基于H.264的視頻編/解碼與控制技術(shù)

前言

　　數(shù)字視頻媒體技術(shù)在社會(huì)生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮著巨大的作用，是新一代電子通信技術(shù)發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。數(shù)字視頻產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用在交通、公共安全、圖書(shū)、教育、通信、軍事、金融及醫(yī)療等諸多行業(yè)，社會(huì)需求迅速增長(zhǎng)。數(shù)字視頻技術(shù)的主要挑戰(zhàn)在于原始或未壓縮的視頻需要存儲(chǔ)或傳輸大量數(shù)據(jù)，大大超出ADSL或3G無(wú)線等寬帶網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力。視頻壓縮的目的是對(duì)數(shù)字視頻進(jìn)行編碼，并實(shí)現(xiàn)在保持視頻質(zhì)量的同時(shí)占用盡可能少的空間和傳輸時(shí)間?！　⊥ǔＧ闆r下，視頻流占用的帶寬越寬則視頻質(zhì)量也越高，對(duì)視頻效果的要求越高，需要的網(wǎng)絡(luò)帶寬也越寬，而解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵之一就在于高質(zhì)量的視頻編／解碼技術(shù)。視頻編／解碼技術(shù)的評(píng)價(jià)方式通常有兩種：一是比較在相同的帶寬條件下的視頻質(zhì)量高低；二是比較在相同的視頻質(zhì)量條件下占用網(wǎng)絡(luò)帶寬的多少。研究表明，在多種視頻編／解碼技術(shù)中，基于H.264編／解碼技術(shù)可以在網(wǎng)絡(luò)帶寬資源占用較少的情況下實(shí)現(xiàn)較高的視頻質(zhì)量。　　本書(shū)共分7章：第1章緒論；第2章介紹H.264編碼標(biāo)準(zhǔn)；第3章論述快速運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，包括視頻編碼中的運(yùn)動(dòng)搜索、H.264中的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)分析、多宏塊多參考幀快速搜索、基于紋理方向估計(jì)的快速幀內(nèi)模式、幀間編碼快速算法等；第4章介紹碼率控制技術(shù)，包括H.264碼率控制研究進(jìn)展、基于圖像直方圖的改進(jìn)碼率控制、基于R-Qstep率模型的碼率控制等；第5章論述錯(cuò)誤隱藏技術(shù)，包括H.264錯(cuò)誤隱藏研究進(jìn)展、基于邊緣分析的錯(cuò)誤隱藏算法研究、基于殘差恢復(fù)的錯(cuò)誤隱藏算法；第6章論述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸技術(shù)，包括信道編碼算法、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸模型等；第7章介紹網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸平臺(tái)的設(shè)計(jì)。

內(nèi)容概要

本書(shū)在作者多年對(duì)基于H.264多媒體通信研究的基礎(chǔ)上，對(duì)視頻編/解碼標(biāo)準(zhǔn)、快速運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)、碼率控制技術(shù)、錯(cuò)誤隱藏技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸平臺(tái)的設(shè)計(jì)等方面的最新研究成果和進(jìn)展進(jìn)行了較為全面的介紹，包括數(shù)字視頻、視頻質(zhì)量、圖像和視頻壓縮基礎(chǔ)、圖像編/解碼器、運(yùn)動(dòng)估計(jì)與補(bǔ)償、變換編碼、碼率控制、錯(cuò)誤隱藏、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸技術(shù)等內(nèi)容。    本書(shū)主要讀者對(duì)象是多媒體通信專(zhuān)業(yè)工作者、高年級(jí)本科生和研究生，也適用于有相應(yīng)水平的、從事該方面工作的工程技術(shù)人員和管理人員參考閱讀。

