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目前，基于TCP/IP的數(shù)據(jù)傳輸網絡在本質上是盡力而為的網絡，是為傳統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務提供傳輸服務的網絡，其傳輸帶寬的波動是不可避免的，傳輸延時也是隨機的。因此，如何在IP網絡上提供流媒體服務并實時傳輸視頻，在這里也需要詳細解讀一下。

一、實時視頻網絡傳輸系統(tǒng)的組成及原理

一個完整的實時視頻網絡傳輸系統(tǒng)由視頻采集、視頻編碼、傳輸控制協(xié)議處理、1P通信網絡、視頻解碼等組成。其系統(tǒng)的組成與原理框圖如圖1所示。

圖1 實時視頻網絡傳輸系統(tǒng)組成與原理框圖

由圖1可知，整個視頻流的處理、傳輸流程是：在視頻發(fā)送端，對模擬視頻進行采樣，獲得數(shù)字視頻并進行視頻編碼，生成適應于網絡傳輸?shù)拿嫦蚓W絡通信的視頻碼流；根據(jù)反饋信息，估計網絡的可用傳輸帶寬，自適應地調整編碼器的編碼輸出速率（包括信源碼率的調整與信道碼率的調整），使得視頻碼流能夠滿足當前網絡傳輸可用帶寬的限制；在接收端，對接收的視頻流進行解碼、重構視頻信號、計算當前網絡傳輸參數(shù)（如傳輸中的丟包率等）并發(fā)送反饋控制信息。

視頻采集部分主要由視頻A/D、視頻D/A、同步邏輯控制、視頻處理、數(shù)據(jù)存儲器構成。A/D部分是將各種標準的模擬視頻信號轉換成數(shù)字視頻信號，作為視頻處理子單元的輸入數(shù)據(jù)；邏輯產生單元通常選用FPGA或CPLD來完成各種同步邏輯控制，保證采集的實時性；對視頻數(shù)據(jù)進行分析和處理，所需運算量常常較大，為了保證視頻處理的實時性，常采用視頻處理專用芯片、高速DSP、FPGA和DSP等來完成視頻處理。

視頻編碼部分將數(shù)字視頻信號壓縮為滿足一定視覺質量要求并且符合一定標準的數(shù)據(jù)流。在視頻流的網絡通信應用中，特別強調編碼器所生成的視頻流應該對網絡傳輸帶寬的隨機波動具有自適應性。目前常采用可伸縮的視頻編碼器對視頻信號進行編碼，可伸縮的視頻編碼可以在時域、空域或正交變換域進行，其基本思想是將碼流分成基本層和增強層。其中基本層碼流是必須傳輸?shù)模ㄌ峁┳畹唾|量等級保證的視頻碼率和視頻序列的運動矢量：增加層是可選擇傳輸?shù)?，并且可以根?jù)網絡的傳輸條件進行任意截斷。

傳輸控制部分根據(jù)網絡的反饋信息，調整編碼器的編碼速率（信源碼率調整）和信道差錯控制（信道碼率調整），并使信源碼率與信道碼率達到最佳分配。為了降低信道突發(fā)誤碼對視頻碼流的影響，常對視頻數(shù)據(jù)包進行交織處理，以降低臨近數(shù)據(jù)包同時發(fā)生誤碼的概率，便于接收端的錯誤隱藏和恢復。

在視頻流的網絡傳輸中，丟包是不可避免的（特別是在無線網絡傳輸環(huán)境中）。為了保證完全正確的數(shù)據(jù)包傳輸，可以采用重傳的策略，但對于視頻流應用，因為對時延的敏感更勝于對丟包的敏感，所以在接收端，不需要強調完全正確的數(shù)據(jù)包傳在正確接收的數(shù)據(jù)包基礎上如何提供最大滿意程度的視頻質量則為接收端解碼模塊的中心問題。該問題等價于如何利用接收數(shù)據(jù)包的冗余信息，提供更為滿意的解碼視頻流輸出。解決的辦法就是在接收端的錯誤隱藏和誤差恢復。錯誤隱藏的方法有：

（1）基于空間相關性的錯誤隱藏。利用錯誤塊在同一幀內相鄰塊的正確數(shù)據(jù)進行內插來重構錯誤塊的數(shù)據(jù)，以此來達到錯誤隱藏的目的。這樣才能夠對相似或者很多細節(jié)的區(qū)域進行很有效的恢復。

（2）基于時間相關性的錯誤隱藏。這種方法是利用時間上相鄰的幀具有很強的相關性來進行錯誤隱藏。錯誤隱藏的一個新的發(fā)展是采用自適應的方法進行改進，即根據(jù)圖像的特點和誤碼的類型來選擇相應的恢復方法或者是這幾種方法的結合。自適應的一種準則是恢復圖像的峰值信噪比（PSNR）最大化，結合的方式有線性加權合并、最大信噪比合并等。

二、TCP/IP協(xié)議不適合網絡實時傳輸視音頻數(shù)據(jù)

視頻流傳輸與傳統(tǒng)的TCP/IP網絡的數(shù)據(jù)傳輸有明顯的區(qū)別，主要表現(xiàn)在：傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸對傳輸延時和傳輸抖動沒有嚴格的要求，但是有嚴格的差錯控制和錯誤重傳機制。而視頻流要求傳輸具有實時性，對同步要求較高，并且對傳輸延時和抖動非常敏感，但在一定的情況下可以允許分組丟失，即可以接受一定程度的傳輸誤碼，并且流媒體服務具有根據(jù)網絡的實時用傳輸帶寬自適應地調整視頻的傳輸質量的能力。