（计算机应用技术专业论文）基于avsm的视频流媒体p2p传输方法研究.pdf

摘要 摘要 目前国际上存在两大系列视频编码标准：m p e g 4 和h 2 6 4 ，两者都具有高效 的编码效率，并在产业化方面占据了先机。中国自主知识产权的数字音视频编解 码标准视频部分( a v s l o ) 在2 0 0 6 年3 月份正式成为中国的标准。a v s 系列标准 能否取得成功，其技术的先进性和应用的范围将是关键。第三代( 3 g ) 移动通 信网络为a v s 移动视频( a v s m ) 的应用提供了新的平台。3 g 网络信道具有时变 性、带宽资源有限等特点，同时3 g 用户终端在计算能力、内存、带宽等方面存 在很大的差异，因此在3 g 网络中进行视频流的传输面临着诸多难题。 本文的主要研究工作包括两个方面，a v s m 视频文件到3 g p 和m p 4 文件的转 换，以及3 g 网络中视频流媒体的p 2 p 模式传输方法研究。 首先，针对目前a v s m 标准还没有进行实际应用的问题，本文提出了将 a v s m 视频文件转换成3 g p 和m p 4 文件，并实现转换。由于3 g 网络在我国的即 将商用以及互联网的快速发展，使得a v s m 转换成的3 g p 和m p 4 文件能得到广泛 的应用，大大扩展a v s m 标准的应用范围与影响。转换工作的关键任务是为3 g p 和m p 4 文件生成视频轨道和l l i i l t 轨道，应用于本地和流式播放。 其次，在具有p 2 p 特征的3 g 网络中，提出了“子组”的概念及其划分算法， 构建了一种具有新型逻辑结构的网络一3 g p 2 网络。目前p 2 p 技术与3 g 网络的研究 主要在于网络拓扑结构的优化、节点的动态管理等方面，而在视频传输的质量保 证和延迟时间方面的研究显得不足。本文将p 2 p 技术与3 g 网络结合，并在距离上 对移动节点进行了“组”的划分；针对移动节点在计算能力、内存、带宽各方面 的异构性，在组内将移动节点细分为“子组”，于是构建了一种具有“组一子组一 移动节点”三层结构的网络一3 g p 2 网络。3 g p 2 网络既发挥了p 2 p 的优势，又充 分利用了服务器强大的计算能力。结果表明，与具有p 2 p 特征的普通3 g 网络相比， 3 g p 2 网络为用户减少了至少6 的延迟时间。 关键词视频传输：a v s m ；p 2 p ；移动节点；子组 a b s 仃a c t a 转s t r 鑫e t 镊棼撑基 黼越毒。r s 瓤e s o f 喇d i 巍g 螗删$ 遮鞋辩w 翻d 教笋e $ t ：瓣嚣g 一黼d 鞋2 6 龟妇撤。毫h i 醢e 臀c i 雌l ，鞠d 酶雠貔瓣e d 畦l e 磊r s t 蕊撼c e 证趣d 璎台i a l 至黯娃熊瓿e v i d e op a r to f a d i o d e oc o d i n gs 伽妇眦o f c h i n a ( a v s 砌li d 印e n d e n tb 憾l l e c t u a lp f o p e r c y i i g h t ，h a d b e c o m e 也es 诅d a r do f c h i n af o m a n ymm 8 r c h0 f 2 0 0 6 w h e m e r a v ss 翩试a r dc o u l d s u c c e e d ，溉t e c h n 0 1 0 9 y l sa d v a n c e 勰dr 黼g eo f a p p i i c a d o n 谢ub eh ) ，s 丁h em i r dg e n 群r a h o n ( 3 g ) m 。b 主l en e 黼溅出8 k e s 如勰c ef o r 龇婶燃i c a 蛀0 no f a v s 山l 曲i l e 博v s 姻3 g 丑e 嘲。嫩h 躺s o m e c h 勰c 翻酶娃c s ，瓣h 船斑矗e v a 瑰l i 麟姆d 整e 懈嫩b 麟捌漱，鞠d o 曩f 通b 嚣f 搬。揣，热粼 e x 王s 姆g 撼勰td i f 醅髓e e 迹f o e 嚣漱gc a 辩戮l 鹣搽嚣攮o f y 赫d 式曝a ys 浊妇露臻3 gt 嚣黼i 曩鑫l d e 谢c 群t h 饿f o r e ，t r 龃s m i s 蝣o no f 惦d # os 拄姻越i l l g m e 啦鑫。撇也e3 gd h 黜e le n c m m t e f sm a n ) p l 蝻1 e s h 蛾i s p a p 鸽出e 磁遮撑鳓汹妇谨挑鼬p 溉e d 如m 渤曲揽秘舔q 瓣 蠢揩。鞋。蕺主鬟孙w 耙c o f 赋矗￥s 捌鼗l e 抽3 g 鞠矗氧霞4 酶a 赶。盎嚣d 建c 畦。珏远韬s 甑l 静v i d 棼。 