè)P幀圖 象和一個(gè)B幀圖象。其中P幀圖象由前面解碼的P幀圖象預(yù)測(cè)得到，而B幀圖 象由前面和當(dāng)前解碼的P幀圖象預(yù)測(cè)得到。之所以叫"B"幀圖象這個(gè)名字，是因?yàn)锽幀圖象的某些部分將由過(guò)去和將來(lái)的圖象雙向預(yù)測(cè)而得到。圖6對(duì)預(yù)測(cè) 處理過(guò)程進(jìn)行了圖解說(shuō)明。
2. PB幀禾口 INTRA塊
當(dāng)使用了 PB幀，編碼模式INTRA具有下列的含義。
(1) P塊是INTRA編碼；
(2) B-blocks是INTER編碼，并使用了對(duì)INTER塊的預(yù)測(cè)。
如果使用了PB幀，在PTYPE指示了 'INTER，的圖象的INTRA宏塊中也會(huì) "含運(yùn)動(dòng)矢量數(shù)據(jù)(MVD)。在這種情況下矢量只對(duì)B塊使用。碼字MVD2-4不 再對(duì)INTRA使用(見表7/H. 263)。當(dāng)高級(jí)預(yù)測(cè)模式和PB幀模式同時(shí)被啟用時(shí)， 而且某一周邊塊被編碼為INTRA模式，則相應(yīng)的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)矢量不會(huì)被當(dāng)前塊的 運(yùn)動(dòng)矢量替代，而會(huì)使用遠(yuǎn)程'INTRA'運(yùn)動(dòng)矢量。
3. 塊層
在PB幀模式中， 一個(gè)宏塊包含12個(gè)塊。首先是和缺省H.263模式中一樣 傳送6個(gè)P塊的數(shù)據(jù)，然后是6個(gè)B塊的數(shù)據(jù)。圖10/H.263中顯示了塊層的結(jié) 構(gòu)。如果MCPBC指定MB類型為3或4，則宏塊中的每個(gè)P塊中都會(huì)出現(xiàn)INTRADC。 B塊中不會(huì)出現(xiàn)INTRADC。如果MCBPC或CBPY中指定了 ，則P塊中會(huì)出現(xiàn)TCOEF; 而在CBPB中指定B塊中就會(huì)出現(xiàn)TCOEF 。
4. 對(duì)PB幀中B幀圖象的矢量的計(jì)算.
B幀圖象的矢量將如下計(jì)算。假設(shè)我們?cè)赑幀圖象中有一個(gè)半象素單位的矢 量成分MV (MV代表一個(gè)8 X 8亮度塊的矢量成分；如果每個(gè)宏塊只有一個(gè)矢量要傳送，則MV對(duì)四個(gè)亮度塊具有相同的值)。要預(yù)測(cè)B幀圖象，我們需要前向 和后向矢量成分MVF和MVB。這些前向和后向矢量成分源自MV并最后由MVDB給 出的增量矢量增強(qiáng)。
5.對(duì)PB幀中B塊的預(yù)測(cè)
在這部分中一個(gè)塊表示一個(gè)8X8的塊。下面的過(guò)程同時(shí)適用于亮度塊和色 度塊。首先，計(jì)算前向和后向矢量。其中假設(shè)P宏塊(亮度和色度)已經(jīng)首先 被解碼，重建和剪切。這個(gè)宏塊被稱為P服C。基于PREC和對(duì)PREC的預(yù)測(cè)，進(jìn) 行對(duì)B塊預(yù)測(cè)的計(jì)算。
對(duì)于塊中不同的部分，B塊的預(yù)測(cè)模式有兩種
(1) 對(duì)于后向運(yùn)動(dòng)矢量MVB指向PREC內(nèi)部的象素，使用雙向預(yù)測(cè)。這需 要將由關(guān)于前一幀解碼圖象的MVF得到的前向預(yù)測(cè)和關(guān)于PREC的MVF得到的后 向預(yù)測(cè)進(jìn)行平均。這個(gè)平均值是將兩個(gè)預(yù)測(cè)之和除以2的結(jié)果(進(jìn)行舍入)。
(2) 對(duì)于其它所有象素，前向預(yù)測(cè)使用與前一幀解碼圖象的MVF。
圖7說(shuō)明了塊中間哪一部分是雙向預(yù)測(cè)(B塊中的陰影部分)以及哪一部分 只進(jìn)行前向預(yù)測(cè)(剩余的B塊部分)。
對(duì)于后向矢量指向PREC內(nèi)的象素使用雙向預(yù)測(cè)。下面的流程以C語(yǔ)言的方 式對(duì)這些象素進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。
定義說(shuō)明nh:宏塊中塊的塊的水平位置(0或1) 。 nv:宏塊中塊的 塊的垂直位置(0或1) 。
mh(nh，nv):塊(nh， rw)的水平矢量成分，半象素精度。mv(nh，nv):塊(nh， nv)的垂直矢量成分，半象素精度。mhc:色度矢量的 水平分量。mvc:色度矢量的垂直分量。
(1) 亮度程序
for (nh = 0; nh <二 1; nh++) { for (nv = 0; nv <= 1; rw++) { for (i =-nh氺8 + max(O, (_mh (nh, nv)+1)/2 一 nh氺8) ; i 〈= nh氺8 + min(7， 15-(mh(nh， nv)+l)/2 一 nh氺8) ; i++) { for (j 二 nv氺8 + max(O， (-mv(nh， nv)+l)/2 _ nv*8) ; j 〈= nv*8 + min(7， 15-(mv (nh， nv)+1)/2 -nv氺8); j++) { predict pixel (i， j) bidirectionally } } } }
