關于移動流媒體編碼和傳輸技術研究

申 鎮，許斌鋒，張 俊，馬 康

（江蘇電力信息技術有限公司，南京 210000）

1 移動流媒體編碼和傳輸技術

1.1 移動流媒體編碼技術

國際電信聯盟電信標準部制定的H.26X系列標準屬于典型的視頻壓縮領域壓縮標準，本文研究的移動流媒體編碼技術主要圍繞其中的H.264標準展開，針對性的編碼檔次與分級、較高的網絡適應力、較高的抗誤碼特性屬于該標準具備的主要優勢。預測、變換、量化、編碼屬于H.264編碼器結構的主要功能模塊構成，幀內預測、幀間預測、變換編碼與量化、熵編碼則屬于其中的移動流媒體編碼技術代表，如幀間預測包括基于塊的運動補償預測、多參考幀預測、1/4像素精度運動估計，而變換編碼與量化則包括整數離散余弦變換、哈達瑪變換，由此即可較為深入了解移動流媒體編碼技術[1～2]。

1.2 移動流媒體傳輸技術

基于FFT的整體壓縮傳輸、OFDM傳輸均屬于較為常見的移動流媒體傳輸技術，而結合H.264標準，本文將介紹一種基于小波包的OFDM流媒體傳輸技術，該技術結合了H.264標準的網絡提取層和視頻編碼層概念，以NALU為單元形式進行編碼后數據傳輸屬于該技術的主要特點，同時該技術還定義了符合存儲介質或傳輸層要求的數據格式，且能夠在提供視頻編碼與外部接口的同時給出頭信息。

2 移動流媒體編碼和傳輸技術的實踐應用

2.1 系統簡介

為直觀展示移動流媒體編碼和傳輸技術的實踐應用，本文選擇了某公司研發的云可視化系統作為研究方案，該系統采用的音視頻編解碼技術和點對點傳輸技術屬于典型的移動流媒體編碼和傳輸技術，云可視化也在兩種技術的支持下得以實現。

2.2 具體應用

2.2.1 高清云一體化節點

高清云一體化節點屬于移動流媒體編碼和傳輸技術在云可視化系統中應用的典型體現，該節點同時屬于輸出節點與輸入節點，可完成前端音視頻采集、后端音視頻輸出功能，由于無需區分輸入與輸出，高清云一體化節點可在特殊情況下臨時對調快速恢復系統。在高清云一體化節點的設計實現中，設計人員采用了全物理隔離的連接方式，且采用了支持一對多、多對一及多對多控制等多種遠程操作模式，高清云一體化節點具體實現采用了如下方案：（1）高通820。采用集CPU、DSP、VPU、GPU為一體的高性能SoC芯片，遠程控制采用STM32單片機進行鼠標設備、鍵盤設備的模擬，由此即可實現USB端PC的控制，解碼顯示節點通過管控平臺將鼠標、鍵盤等控制事件發送至高清一體化節點屬于方案實現的關鍵點。（2）GPU加速方案。采用Nvidia專業顯卡，通過應用顯卡的硬件加速功能采集屏幕幀緩沖區圖像，H.264硬件編碼器由此結合采集數據進行編碼，編碼后視頻會由應用程序通過網絡發送至輸出端[3～4]。

2.2.2 技術應用關鍵點

結合高清云一體化節點的移動流媒體編碼和傳輸技術應用不難發現，H.264硬件編碼器在其中發揮著關鍵性作用，而編碼后程序的發送則采用了基于小波包的OFDM流媒體傳輸技術，該技術應用中的小波包分解和綜合采用了Mallat算法與高通820實現，輸入信號由此被分解成必定正交的輸出信號，且頻帶不交疊。在具體的設計實現中，基于H.264編碼器會將視頻源轉化為壓縮碼流并作為系統輸入，NALU的信息與長度確認則會通過檢測起始碼位置確定，輸入的串行屬于則源于NALU序列轉換后的8位二進制數，并在之后將輸入的串行數據轉換為比特數據塊。比特數據塊采用正交幅度調制的數據調制方式，由此可得到復值符號，結合H.264壓縮視頻數據的特點，為保證分塊的整數性，采用了將OFDM系統單幀結構中OFDM信號個數設置為4的處理方式，具體的傳輸流程可以概括為：“視頻文件→H.264編碼器→由起始碼確定NALU單元→串/并轉換→數據調制→IWPT→并/串轉換→信道→串/并轉換→WPT→數據解調→并/串轉換→串行數據輸出→流式播放或存儲”，由此流媒體傳輸無線通信環境的干擾限制得以消除，基于H.264的網絡抽象層單元則能夠應用基于小波包的OFDM流媒體傳輸技術代替傳輸的FFT變換，碼間干擾、信道時延、子載波間干擾也因此得到了較好應對，正交小波包函數的自正交性、互正交性在其中發揮著關鍵作用，整個云可視化系統的性能也由此得到了較好保障。

3 結束語

綜上所述，移動流媒體編碼和傳輸技術具備較為廣闊的應用前景，在此基礎上，本文涉及的高清云一體化節點、技術應用關鍵等內容，則提供了可行性較高的移動流媒體編碼和傳輸技術應用路徑，而為了實現更高質量的技術應用，新型視頻壓縮感知算法、H.264編碼器運動估計算法的改進必須成為業界人士關注的重點。