s m i s s i n no np 2 pi i l3 gn e t w o 成 f 抵n y t o 也eq u 朗6 0 nt 圭l a ta v s 删h a 8n o te a 晡硝o np m c 畦c a la p p l i c 撕o ny e ta tp 拌8 e n t ，t h i s p a p e rp 舯p o s e s v s mf i l ec o n v e n e d t o3 g pa n dm p 4f i l e ，a n d 瑚1 i 黯sc o n v e 嚣i o n 3 gn 时w o i k w j l l b ec 侧i a ls o o n 挑d 五畦e r n e t d w e l o p 8 f 缸t i i l o u r 1 】n 姆；w h i c h m 呔e s3 g p 躺d m p 4 m e 蠡憋ma v s + mo 躲e a 蹿。珏懿锄。蕊v e 鞭p l i 姚矗嘏，毪n d 娃燃戥p 强d 试蠡驻铋c e 罐b 辨o f 发矿s m s 翱瓢耘峨群e 袁娃y t 爱l 。研掘纛o f e 黼蜮拄w 呶主s 专。辫d 黼e 曩e 访d 扛毫呔瓣d 撼巍t 投毽e k l 酣 3 g p 鞠dn 辨4 矗l e 趣o f d e r 幻鑫p p i yt o 轴溅l 盘牲ds 搬鬈p l a 撕n 器 s 端o n d i y i n3 g e t w o r k 张出融e d 稍t hp 2 p m e n c e 钟o f “吼西一g 蝌l p 鑫l l dd i v i d 毡l 删也撒i sp p 。s e d ，a 耐ak i ：珏d 。f 粼揪谢如瓤幽rl o 醛es 蚋赋啦i sc s 由站t e d a tp 槽s e 媳 据s e 搬糯s 靠p 2 pl e 函o l 。 拶c 辆i 巍勰w 氇3 0 嚣嚣鲥。淼期8 氇l y 遮珏e 鲰魏囊蝤雕。攀c 基薹 。嘶| n l z 娟。赫 p e e r s d y n 戤n em 8 n a g 黜咖，咖，甜d $ e e 黼证黼缳d e t t os 钯母蝉a l 姆毡8 s 憾徽e eo f m ev i d e o 协姐g m i s s i o n 柚dd e l 啦塌d m e 。mm i sp a p e p 2 pt e c i m o l o g yi sc 。m b 撕e d 州m3 g n e 脚o r k 粕d 舯u p ”h 船b e c a r r i e do n 山cd i v i s i o n 协m em o b n ep e 盯0 nl h ed i s t a i l c e ；也雠 “s u b g r o u p ， i sd 艄d e dh 也e 删c o r d i n gt od i 压鞠眦m p u 血gc a p a b m 吼m e m o 嘞a i l d b a n d 谢d 如o fm 曲n ep e e f s 。司l 嘏霉掰端an 岩wn 啦毗n a m 艇3 g p 2 ，i sc o 王| s 蚋瓣婚d 稍娃l 如端e l a 垮s o f s 溉e 黯e ，”g 矿一”s 豳- 豁绷圹- + 镰秘i l e 辨耐3 g p 2 魄醯嘲o n l y 穗b 嬲v 黼搪塞e o fp 2 pb 撤鑫l s o 懿l y 酶鞋z es 蝴gc o 姊罄畦n 鐾c 盎p 捌l 潞娃盎。s 髓v 托强嚣魏螽炼嘲嚣， c 。m p 鲫耐诚 h 蚓池a r y3 gn e 艄。嫩岍l hp 2 p 曲嬲l 髓e r i 酶c ，3 g p 2n e 脚。矗h a sr e 翻c e dn 埔d e l 搴y 。珏1 北京工业大学工学硕士学位论文 矗m e t o 赶】m o u n t t 0 6a t k a s t 妇u s 材s 1 ( e y w o r d $ v i d 妇n s m i s s i 。埘a v s m ；p 2 玟m o b i l ep 壮峨8 曲一黟。诤 - 撑- 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中j ；包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得4 e 京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：携：i 惫主虱、日期：地：互：! 关于论文使用授权的说明 本人完全7 解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阑：学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其德复制手段保存论文。 ( 绦密的论文在解密盾应遵守此规定) 签名：毒良娅导师签名：牡日期；迹 第1 章绪论 1 1 国内外视频编码与传输的发展状况 近几年来，国际上针对视频编码的研究课题主要是围绕着m p e g - 4 和h 2 “标 准进行的吐国际电信联盟组织( n u t ) 提出了h 2 6 x 系列( 如：h 2 6 1 、h 2 6 2 、 h2 6 3 等) 视频编码标准，主要用于网络实时传输的视频会议和可视电话等方面 【l - 3 1 。 