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电视原理与技术论文题目推荐

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你可能在准备论文答辩。你当初如何选了该论文题目,既然已经写好,那么你的思路和研究方向只有你心里明白噢,局外人是不清楚的耶。

本文作者王军先生,电子科技大学通信与信息工程学院通信抗干扰技术重点实验室助教、硕士;吴军蹄女士,通信与信息工程学院教授。  3 视频压缩标准  视频编码标准主要由ITU-T和ISO/IEC开发。前者已经发布了视频会议标准H261、 H262、 H263,并且准备进行远期编码标准H263L的开发,以期望获得更大的编码效率。ISO/IEC的标准系列是大家熟悉的MPEG家族。包括:  (1)MPEG-1(1988~1992),可以提供最高达5Mbps的数字视频,只支持逐行扫描;  (2)MPEG-2(1990~1994),支持的带宽范围从2Mbps到超过20Mbps,MPEG-2后向兼容MPEG-1,但增加了对隔行扫描的支持,并有更大的伸缩性和灵活性;  (3)MPEG-4(1994~1998),支持逐行扫描和隔行扫描,是基于视频对象的编码标准,通过对象识别提供了空间的可伸缩性;  (4)MPEG-7(1996~2000),是多媒体内容描述接口,与前述标准集中在音频/视频内容的编码和表示不同,它集中在对多媒体内容的描述。  除了上述通用标准外,还存在很多专用格式,比较流行的有:C-Cube的M-JPEG、Intel的IVI(tm)(Indeo Video Interactive)、Apple的QuickTime(tm)、Microsoft的 Media Player(tm)和RealNetworks的RealPlayer(tm)。  二 数字视频传输  根据承载网络的变化和视频服务的区别,可以将数字视频的传输分为四类:数字电视、宽带视频通信、Internet视频流通信、蜂窝移动视频通信。  虽然这四种通信体系下对视频通信的协议和服务有不同的要求,但对于实时应用下述几点是必须满足的:(1)传输必须限制在一定时限内完成;(2)必须对端到端的抖动建议限制;(3)必须有相应的同步机制;(4)在分组网络中应当有较高的优先级。  1 数字电视广播  欧洲走在了全球DVB开发最前面,将其采纳为数字电视DTV的标准;在美国,ATSC采用了HDTV;在亚太地区,日本采用了基于DVB和ATSC的ISDB-T,澳大利亚采用了DVB,韩国则采用了ATSC标准,我国也在制定数字电视的标准,并进行了现场试验。下面我们以欧洲的DTV标准为主分别介绍DTV系统规范和传输技术。  DTV系统规范  根据传输系统的不同,DTV系统分为三类:陆基系统 DTV-T、卫星系统 DTV-S、有线系统 DTV-C。这三类DTV系统虽然各有不同,但也有公共的特性,MPEG-2视频和音频编码系统是所有DTV系统的基础。系统采用MPEG-2将数据压缩并组装成分组,称为净荷。对净荷采用Reed-Solomon前向纠错编码,降低信号传输中引入的误码。  卫星系统采用单载波信号,采用外部编码的同时,内部加入了打孔卷积编码,从而又增加了一层误码纠错能力,根据带宽的变化和采用的特定设备,编码数据是可调整的,信号采用QPSK方式调制。  陆基系统联合使用码正交频分复用 COFDM或者QPSK或QAM进行射频调制,采用了和卫星系统相似的打孔卷积编码。  有线系统采用了QAM调制方案,不需要附加的内部编码来降低误码,系统优化采用64-QAM。   DTV系统传输结构  DTV系统广播和接收的基本结构由三个子系统构成:  (1)信源编码和压缩子系统,通过ADC接受模拟视频和音频信号并将其转换成数字比特流,然后通过MPEG-2进行压缩,并加入控制和辅助数据;  (2)服务复用和传递子系统,复用将视频和音频及辅助数据流联合构成长188字节的分组,并加上标记,分组构成单个数据流,采用MPEG-2传递系统语法控制这些复用任务;  (3)传输子系统,包括对复用数据流的信道编码和调制。  2 宽带视频通信  这里讨论的宽带视频通信主要是指基于宽带核心网络和宽带接入技术的MPEG-2视频通信。为了满足实时视频通信对带宽的需求,核心网络通常采用宽带光纤网络,可以是ATM或者基于MPLS的宽带IP与ATM的结合,最后一公里的宽带接入的方法有光纤到户、光纤到楼双绞线到户及ADSL,最近也提出了宽带无线接入技术。通常,来自多个链路的数据业务在数字用户线路接入复用器(DSLAM)汇总。