書(shū)籍目錄

第1章  緒論  1.1  引言  1.2  視頻編碼技術(shù)    1.2.1  視頻編碼技術(shù)的發(fā)展    1.2.2  視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展  1.3  無(wú)線視頻傳輸技術(shù)  1.4  視頻編碼與傳輸關(guān)鍵技術(shù)    1.4.1  率失真優(yōu)化技術(shù)    1.4.2  快速運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法與優(yōu)化技術(shù)    1.4.3  碼率控制技術(shù)    1.4.4  錯(cuò)誤隱藏技術(shù)  參考文獻(xiàn)第2章  H.264編碼標(biāo)準(zhǔn)  2.1  H.264標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介  2.2  H.264編碼算法新技術(shù)    2.2.1  分層設(shè)計(jì)    2.2.2  多模式高精度運(yùn)動(dòng)估計(jì)    2.2.3  先進(jìn)的幀內(nèi)預(yù)測(cè)    2.2.4  整數(shù)變換編碼及量化    2.2.5  去塊效應(yīng)濾波    2.2.6  先進(jìn)的熵編碼技術(shù)    2.2.7  先進(jìn)的抗誤碼設(shè)計(jì)  參考文獻(xiàn)第3章  快速運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)  3.1  視頻編碼中的運(yùn)動(dòng)搜索    3.1.1  簡(jiǎn)介    3.1.2  運(yùn)動(dòng)搜索算法的分類(lèi)    3.1.3  基于塊的運(yùn)動(dòng)搜索算法    3.1.4  典型的BME快速算法  3.2  H.264中的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)分析    3.2.1  多參考幀運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模式    3.2.2  多預(yù)測(cè)宏塊模式    3.2.3  高精度的運(yùn)動(dòng)矢量    3.2.4  多宏塊特性分析  3.3  多宏塊多參考幀快速搜索    3.3.1  搜索代價(jià)函數(shù)及相鄰宏塊約束條件    3.3.2  搜索算法整體流程描述    3.3.3  MODE0的快速判定域值選取    3.3.4  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析  3.4  基于紋理方向估計(jì)的快速幀內(nèi)模式選擇    3.4.1  H.264幀內(nèi)預(yù)測(cè)    3.4.2  快速幀內(nèi)模式選擇算法    3.4.3  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析  3.5  一種幀間編碼快速算法    3.5.1  H.264幀間編碼    3.5.2  幀間編碼模式分析    3.5.3  幀間編碼快速算法    3.5.4  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析  參考文獻(xiàn)第4章  碼率控制技術(shù)  4.1  引言  4.2  碼率控制綜述    4.2.1  概述    4.2.2  碼率控制研究現(xiàn)狀    4.2.3  經(jīng)典碼率控制算法    4.2.4  碼率控制算法性能評(píng)價(jià)  4.3  H.264碼率控制研究進(jìn)展  4.4  基于圖像直方圖的改進(jìn)碼率控制算法    4.4.1  MAD預(yù)測(cè)值的調(diào)整方法    4.4.2  滑動(dòng)窗口模型    4.4.3  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析  4.5  基于R-Qstep率模型的碼率控制算法    4.5.1  R-Qstep率模型    4.5.2  宏塊分類(lèi)方法    4.5.3  碼率控制算法    4.5.4  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析  參考文獻(xiàn)第5章  錯(cuò)誤隱藏技術(shù)  5.1  引言  5.2  錯(cuò)誤隱藏算法綜述    5.2.1  錯(cuò)誤隱藏概述    5.2.2  錯(cuò)誤隱藏研究現(xiàn)狀    5.2.3  錯(cuò)誤隱藏算法評(píng)價(jià)  5.3  H.264錯(cuò)誤隱藏研究進(jìn)展    5.3.1  錯(cuò)誤檢測(cè)    5.3.2  錯(cuò)誤隱藏  5.4  基于邊緣分析的錯(cuò)誤隱藏算法研究    5.4.1  Gibbs-Markov隨機(jī)場(chǎng)    5.4.2  局部邊緣走向分析    5.4.3  錯(cuò)誤隱藏算法    5.4.4  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析  5.5  基于殘差恢復(fù)的錯(cuò)誤隱藏算法    5.5.1  算法原理    5.5.2  時(shí)域隱藏    5.5.3  殘差恢復(fù)算法    5.5.4  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析  參考文獻(xiàn)第6章  無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸技術(shù)  6.1  無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻相關(guān)技術(shù)  6.2  3G-IP信道特性    6.2.1  3G網(wǎng)絡(luò)比特錯(cuò)誤模型    6.2.2  IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)丟包模型  6.3  信道編碼算法    6.3.1  刪除型卷積碼    6.3.2  前向糾錯(cuò)    6.3.3  網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)的擁塞控制  