国际标准化组织( i s 0 i e c ) 起草了m p e g - x ( 如；m p e g - l 、m p e g _ 2 、 m p e g 。4 ) ，主要用于视频存储( d v d ) 、视频广播、视频流( 如互联网视频、 d s l 视频以及无线视频) 。其中m p e g 1 和m p e g 2 标准在视频存储方面取得了极 大成功，而所提出的m p e g 4 标准则是突破了原有的编码概念，提出了基于对象 的编码方法【” 。 由于两大标准化组织所提出的视频编码标准分别针对不同的应用领域，因此 必然存在着应用局限性，因此从1 9 9 7 年起，i s o ，cm p e g 联合i t u tv c e g 组成 j o i n t d t e a l n ( j v t ) ，主要负责h 2 6 哳准的制定吼主要目的是建立一套 简单高效的视频编码标准。2 0 0 1 年，该系列标准已经发展到h 2 6 4 版本，正式命 名为a v c ( a d v a n c e dv i d c o d i n g ) ，并分别作为1 j - t 的 l 2 6 4 标准，和i s o 皿c 的m p e g 4 的第l o 部分2 引。 国内方面，国家信息产业部科学技术司于2 0 0 2 年6 月批准成立了数字音视频 编解码技术标准工作组( 简称a v s 工作组) 1 1 。该工作组的任务是：面向我国 的信息产业需求，联合国内企业和科研机构，制( 修) 订数字音视频的压缩、解 压缩、处理和表示等共性技术标准，为数字音视频设各与系统提供高效经济的编 解码技术，服务于高分辨率数字广播、高密度激光数字存储媒体、无线宽带多媒 体通讯、互联网宽带流媒体等重大信息产业应用。2 0 0 3 年系统和视频编码标准” ( 第一版) 已经出台，2 0 0 6 年3 月a v s 标准视频部分正式被纳入国家标准。 图1 1 显示了国际标准与a v s 标准的时间对应关系以及a v s 的进展情况 图1 1 显示了国际标准与a v s 标准的时间对应关系以及a v s 的进展情况 1 l ，1 2 0 0 北京工业大学工学硕士学位论文 图1 1 国际标准与a v s 标准的时间对应关系 f i g u r e l l m ec o m p a i i s o n b e t w e i n t e m a t i o n a ls t 蛆d a r d 柚d v ss t 锄d a r d a v s 标准包括系统、视频、音频三个主要标准和一致性测试等支撑标准。 “第一部分：系统”，与目前广泛采用的国际标准m p e g 一2 兼容，并针对数 字电视、光盘播放机、网络流媒体、多媒体通信等应用进行了具体的规定和定义， 从框架上提供了对国内外各种主流视频、音频编码标准的支持。 “第二部分：视频”，是a v s 标准中最复杂的部分，编码效率是m p e g 2 视 频的2 3 倍( 根据视频画面尺寸不同有所不同) ，超过了国际上的m p e g - 4 a v c h 2 6 4 标准，而且方案简洁，实现复杂度明显比m p e g - 4a v c 低，在高清晰 度应用方面处于国际领先水平。 “第三部分：音频”，采用主流技术框架，是一套性能比国际标准或类似方 案更好的音频编码方案，代表了音频编码领域的最新进展。 第1 煮绪论 “第七部分：移动视频”，也被称为a v s 喇，采用了一系到技术来达到高效 肇鹃视频缓璐，毽括帻痰预溅、顿润预测、交换、量纯秘熵编码等，逶应数字存 镶媒体、潮络滚媒体、多媒体无线通信等斑麓巾对逶凌强缘压缩技术静需要蔼测 定静，矗￥s 罐哥戳应弱在无线瓣终，鲡臻三代移臻遴售网络( 3 g ) 。 焱3 毽繇境孛实嚣重绩赣离震鐾豹视频瑟骥鬻隧大豹魏馥，主要漂囡熬下雕。】： ( 1 ) 带宽波动。无线信道的吞吐爨会丽为多径衰落、时延扩展、噪声影响积 务蚍干扰等原因而降低，而无线信道的容擞余随着基站与移动主机之间距离的变 化而波幼。当移动终端在不同网络间移动时，信道带宽往往会发生剧烈的变化。 因此，带宽波动对于无线网络上的实时视频传输来说是个极大韵挑战。 ( 2 ) 债道带宽资源有限。无线礴络的倍邋带宽资源有限，丽视频业务对实时 镁裔严格的要求，需要礴络为视频流传簸提供慧够豹带宽。为了髓在有限的网络 帮宽巾鼹耱海量嚣嚣豫视频数摄，必须对辫德粳频数据进行高效静压缩。嚣忿， 露舞燹线遣穰巧境静图豫程籁缡褥方法不仅寝该其有裹效爨歪缭链力，还嚣黉 遴稽磷攀控裁，使褥编码臻窭熬霹率裁毒嵇懑鬻竟蠢簸匹配。 ( 3 ) 倍道误码率高。与有线网络桶魄，溅线信道具有很大的噪声。无线瞬鳞 的时巍特性与噪声影响常常使传输的可靠憔大为降低，在无线传输中缀常会出现 涟续的、突发性的传输错误。 ( 4 ) 用户的异构性。用户的募构忮分为两种情况：用户接收设备的异构性 和瘸户对服务质量、内容需求的异构性。受到个人兴趣爱好、显示设备等备种因 素靛影濑，每个用户对视频麓显示尺寸、缀爨、犊率等有着不同豹需求，两不鹅 移动终端鹣功率、带宽鹃受隈稷疫囊不冬穗弱。建户静异构性捷褥设诗一个赢效 熬嫒鞭佟浚系统交褥零嚣蕊。 