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)在社會生產(chǎn)和生活的各個領(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)展和競爭的焦點。數(shù)字視頻產(chǎn)品被廣泛應用在交通、公共安全、圖書、教育、通信、軍事、金融及醫(yī)療等諸多行業(yè)，社會需求迅速增長。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或傳輸大量數(shù)據(jù)，大大超出ADSL或3G無線等寬帶網(wǎng)絡的傳輸能力。視頻壓縮的目的是對數(shù)字視頻進行編碼，并實現(xiàn)在保持視頻質(zhì)量的同時占用盡可能少的空間和傳輸時間?！　⊥ǔＧ闆r下，視頻流占用的帶寬越寬則視頻質(zhì)量也越高，對視頻效果的要求越高，需要的網(wǎng)絡帶寬也越寬，而解決這一問題的關(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)的評價方式通常有兩種：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)絡帶寬資源占用較少的情況下實現(xiàn)較高的視頻質(zhì)量?！　”緯卜?章：第1章緒論；第2章介紹H.264編碼標準；第3章論述快速運動補償技術(shù)，包括視頻編碼中的運動搜索、H.264中的運動補償技術(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碼率控制研究進展、基于圖像直方圖的改進碼率控制、基于R-Qstep率模型的碼率控制等；第5章論述錯誤隱藏技術(shù)，包括H.264錯誤隱藏研究進展、基于邊緣分析的錯誤隱藏算法研究、基于殘差恢復的錯誤隱藏算法；第6章論述無線網(wǎng)絡視頻傳輸技術(shù)，包括信道編碼算法、無線網(wǎng)絡傳輸模型等；第7章介紹網(wǎng)絡視頻傳輸平臺的設(shè)計。

內(nèi)容概要

本書在作者多年對基于H.264多媒體通信研究的基礎(chǔ)上，對視頻編/解碼標準、快速運動補償技術(shù)、碼率控制技術(shù)、錯誤隱藏技術(shù)、無線網(wǎng)絡視頻傳輸技術(shù)、網(wǎng)絡視頻傳輸平臺的設(shè)計等方面的最新研究成果和進展進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、運動估計與補償、變換編碼、碼率控制、錯誤隱藏、無線網(wǎng)絡視頻傳輸技術(shù)等內(nèi)容。    本書主要讀者對象是多媒體通信專業(yè)工作者、高年級本科生和研究生，也適用于有相應水平的、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  視頻編碼標準的發(fā)展  1.3  無線視頻傳輸技術(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  快速運動補償算法與優(yōu)化技術(shù)    1.4.3  碼率控制技術(shù)    1.4.4  錯誤隱藏技術(shù)  參考文獻第2章  H.264編碼標準  2.1  H.264標準簡介  2.2  H.264編碼算法新技術(shù)    2.2.1  分層設(shè)計    2.2.2  多模式高精度運動估計    2.2.3  先進的幀內(nèi)預測    2.2.4  整數(shù)變換編碼及量化    2.2.5  去塊效應濾波    2.2.6  先進的熵編碼技術(shù)    2.2.7  先進的抗誤碼設(shè)計  參考文獻第3章  快速運動補償技術(shù)  3.1  視頻編碼中的運動搜索    3.1.1  簡介    3.1.2  運動搜索算法的分類    3.1.3  基于塊的運動搜索算法    3.1.4  典型的BME快速算法  3.2  H.264中的運動補償技術(shù)分析    3.2.1  多參考幀運動補償模式    3.2.2  多預測宏塊模式    3.2.3  高精度的運動矢量    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  實驗結(jié)果與分析  3.4  基于紋理方向估計的快速幀內(nèi)模式選擇    3.4.1  H.264幀內(nèi)預測    3.4.2  快速幀內(nèi)模式選擇算法    3.4.3  實驗結(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  實驗結(jié)果與分析  參考文獻第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價  4.3  H.264碼率控制研究進展  4.4  基于圖像直方圖的改進碼率控制算法    4.4.1  MAD預測值的調(diào)整方法    4.4.2  滑動窗口模型    4.4.3  實驗結(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  宏塊分類方法    4.5.3  碼率控制算法    4.5.4  實驗結(jié)果與分析  參考文獻第5章  錯誤隱藏技術(shù)  5.1  引言  5.2  錯誤隱藏算法綜述    5.2.1  錯誤隱藏概述    5.2.2  錯誤隱藏研究現(xiàn)狀    5.2.3  錯誤隱藏算法評價  5.3  H.264錯誤隱藏研究進展    5.3.1  錯誤檢測    5.3.2  錯誤隱藏  5.4  基于邊緣分析的錯誤隱藏算法研究    5.4.1  Gibbs-Markov隨機場    5.4.2  局部邊緣走向分析    5.4.3  錯誤隱藏算法    5.4.4  實驗結(jié)果與分析  5.5  基于殘差恢復的錯誤隱藏算法    5.5.1  算法原理    5.5.2  時域隱藏    5.5.3  殘差恢復算法    5.5.4  實驗結(jié)果與分析  參考文獻第6章  無線網(wǎng)絡視頻傳輸技術(shù)  6.1  無線網(wǎng)絡視頻相關(guān)技術(shù)  6.2  3G-IP信道特性    6.2.1  3G網(wǎng)絡比特錯誤模型    6.2.2  IP網(wǎng)絡數(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    6.3.3  網(wǎng)絡自適應的擁塞控制  6.4  無線網(wǎng)絡傳輸模型    6.4.1  碼率約束條件    6.4.2  估計解碼失真    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  實驗結(jié)果與分析  參考文獻第7章  網(wǎng)絡視頻傳輸平臺的設(shè)計  7.1  網(wǎng)絡視頻傳輸平臺的硬件設(shè)計    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  信號完整性及時序分析    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  信號時序分析  7.3  UI系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)    7.3.1  UI的基本界面元素設(shè)計    7.3.2  UI應用程序框架設(shè)計    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    7.3.5  顯示驅(qū)動層的設(shè)計    7.3.6  UI控件層的設(shè)計  7.4  USB通信程序的設(shè)計及實現(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  模擬鍵盤輸入模塊設(shè)計與實現(xiàn)    7.4.4  系統(tǒng)備份與恢復模塊的設(shè)計與實現(xiàn)    7.4.5  通訊錄模塊設(shè)計與實現(xiàn)    7.4.6  文件管理模塊的設(shè)計與實現(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