DSLAM将ATM业务路由到家中的ADSL接收器单元,同时,滤掉低频段的旧电话业务POTS 。在MPEG-2视频的情形下,ATM边界设备减轻信元的时延抖动的能力至关重要。ATM必须应付数据传输的需要并提供管理每个视频流的功能,特别要满足按序提取视频分组的要求。为了补偿网络传输延时,ATM网络边界设备必须精心设计以处理MPEG交换和抖动管理。本地MPEG-2视频流通过数字视频广播异步串行接口传输。ATM边界设备将MPEG-2多节目传输流(MPTS)或单节目传输流(SPTS)拆解到节目层并最终到分组标记(PID)层。在PID层,不同的节目流可以重新排序并复用进另外的MPTS。在ATM边界接收端,另外的边界设备管理ATM信元流,并重构SPTS或MPTS。本地的服务分布网络负责在本地的UTP网络分发视频内容。功能强大的MPEG-2压缩算法结合智能的ATM边界设备允许最后接入利用DSL技术作为视频分发的接入机制。(未完待续)  相关信息:  前言  数字视频产品需求近些年出现猛增。主流应用包括视频通信、安全监控与工业自动化,而最热门的要算娱乐应用,如 DVD、HDTV、卫星电视、高清 (HD) 机顶盒、因特网视频流、数码相机与 HD 摄像机、视频光盘库 (video jukebox)、高端显示器(LCD、等离子显示器、DLP)以及个人摄像机等。众多精彩的新应用目前也处于设计或前期部署中,例如针对家庭与手持设备及地面/卫星标准(DVB-T、DVB-H、DMB)的高清 DVD(蓝光/HD-DVD)和数字视频广播、高清视频电话、数码相机以及 IP 机顶盒。由于手持终端计算能力的提高以及电池技术与高速无线连接的发展,最终产品的移动性与集成性也在不断提高。  视频压缩是所有令人振奋的、新型视频产品的重要动力。压缩-解压(编解码)算法可以实现数字视频的存储与传输。典型的编解码器要么采用行业标准,如 MPEG2、MPEG4、H264/AVC 与 AVS,要么采用专有算法,如 On2、Real Video、Nancy与Windows Media Video (WMV) 等。WMV 是个例外——它最初是微软公司的专有算法,而现在则以 VC-1 的新名称在业界实现了标准化。编解码技术在过去十年中不断改进。最新的编解码技术(H264/AVC 与 VC-1)代表着第三代视频压缩技术。这两种编解码技术利用如可编程 DSP 与ASIC 等低成本 IC 的处理能力,都能够达到极高的压缩比。不过,为具体应用选择正确的编解码器并优化其实时处理仍然是一项巨大的挑战。最佳的设计必须权衡压缩效率及可用的计算能力。此外,如何在计算能力有限的情况下获得最佳压缩效率也是一门大学问。  在本文中,我们首先概述视频编码的主要概念,同时介绍传统压缩标准。然后我们重点介绍其中包括 H264/AVC、WMV9/VC-1与AVS 等在内的最新编解码技术的功能,此外,还将深入探讨压缩能力与复杂性之间的权衡。最后,讨论市场中可能会影响主流视频编解码器未来的实时处理与主要趋势。  数字视频的主要挑战在于原始或未压缩的视频需要存储或传输大量数据。例如,标准清晰度的 NTSC 视频的数字化一般是每秒 30 帧速率,采用 4:2:2 YcrCb 及 720(480,其要求超过 165Mbps 的数据速率。保存 90 分钟的视频需要 110GB 空间,或者说超过标准 DVD-R 存储容量的 25 倍。即使是视频流应用中常用的低分辨率视频(如:CIF:352x288 4:2:0、30 帧/秒)也需要超过 5Mbps 的数据速率,这是 ADSL 或 3G 无线等宽带网络速度的许多倍。目前的宽带网可提供 1~10Mbps 的持续传输能力。显然数字视频的存储或传输需要采用压缩技术。  视频压缩的目的是对数字视频进行编码——在保持视频质量的同时占用尽可能少的空间。编解码技术理论依据为信息理论的数学原理。不过,开发实用的编解码技术需要艺术性的精心考虑。   压缩权衡  在选择数字视频系统的编解码技术时需要考虑诸多因素。主要因素包括应用的视频质量要求、传输通道或存储介质所处的环境(速度、时延、错误特征)以及源内容的格式。同样重要的还有预期分辨率、目标比特率、色彩深度、每秒帧数以及内容和显示是逐行扫描还是隔行扫描。压缩通常需要在应用的视频质量要求与其他需求之间做出取舍。首先,用途是存储还是单播、多播、双向通信或广播?对于存储应用,到底有多少可用的存储容量以及存储时间需要多久?对于存储之外的应用,最高比特率是多少?对于双向视频通信,时延容差或容许的端到端系统延迟是多少?如果不是双向通信,内容需要在脱机状态提前完成编码还是需要实时编码?网络或存储介质的容错能力如何?根据基本目标应用,不同压缩标准以不同方式处理这些问题的权衡。  