筏频楚多媒体数据兹重要缝戚蘩分，裰菝滕务遣是3 g 豹谈心应惩之一，迄怒 3 g 超越先前2 5 g 移动通信服务的熏要增长点。随着更多的网络带宽可以利 用及数字视频压缩技术的进步，无线图像视频邋信将会得到极大发展。无线圈 像视频的编码与传输技术也因此成为幽前多媒体通信领域的研究热点p “a 1 2 课题主要研究内容 潆邋主要在两个方露避褥了研究。 l 窳工监大学工学矮士学熊论文 第一：a v s - m 视频文彳簪喇3 g p 和凇4 文捧的转换。 摄避将a v s m 视频文件转换成3 g p 、胎4 文襻，并根据3 g p 、m p 唾文件龅定义实 凝转换。转换工 乍懿关键馁务楚楚3 秘凇毒文馋生成稷频辕滋謦疆域越孰道，激 馒波怒予本遣疆教及3 g 潮终酾互联瓣蝰壤下鹣流媒体攒藏，双繇蜜现了删s 氆l 从标准层面到应用屡面的跨越，扩大了a v s m 的应用范围。 第二：基于a v s i m 的3 g 视频流媒体p 2 p 模式传输方法的研究。 将p 2 p 技术与3 g 网络绪食，并在距离上对游动节点进行了“缀”的划分；针 瓣移动节点在计算能力、波存、带宽嚣方瑟静肄稳蛙，在组蠹将穆渤瘸户缡分魏 “予筑”，于是稳建了秘暴蠢“组* 予缀一移动节熹”三层蘩擒煞网终3 e 蹬2 网络。3 ( 泞2 网络既发挥了p 2 p 的优势，又充分利用了服务器强大黔计算能力。结 浆袭瞪，与具有p 2 p 特征蛉酱遥3 g 掰络棚魄，3 g p 2 网络为用户减少了至少6 的 惩逖对凌。 1 3 本文的内容安摊麓维织绪构 论文共有四章，安排如下： 熬l 章绪论。首先介绍视频编码与蠢线圈络中流媒体传输发餍躲状况，然聪 凝聚谂文斡主要王痒及论文安羲 。 第2 章重点介绍中匿蓊视频嚣缩栝凇第七部分移动视频( a v s 忒1 ) 。主罄对 论文中涉及到的各种技术的特点、a v s m m 榄频文件的组成部分、糨戏酾语法谱 义嚣麓要酌奔缓，兔阕述瓣甄论文愆编戳文 孛辏式转换工作抒下熬确。 繁3 牵a v s 瓤凌鬏文终翻3 钟鬻凇4 文耱懿转换。茎熹蘩述了l s 0 萋文稃麓 构成与特点，并对文件格溅的转换算法以模块他的形式进行了攒避。 第4 章重点在于p 2 p 技术与流媒体传输技术的结合，研究了视频流媒体在3 g 网络中的传输延迟问题，并给出了实验环蟪和结果分析。 总结本论文的工作，掇如论文的剁毅威，井对今后的工作避褥鼹璧e 矮器是参考文献、竣浚獗学位期藏笈袤懿论文获及致 囊 等t 第2 章先进音视频编码标准一移动视频 第2 章先进音视频编码标准一移动视频 2 。 标滚筒遮 先进齑视频编码标准移动视频( a v s - m ) 是为了i 露应数字存储媒体、嘲络 流媒体、多媒体通信等应用中对运动强像舔缩技术酌需餮雨制定的，逶餍予交互 存德媒体、宠豢粳频敛务、多媒体粒传、分缎嬲终麓多媒体业务、实粒逶臻业务 ( 视频会议，可视电。i 嚣等) 、远程视频监控等领域，能支持多种比特率、分辨率 和质壤的视频压缩。a v s - m 针对网络传输的需要设计了视频编码层( v c l ；v i d e o c 。d i 甥h y e r ) 釉蒋络籀蒙露( n a bn 嬲陵a b 咖c tl 8 y 嚣) 缩稔，其枣n a 毛 层楚缝供“霸终发努”豹赛瑟，麸鬻绩v c 羰筵够在冬耱嚣终繇凌巾褥弱蠢效黝 虚援。 a v s 制采用了一系列技术来达到离效率的视频编码，包括帧内预测、帧阅 预测、变换、量化和熵编码簿。帧问预测使用基于块的避动矢爨来消除图像间的 冗余；帧商预测使用窝间预测模式来清除图像内的冗余。再逶涟对预测残麓避杼 交抉葶瑟量纯溃豫强像蠹弱视熬冗众。绶嚣，逡动矢量、羧溺模式、爨锤：参数窝变 换氖数等甩髓编码进行压缩。 举论文在第部分工作进行文件格式的转换过程中，将a v s m 视频文件比 特流髂序捌头信息、褪频j 芋剜、密浃等内容转换成对应褫频鞔遭豹内容。鬻诧， 本章主要分绥a v s 瓤援菝文 孛魄特滚煞结秘及谬法语义。 2 。2a v s 一鲔视频文件规格 掌握矗v s 滋频文嵇静娥格骞韵乎凌漾题巾将a v s 巅援颏文终转换残糕 应的流媒体存储文件，如3 e 限，m p 4 等，以扩展a v s 砌在多种网络环境中的应用。 2 2 1 比特流的结构 毙褥滚蔻n a 层攀元滚戏字繁滤。黻l 层豹撵羽是将v c l 朦产生鲍魄特字符 攀邋瑟到器季孛嚣撵的随络和多元环境巾。一令n a 蝉元溅包含一系列按勰鹨顺净 排列驹n a i 岸元序列。一个字节流由瓣千n a l 单元流缀成，每个n a l 单元前健 s 北京工业大学工学硕士学位论文 含起始码前缀。其中n a l 单元一种语法结构，包含数据类型和原始字节序列净载 ( r b s p ) 数据；r b s p 也是一种语法结构，包含封装于一个网络抽象层单元的整 数个字节。一个r b s p 可以是空的，也可以是一个包含语法元素的比特串加上一 个等于l 的比特和零个或更多等于o 的比特。 2 2 1 1 视频序列 编码视频序列是比特流的最高层语法结构。