章節(jié)摘錄

　　視覺是人們獲取信息的最為重要的途徑，據(jù)統(tǒng)計，人們通過視覺獲取的信息約占總信息量的70％。視頻／圖像作為視覺信息的主要載體，與語音和文字信息相比，具有信息量大、直觀生動和確切等特點，因而具有更為廣泛的實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)量可以用海量來形容，對存儲和傳輸都極為不利，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)壓縮編碼問題成為視頻／圖像應用的關(guān)鍵[2]。經(jīng)過半個世紀的不懈努力，特別是自20世紀80年代后期以來，視頻／圖像壓縮編碼技術(shù)取得了令人矚目的進展，已經(jīng)逐步從過去學術(shù)研究的領(lǐng)域走上了標準化、產(chǎn)業(yè)化的道路，其應用已滲透到通信、多媒體、數(shù)字電視、視頻監(jiān)控等各個領(lǐng)域，并在這些領(lǐng)域中引起巨大的變化?！　〗陙恚S著多媒體、網(wǎng)絡技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻、圖像、計算機視覺和計算機網(wǎng)絡技術(shù)日益融合，遍及國民經(jīng)濟和社會生活的各個方面。研究開發(fā)以視頻／圖像為主的業(yè)務已成為當前信息領(lǐng)域的前沿領(lǐng)域和熱門課題。同時，視頻／圖像編碼技術(shù)在各個領(lǐng)域應用的不斷深化，以及互聯(lián)網(wǎng)與多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展又反過來擴大了人們的應用需求，無線多媒體通信、多媒體電子郵件、交互式多媒體、遠程醫(yī)療、電子商務等應用成為了人們關(guān)注的下一輪焦點。從技術(shù)角度看，低碼率視頻壓縮是實現(xiàn)這些應用的關(guān)鍵，而這些應用又對視頻傳輸、差錯控制、碼率控制、錯誤隱藏、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，為了解決視頻傳輸時所出現(xiàn)的問題，低碼率編碼、多描述編碼、容錯性編碼和可擴展編碼等也成為了近來視頻編碼的研究熱點。

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