6.4  無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸模型    6.4.1  碼率約束條件    6.4.2  估計(jì)解碼失真    6.4.3  拉格朗日系數(shù)的確定    6.4.4  率失真優(yōu)化模式選擇    6.4.5  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析  參考文獻(xiàn)第7章  網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸平臺(tái)的設(shè)計(jì)  7.1  網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸平臺(tái)的硬件設(shè)計(jì)    7.1.1  TMS320DM642    7.1.2  視頻輸入部分    7.1.3  音頻CODEC部分    7.1.4  以太網(wǎng)接口部分    7.1.5  CDMA無(wú)線模塊部分    7.1.6  1DE及USB通信部分    7.1.7  電源及其他部分  7.2  信號(hào)完整性及時(shí)序分析    7.2.1  傳輸線特性    7.2.2  傳輸線上的反射    7.2.3  傳輸線源端端接仿真    7.2.4  信號(hào)時(shí)序分析  7.3  UI系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)    7.3.1  UI的基本界面元素設(shè)計(jì)    7.3.2  UI應(yīng)用程序框架設(shè)計(jì)    7.3.3  UI層次結(jié)構(gòu)的定義    7.3.4  顯存控制層的設(shè)計(jì)    7.3.5  顯示驅(qū)動(dòng)層的設(shè)計(jì)    7.3.6  UI控件層的設(shè)計(jì)  7.4  USB通信程序的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)    7.4.1  需求分析    7.4.2  PC端USB通信程序體系結(jié)構(gòu)定義    7.4.3  模擬鍵盤(pán)輸入模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    7.4.4  系統(tǒng)備份與恢復(fù)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    7.4.5  通訊錄模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    7.4.6  文件管理模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)  7.5  H.264變換編碼的優(yōu)化    7.5.1  P4 SSE2優(yōu)化    7.5.2  DM642優(yōu)化  參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　視覺(jué)是人們獲取信息的最為重要的途徑，據(jù)統(tǒng)計(jì)，人們通過(guò)視覺(jué)獲取的信息約占總信息量的70％。視頻／圖像作為視覺(jué)信息的主要載體，與語(yǔ)音和文字信息相比，具有信息量大、直觀生動(dòng)和確切等特點(diǎn)，因而具有更為廣泛的實(shí)用性和更高的使用效率，深刻地影響著人們的生活和工作方式。但是視頻／圖像的數(shù)據(jù)量可以用海量來(lái)形容，對(duì)存儲(chǔ)和傳輸都極為不利，已成為阻礙人們有效地獲取和使用視頻信息的瓶頸之一。因此，解決數(shù)據(jù)壓縮編碼問(wèn)題成為視頻／圖像應(yīng)用的關(guān)鍵[2]。經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的不懈努力，特別是自20世紀(jì)80年代后期以來(lái)，視頻／圖像壓縮編碼技術(shù)取得了令人矚目的進(jìn)展，已經(jīng)逐步從過(guò)去學(xué)術(shù)研究的領(lǐng)域走上了標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化的道路，其應(yīng)用已滲透到通信、多媒體、數(shù)字電視、視頻監(jiān)控等各個(gè)領(lǐng)域，并在這些領(lǐng)域中引起巨大的變化?！　〗陙?lái)，隨著多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻、圖像、計(jì)算機(jī)視覺(jué)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益融合，遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活的各個(gè)方面。研究開(kāi)發(fā)以視頻／圖像為主的業(yè)務(wù)已成為當(dāng)前信息領(lǐng)域的前沿領(lǐng)域和熱門(mén)課題。同時(shí)，視頻／圖像編碼技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的不斷深化，以及互聯(lián)網(wǎng)與多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展又反過(guò)來(lái)擴(kuò)大了人們的應(yīng)用需求，無(wú)線多媒體通信、多媒體電子郵件、交互式多媒體、遠(yuǎn)程醫(yī)療、電子商務(wù)等應(yīng)用成為了人們關(guān)注的下一輪焦點(diǎn)。從技術(shù)角度看，低碼率視頻壓縮是實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用的關(guān)鍵，而這些應(yīng)用又對(duì)視頻傳輸、差錯(cuò)控制、碼率控制、錯(cuò)誤隱藏、功耗以及基于內(nèi)容的互操作性等方面的研究提出了更高的要求。同時(shí)，為了解決視頻傳輸時(shí)所出現(xiàn)的問(wèn)題，低碼率編碼、多描述編碼、容錯(cuò)性編碼和可擴(kuò)展編碼等也成為了近來(lái)視頻編碼的研究熱點(diǎn)。

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