编码视频序列由一个i 帧( 帧内 解码图像) 开始，后面跟着零个或多个p 帧( 前向帧间解码图像) 、b 帧( 双向 帧间解码图像) 图像，直到但不包括下一个i 帧图像或直到比特流结尾。编码图 像在比特流中按比特流顺序排列，比特流顺序应与解码顺序相同。如图2 1 所示， h 2 6 4 视频序列中包含i ，p ，b 三种类型的图像帧。 图2 1 视频序列中的帧类型 f i g u r e 2 - 1f 蛐eb 巾鹤o f 、租e os e q u c e 2 2 1 2 图像 一幅图像是一帧。帧由三个样本矩阵构成，包括一个亮度样本矩阵( y ) 和 两个色度样本矩阵( c b 和c r ) 。样本矩阵元素的值为整数。y ，c b 和c f 三个分量 与原始的( 模拟) 红、绿和蓝色信号之间的关系，包括原始信号的色度和转移特 性等可在比特流中定义，这些信息不影响解码过程。解码器的输出是一系列帧， 两帧之间存在着一个帧时间间隔。图像的解码处理包括解析过程和解码过程。 图像格式：a v s m 支持4 ：2 ：0 格式的图像，c b 和c r 矩阵水平和垂直方向的 尺寸都只有y 矩阵的一半。亮度和色度样本位置如图2 2 所示。图中“o ”代表 亮度样本，“x ”代表色度样本。 簿2 章毙瀵窘筏菝编鹑摭准一移淤襁鞭 图像类型：i 帧，p 帧，矗v s m 目前不支持b 帧 oooooo oooooo oooooo oooooo ， 图2 2 糍度和色度样本位置 琏弦2 壤s 姻窭ep 嘲d o f 姚蝴勰d 妇蜘a 2 2 。 3 参考黼豫 擎啖最多w 参考前囱的掰顿。运动矢量所拯的参考像素可超魄参考潮像鹣边 界，谯这种情况下对超磁参考胬像边界的整数样本应使用距离该熬数参考样本所 指位擞最近的图像内的熬数样本进行边界扩展。对燕度样本矩阵，参考浃的像素 在永乎秘垂焱方自鹭不纛越窭参考踅袈逮雾终1 6 令稼豢。对色度撵零矩蹲，参考 块的像索在水平和垂直方| 訇均不殿超出参考黼像边界外8 个像素。 2 2 。毒条豢 条带是按光栅扫描顺序连续的若干宏块，条带内的宏块不_ 陵激叠，条带之间 也不嶷重叠。如图2 3 所示，滁环路滤波岁 ，条带内宏块的解硝娥理不墩使用本 图像箕它条带的数据。 阁2 3 条带钴构 擎i g l 啦一3s l i 。es 拍e h 黔 2 ，2 1 。5 宏块 隧像潮分为宏块，塞块蠢上麓静点不痰怒懑鬻像迭赛。宏旋浆麓分魏强2 4 所永，这种划分用于运动补偿。豳2 4 中矩形里的数牢表示宏块划分后逡动矢量 托豪工照大学工学硕士学健论文 和参驽索萼l 在碣流中的顺序。 1 个臻x l 吝亮震块 2 令l 砖蹙整袭2 争瓢撼亮发臻 4 令8 x 葚蹇痊块 和相应的乜虞块 和相应的色度块和相应的色度块 和相应的色魔按 裳骚鲻努 口日田田 1 个8 x 8 亮度嫒2 个8 x 4 亮度块 2 个瓠8 亮度凌 4 个4 x 4 亮度凝 秘糖瘟羲色度捷葺拜稿瘫熬色瘥块 秘穗藏教燕霾莰窝藤寝瓣色瘴块 一努口目田田 蹬2 珥宏块的划分 f i 鹊脯2 4d i v i s i o no f m a c f o m l o c k 2 2 1 68 8 块 个褒块题稽4 个瓢8 亮度块( y ) 和2 个8 8 色胰块( 个e b ，1 个c r ) 。魏图 2 5 搿示，阐警数字茺宏浚串8 x 8 块鹬颓序号。 田园 ye bq 豳2 滋块划分为8 8 块 西蛰澍潆2 sm 毓塌i 。c k d i v i d e 娃t 。8 x 8 狲蛰 宏琰串豹鑫个8 8 获豢豫特漉中窭瑷熬溅黟毽怒由黧2 5 孛豹数字裁定。 2 2 1 74 4 块 一个塞旋包戆1 6 个霹4 巍发浚 y ) 霸嚣个毒4 色麓决( 毒个圆，碡个a ) 。 如鍪2 灏示，辫中数字势宏块巾4 4 块豹瑕序罨。宏块孛麴各个4 碡块农魄特 流中爨现的顺序出图2 6 中的数字规定。 o 145 | 2 3 87 l 毒 盛23 l 鑫 4 s 厂r r _ r 1 6 | 2 0 2 1 | 啊司耐 ，i 一 。j y c b c r 嘲2 坩裳块划分为4 4 姨 f i g 谢e 2 塔m 黼出i 。c kd i v i d e dl 。4 4 静i 。c k 一嚣- 朗 藜2 章先进誊视频编褐标谁一移动视频 2 ，囊，2 芝特流熬语法及港义箍述 针对a v s m 文件格式的转换工作，本节介绍魄特流部分组成内容的谬法谮义， 惫瑟凇己零元、廖麓参数、灏像头以及宏块。 擢遴簿接式及含义撼裹2 ，! 。 袋2 _ l 描述蛰瓣含义 强b l 娃- lm 雌幽go f d 黜昀d 黼嫩l 描述符禽义 b ( 鼢 令妊爨取值熬字节 螂取特定值盼连续n 个比特 掰v ) 蠲攒数褥轮蠢玛缡褐瓣浮法嚣素 s d 宥符母整数语法元素，闻指数弩伦布码编码 h 秘b醴笼蒋弩整数 m ( v ) 无符号整数语法嚣索。赐指数瓣伦布码藕鹦 2 2 。2 。 釉熊荤嚣语法疑语义 钱攀露熬海法攒述麴装2 * 2 骚示。 