(2) 色度程序
for (i 二 max(O, (—mhc+l)/2); i <= min(7， 7-(mhc+l)/2) ; i++) { for (j =max(O, (-mvc+l)/2) ; j <= min(7， 7-(mvc+l)/2) ; j++) { predict pixel (i， j) bidirectionally; })
不進(jìn)行雙向預(yù)測(cè)的象素，就只進(jìn)行前向預(yù)測(cè)。
通過(guò)H. 264協(xié)議使視頻的傳輸信號(hào)，變得更小，使得傳輸速度更快.
使用Arena技術(shù)進(jìn)行H. 264生成的視頻數(shù)字信號(hào)傳輸至移動(dòng)終端,進(jìn)行解碼 播放，監(jiān)控人員無(wú)需考慮自身所在位置，只需要保證移動(dòng)終端有良好的信號(hào)接收， 能迅速完成監(jiān)控資料搜集，上報(bào)，處理的目的，使得工作效率大大提高。
權(quán)利要求
1、一種基于Arena平臺(tái)下的無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)由若干個(gè)無(wú)線監(jiān)控點(diǎn)通過(guò)移動(dòng)通訊線路連接而成，將所有監(jiān)控點(diǎn)由視頻采集器采集的信息通過(guò)編碼服務(wù)器編碼成為可在Arena平臺(tái)傳輸?shù)臒o(wú)線信號(hào)，再通過(guò)監(jiān)控信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器發(fā)送到移動(dòng)終端，系統(tǒng)的工作流程為(1)初始化；(2)視頻圖象采集；(3)使用H. 264的可擴(kuò)展應(yīng)用協(xié)議進(jìn)行編碼；(4)轉(zhuǎn)發(fā)通過(guò)無(wú)線方式傳輸；(5)支持Arena的移動(dòng)終端請(qǐng)求服務(wù)器數(shù)據(jù)；(6)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖處理；(7)使用H. 264的可擴(kuò)展應(yīng)用協(xié)議進(jìn)行解碼；(8)YUV格式的圖象輸出播放；(9)請(qǐng)求下一幀圖象數(shù)據(jù)重復(fù)步驟(5)到(8)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種基于Arena平臺(tái)下的無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng)，其 特征在于:采集點(diǎn)使用常規(guī)的監(jiān)控視頻頭或者是帶H. 264編碼芯片支持TD-SCDMA 的無(wú)線監(jiān)控采集設(shè)備進(jìn)行圖象的采集和收取，對(duì)于常規(guī)的監(jiān)控視頻頭所采集的 圖象，將傳輸至視頻采集/編碼服務(wù)器使用H. 264的可擴(kuò)展應(yīng)用協(xié)議進(jìn)行編碼。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于Arena平臺(tái)下的無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng)，其整個(gè)系統(tǒng)由若干個(gè)無(wú)線監(jiān)控點(diǎn)通過(guò)移動(dòng)通訊線路連接而成，監(jiān)控部分模塊化、移動(dòng)化，數(shù)據(jù)靠加密線路和協(xié)議傳輸，系統(tǒng)加強(qiáng)了組建系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)充性，增加了系統(tǒng)的可靠性，具有較高的性價(jià)比。本發(fā)明系統(tǒng)由若干個(gè)無(wú)線監(jiān)控點(diǎn)通過(guò)移動(dòng)通訊線路連接而成，將所有監(jiān)控點(diǎn)由視頻采集器采集的信息通過(guò)編碼服務(wù)器編碼成為可在Arena平臺(tái)傳輸?shù)臒o(wú)線信號(hào)，再通過(guò)監(jiān)控信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器發(fā)送到移動(dòng)終端。
文檔編號(hào)H04N7/26GK101420597SQ20081015074
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者濤 李 申請(qǐng)人:西安聯(lián)合信息技術(shù)股份有限公司