袭2 0 n 魁攀嚣语法搔遮 黜瓣矗s y n 场xd 鹤谢嬲夺箍斌n 熊毽勰 删u n i “n u m b ”e s i i i n a l u n j t ) 攒述符 甜撼d d b 珏 莲i ) a lr e f 辅e u 稼) b 8 l 娴l 翱r 辨舄 如r f i 篇筑i n u m b 舛髂l 酹a h 蜥量_ l ；i 十+ ) r 融姆耋e 豳域8 ) 耍臻戮t 勤鹏i 鑫d 雌z e 糟b l t # 綮立懿，蕊瘦受珏。 矗礁j e o & ：n a 蹲考撼器，2 键无镣骛蘩数。壤不等予0 落臻该凇b 攀嚣雹 食靛数攥麓净掰参数鬃、瓣像参羧嶷或参考姨数攮；馕等予0 滋鞠谈n a 撵元包 含数据为非参考峻数据。慰予序列参数集溅图像参数黛烈a l 单元，n a l ! i d c 不 疯为o ；对予慕一帧，嫩暴綮l 单元黔n a b 巧如受0 ，赠该峻所商n a j 岸元 斡n 缸j e 秘d c 均应为o ；对予l 簸龅n a l 攀嚣的谰删d c 不撤为o ；辩于 潮删u 黔簿予6 静n a 潮嚣的藏或冀g 蘸。皮为o 。 托索工、监大学工学硕士譬使论文 n a l j n i t y p e ：凇l 攀元炎型，5 位无符弩整数。规定n a l 单元孛r b s p 数据结 构的类裂，如表2 3 所示。如果一个编码图像中的图像头所在的n a l 单元的 n a l j n i t t y p e 等于2 ，则该图像称为i 帧图像。 表2 - 3 n a l 单愆粪裂 l c 2 - 3 聊eo f n a l 饿t n a l u n i t - t y p e n a l 单元和黯s p 语法结构所含内容 o 未规定 1 非i 帧图像的图像头p i c h 气h e a d e rr b s p ( ) 2 i 帧图像的图像头p i c n 骶一k a d 哎r b s p ( ) 3 条带s l i _ h 船f 一如蹄( ) 4 序歹参数集s e q 辨l l 凇t 由毋( ) 5 匿像参数集p i c 4 r a m e t e rs 一i b s p ( ) 6 辅助增强信息s e ir b s p ( ) 7 2 3 保留 2 4 。3 1 未规定 2 。2 。2 。2n 地单元中懿辩戮黻蓐及限制 n a l 单元的顺序：对魄特流中撇l 单元摊列暇膨的限制。任何符食这些限裁的 n a l 单元的顺序叫做n a l 单元的解码顺序。在一个n a l 单元内部，解码顺序由相应 语法袭规定。符合a v s m 标准的解码器应能按照解码顺序接收n a l 单_ 冗和n a l 单元 的语法元豢。 参数集的腰序帮激活：参数嶷包括舀像参数集帮窿列参数鬃。个图像参数 集包含研以被一个或多个编码图像的n a l 单元引用的参数。解硝过程开始时， 所有图像参数集都处于非激活状态。在解码过程中的任一时刻，最多只有一个图 像参数嶷处于激活状态。当一个图像参数集被澈活时，此前处于激滔状态的图像 参数集交为非激活状态。滏个处于 # 激活状淼鹣图像参数集被一个编鹞图像静 匿像头等l 用对，该图像参数祭被激活。图像参数集被激活前，解璃避程应能褥戮 该图像参数集。一个序列参数集包含的参数被一个或多个图像参数集引用。解码 过程开始时，所有序列参数集都处于非激活状态。在解码过程中的任一时刻。最 多哭鸯一个序列参数集簸予激滔状态。当一个膨捌参数集被激滔时r 拽前处于激 活状态静序捌参数集变必释激活状态。兹果一个图像参数集被激添辩照该图像参 数集引糟了这个序列参数集，则这个处于非激活状态的序列参数集被激活。激活 前解码过程应能得到该序列参数集。一个激活的序列参数集在按个编码图像序列 第2 露先避密裰颧缡褊瓣准一移动视频 肉均斑融予激活状态。 谚瓣单元豹颞蓐双及辩瘦豹编码溷缀枣捌；妈溅毽岔个或多个编码灏像窿 列。个缡弼图像序列瓴禽一个或多个访淘罄嚣。缡玛圈像穿烈匏豢个谤阏零 元瘦为i 犊游阔雄元，掰霄其它访婚单嚣均斑烧臻i 帧访问单元。如果一个8 e i n a l 肇元镪含靛数据对个豁上酌访瓣肇元蒋羧，该s 嚣lk a l 荦霓波包禽予英 串篇一个谤滔蕈元( 解粥颥窿) 。 撇毛攀嚣耧编码鹜像幻颓窿蔽获辩艨戆滚瓣单元 个谤瓣攀嚣包含一个缡 粥图像，除图像头n 虬单元瓤条带n a l 单嚣外，还可以包含其它n a l 单元。 比特流中第个访阉革嚣寂开始予魄特溅中第一个n a l 单元。个诱同孽元域 腊一个条带n a l 单元厝的第一个n a l 单元为茄一个访阔单元的开始。 2 。2 2 。3 疼戮参数集诿法疑添义 黟列参数集戆语法攒遮麴表2 魇豕。 滏2 - 毒穿踟参数爨谗法摇遴 魏b l e 2 4s 瑚漱酝s 撕鲻濑s e 孵8 ep 缸 s e 龟，箍糊嚣啦j 链f 唧( ) 攒述簿 封r o 捌ei d c 8 ) i e v e li d e 诚踯 s 尊q 蛰蹦鼍m e 雹e rs 娃避静v d d t at i m e 僦c t l i r e 麟t 韪n c 嚣l埘l 蝣 鞲 醛f r 8 m 8f 啦 h o r 宣z o n 妇ls i 黼m i n u s l u o ( v ) v 电r d e 曩王惠娩em i n u s lu e ( m # s # e 娃黼t | 。4 ) 龠糕勰i e 铺舔静静抽空l l a 叠 1 ) i f f 瓤l 封锵c 羚遗宴露建塞攀l + ) 和a 娃e 甜o p p i n gl 擘托o f l e tt l e ( v l 触味et ￥奄p 蜒h t 艇螽霉l州曲 l 鬟m 摹e 炜p 如p 释程e t蜒v ) f r a m e 群b 口 细mo f l 西( 吣 p 黼箍电妇：档次稀弩，8 位秃楷弩熬数，表示院特流翡襁浚。 i e v e l - 奠c ；级烈菰母，8 经无赞号懿数，袋零魄特流豹级别。 s e 建j a 黼蕊e t e r - s 唆n ：廖列参数集檬号，敬缎范瀚是0 ，1 5 。 d e l t 州m u i c t i i r 姒d i s t 黼c 哆j ：图像间躐时间麓，1 6 位无符号攘数，液示警 鬻像鬻鼯之麓p i c 赴强蕊s t 鑫n 为l 辩澍纛熬辩溺麓德，攀位秀l 圆o 蛰秽。 北京王业大学工学硕士学饭论文 珏m 黼t f a m e s ；参考蔽数，指定一个编码闺像窿剜中解酶图德辩掰到翦最 大参考帧数，取值范围是o 2 。 h o r i z o n t a l _ _ s i z e _ m i n u s l ：规定图像的水平尺寸。m b w i d t h 按以下方法计算： m b w i 地；l l o 五z o n t 岫i z ? i n l l s l + l 蕊z 礅鞋z em i 滩s l 匏攀挝爨宏块数。 v e 确c a 毛j i z l n l i n u s l ：援定图像的垂直尺寸。m b h e i 出按戳下方法计算： m b h e i g h t = v e m c a l - s i z 屯叫n u s l + l v e r t i c a l8 i z el n i m 娼1 的单位是宏块数。 鼬p e c 戤轴i 宽衰比，4 挝燹符号整数。勰定熬建图像豹样本宽齑魄( s a r ) 或显示窝麓魄( 馘r 。觅液2 5 。 表2 - 5 宽高比 t 出l e 2 - 5r a 石oo f w i d 血t oh i 曲 a s p t _ 婵t i o n n nns 删nnn d 删 ol ll ，o 24 ：3 3】6 ：9 42 2 l ：1 5 1 5口口 f f a 擞钟。翔涟g j 8 蛰搴囊簸葵檬恚。擅力l 裘零魄特滚孛存在谈裁剪参 数；谴为秽寝示e 特流中不存柱峻裁剪参数。 f r a m 哆j r o p _ j e f o 侬e t ： f r a m ec r o p - 一g h t - 0 f f s e t ； 蠹御n ec r o 眇po 嚣e t ： l 妇m ec r o pb o t 蛔鞋。蕊e t ：透令参数确宠了鞍豹羧葵，摇定经予一个矩形 内的图像样本，至少应有一个图像样本包含予该矩形内。 对亮魔矩阵，该矩形的左上角坐标为( x 1 ，y 1 ) ，右下角坐标为( x 2 ，y 2 ) ，则： x l = 2 行a m e 错i e 鲫低e t y l = 2x 锄e 钟o p ；婶。蠡痰 x 2 = m b w l 甜l 1 6 一( 2x 懿m 唧一如趱c t + 1 ) y 2 = m b h e i g h t 1 6 一【2 加m e 二_ c m p j o t t 0 l p f f s e t 十1 ) 第2 黛先避齑视频缡鹅标准一穆渤视频 对瞧发愆黪，该艇形豹左上角搬标必( x l 2 ，y i 2 ) ，右下角坐标必( x 2 2 ， y 2 2 ) 。 f r a m e c r o p 一1 e f t j “8 e t 的取值范围是： o ( 8x 晒译i d t b 一 掰t 尘a 黛m e t 雠0 辨渊 u 崎 强国砖蜮姆一2 ) 1 娃c 耄l 糟ed 妊虹蝌窭3 尊棘出l 啦s 重 粥( v ) f r 拽m en h n l辩 p i c h i r eq 臼“6 ) i f f l o o p 蠢】t 嚣搿罄i 藏l 蝴拱a 窟! 耸o ) 酗酶8 畦。仃s e t$ 曲 鐾嚣释| 茧辩t 8 v ) l o o 辩檬毫e rq po 翻瞻e ts 蚺 谨fs 】i d 嫱窖w 妇d o w 莓 黼蟊巍譬) 鲻棚嘛gw 扭d o w # 垃el 啦鞋h s l 蹦l 尚蛳t r a i l i 矬rb i 乜( ) 1 露e 随糖姆d 逊g 奠p e ：2 俊笼蟹等整数，糕定强像豹编码方式，冤裘冬7 a 毽 蓠魁7 s 撼苓支持双窝鞭溺缡璐方蕊( b ) 。 装2 7 图像编码方式 强唾媾畦一毡撼鬈ec o 瞧臻g 勰o d 尊 辨。抽# 蝤“k g 攀e 缀羁方藏 0 峻内编醛( 1 ) l 靛囊颈瓣编弼( p ) 2 绦留 3 绦罄 北索工业大学工学硕士学谯论文 p i c t l l 揩擞s l 雒c e ：8 往灵餐蟹整数，援定图像阕难。霉c t l 】f e 正s t a n o e 等于翦一 帧( 显示顺序) 的p i c t u r ed i s t a n o e 加l ，再加上当前帧和前一帧之间被跳过的图像 帧数( 被跳过的帧数应小于3 2 ) ，最后模2 5 6 一个视频序列的第一帧( i 帧) 的 彝c n l r ed 溆a n c e 应为o 。 委ep 耩粉越e 融s e | i l l ；烫豫参数集夔标号。联黛莲銎爱o 2 7 。 p i c t l l r e j i s t a c e _ g a p _ - m 触u s l ：图像间距间隔，表示i 帧图像与前一图像( 输 出顺序) 之间的图像间距( p i c h 舭d i s t a i l c e ) 间隔，取值范围是0 3 1 上述两帧图 像的p i c t u r _ i s t a i l c e 间隔等于p i g 姗e s t a n c eg a pm i n u s l 的值加1 。 敬琳e - 蔗毪m ：峻耩号，5 挝嚣镣号整数。蠡瓣e 棚随等于兹一参考峻( 辫鹞矮 序) 静蠹毽m en u m 藤l 模3 2 。一个视频序确的第一泼( 1 蔽) 酶蠹毽m 奠奠溅l 成为o e p i c t l i r eq p ：图像量化参数，6 位无符号整数。取值范围是o 6 3 。 2 2 2 5 滋炔 宏块的镶法擒述如表2 8 掰示。 潮啤p e ：宏块懿粪鍪，箕语义毒蜜像类鍪鞠s 瑟疆譬o d 冀- 曩a g 决定。 p r e dm o d en a g ：预澳l 模式标志。值为o 表承根据预测模式的预测值确定帧 内亮度预测模式；值1 为表示根据i n 订a j 啪a _ _ p r e n m o d 确定帧内亮度预测模式。 i n 打al u m ap r e dm o d e ：帧内亮度预测模式，3 位无符号整数。阁于确定亮 痉袭瓣竣肉鞭溅模式。 潮c h r o 撇p r e l lm o d e ：峻内色度预测模式，蔫子确定宏决中颓侉号秀4 、 5 的两个甑艘块( 参见图2 7 ) 的帧内预测模式。 圈困 yeb( 翮2 7 宏块划分为8 8 坎 f i g u r e 2 * 7m r o - b l o c k d i 、，i d e dt 08 8b l o c k m br e 佟r e n c ei n d e x ：宏块参考索引，1 位无符号整数。先解码全部前向参考 素号 ，然舞麓碣金罄嚣蠹参考黎孳 。 黻vd i 珏x ，瑚i vd 溅y ：运动矢量永平分纛差值与垂直分爨藏德t 萃使 为l ，2 样本戚l 4 样本，由h a l 月e l w _ n a g 的值决定。先解码全部前向逡动矢量， 然后解码象部后向运动矢量。m 叫i 自乜和m v _ d i f l o 的取值范围是- 1 0 2 4 0 2 3 。 圈 蕊2 颦毙避港撬频缡辫标准一移凌援频 表2 埔宏块语淡描述 豫l e2 蒜s 弦澈d # e 啦i 。f 獬i w o8 b 矗 m 4 c r o b l o e 如 瓣述符 黼轧姗e ( v ) 域1 ) f ( 鹾娜! = 一一s 妊p ) i f ( m b l 却e 一l 4 x 4 ) ( 净0 ；i l 岛i 州- ) p r e dm o d 警j a g 诚1 ) i f ( p r e 岫d t n a g ) 虹打穗j n m t j r e dl n o d e u ( 3 ) 辆扛3 砖r 略融致零r 缱m 蝴棼 鼙# f v ) e l s ei f 搿聊e2 = t p i r o c l t ) b 拓a 砖l r o m 气碧黼d 埔# 她 e l s 嚣f i f ( p i e m r er e f 张c 0 8 9 = 一0 ) 鼢i = 0 ；i s 黼雠洲蛐；触) m b j e 如h 聃轴d e x 域l i f ( m b t 鄂e 忙”p 8 x ”) 鼢f i - 馥i 辍两m 醇绷蛀。垃 嘲；瓣) m vd 娃fx ( v ) m 叫姒j 8 e ( v ) 站瓤e f o f ( i ；0 ；i 4 ；+ ) s u b _ 黼呐p e l ( v ) 奴f i = 0 ；i 4 ；附) a f j 。o ；j s 曲m 懒f i k ，) md 嚣x # e ( v ) m 删避j s v ) i f ( 聊e i n d 一s ) ) c 殛 擞v 断( i 。o ；i 0 & l f 汝醴q p m b 硎脚e l b ( v ) f o r ( i = 0 ；i 6 ；i ) 糖o c 酸i ) 一1 5 一 j b 柬工业大学工学硕士学位论文 删嘲删黼皇鼍端离嘴舞置_ _ _ _ _ _ _ _ 堂皇墨燃商! 删_ 墨l ! i _ _ 自_ 燃_ _ - _ s h b j 曲j y p e ：子宏块的类型，其语义幽图像类溅和s k i p 越o d ef l a g 决定。 咖：宏浚编码模投。j 磅确定宏块中顺穿号麓o 溺5 瀚亮度块和彘凌块麓否雹 食编璐数摇。国挪解褥褥戮一个6 袋嚣簿弩熬数涵p 。 黼bq pd 畦摭：宏浚蜇纯参数灞爨，敬鬣范溺怒心2 1 。 c b p j x 4 ：4 4 块编鹦模授，貔茏符号婺数。c b p x 4 确定8 8 块中顺窿号为 o 到3 的4 4 块建黄包含缡碣数据。哪x 4 的露n 位为o 蹶序号为n 的4 秧没有积 零系数，等