另一方面是需要权衡编解码实时处理的成本。如 H264/AVC 或 WMV9/VC-1等能够实现较高压缩比的新算法需要更高的处理能力,这会影响编解码器件的成本、系统功耗以及系统内存。   标准化机构  在视频编解码技术定义方面有两大标准机构。国际电信联盟 (ITU) 致力于电信应用,已经开发了用于低比特率视频电话的 H26x 标准,其中包括 H261、H262、H263 与 H264;国际标准化组织 (ISO) 主要针对消费类应用,已经针对运动图像压缩定义了 MPEG 标准。MPEG 标准包括 MPEG1、MPEG2 与 MPEG4。图 1 说明了视频编解码标准的发展历程。  MPEG 与 ISO 根据基本目标应用往往做出稍有不同的取舍。有时它们也会开展合作,如:联合视频小组 (JVT),该小组定义了 H264 编解码技术,这种技术在 MPEG 系列中又被称为 MPEG4-Part 10 或 MPEG4 高级视频编解码 (AVC)。我们在本文中将这种联合标准称为 H264/AVC。同样,H262 对应 MPEG2,而 H263 基本规范类 (Baseline Profile) 技术在原理方面与 MPEG4 简单类 (Simple Profile) 编解码技术存在较多重复。  标准对编解码技术的普及至关重要。出于规模经济原因,用户根据可承受的标准寻找相应产品。由于能够保障厂商之间的互操作性,业界乐意在标准方面进行投资。而由于自己的内容可以获得较长的生命周期及广泛的需求,内容提供商也对标准青睐有加。尽管几乎所有视频标准都是针对少数特定应用的,但是在能够适用的情况下,它们在其他应用中也能发挥优势。  图1:ITU 与 MPEG 标准的发展历程 [10]  为了实现更好的压缩及获得新的市场机遇,ITU 与 MPEG 一直在不断发展压缩技术和开发新标准。中国最近开发了一种称为 AVS 的国家视频编码标准,我们在后面也会做一介绍。目前正在开发的标准包括 ITU/MPEG 联合可扩展视频编码 (Joint Scalable Video Coding)(对 H264/ AVC 的修订)和MPEG 多视角视频编码 (Multi-view Video Coding)。另外,为了满足新的应用需求,现有标准也在不断发展。例如,H264 最近定义了一种称为高精度拓展 (Fidelity Range Extensions) 的新模式,以满足新的市场需求,如专业数字编辑、HD-DVD 与无损编码等。  除了 ITU 与 ISO 开发的行业标准以外,还出现了几种专用于因特网流媒体应用、广受欢迎的专有解决方案,其中包括 Real Networks Real Video (RV10)、Microsoft Windows Media Video 9 (WMV9) 系列、ON2 VP6 以及 Nancy。由于这些格式在内容中得到了广泛应用,因此专有编解码技术可以成为业界标准。2003 年 9 月,微软公司向电影与电视工程师学会 (SMPTE) 提议在该机构的支持下实现 WMV9 位流与语法的标准化。该提议得到了采纳,现在 WMV9 已经被 SMPTE 作为 VC-1 实现标准化。   视频编码原理  我们感兴趣的所有视频标准都采用基于模块的处理方式。每个宏模块一般包含 4 个 8(8 的光度块和 2 个 8(8 的色度块(4:2:0 色度格式)。视频编码基于运动补偿预测(MC),变换与量化及熵编码。图 2 说明的是一种典型的、基于运动补偿的视频编解码技术。在运动补偿中,通过预测与最新编码的("参考")视频帧处于同一区域的视频帧中各宏模块的像素来实现压缩。例如,背景区域通常在各帧之间保持不变,因此不需要在每个帧中重新传输。运动估计 (ME) 是确定当前帧——即与它最相似的参考帧的 16(16 区域中每个 MB 的过程。ME 通常是视频压缩中最消耗性能的功能。有关当前帧中各模块最相似区域相对位置的信息("运动矢量")被发送至解码器。  MC 之后的残差部分分为 8(8 的模块,各模块综合利用变换编码、量化编码与可变长度编码技术进行编码。变换编码(如:离散余弦变换或 DCT)利用残差信号中的空间冗余。量化编码可以消除感知冗余 (perceptual redundancy) 并且降低编码残差信号所需要的数据量。可变长度编码利用残差系数的统计性质。通过 MC 进行的冗余消除过程在解码器中以相反过程进行,来自参考帧的预测数据与编码后的残差数据结合在一起产生对原始视频帧的再现 。  图 2:标准运动补偿视频编码  在视频编解码器中,单个帧可以采用三个模式中的一个进行编码 —— 即 I、P 或 B 帧模式(见图 3)。几个称为 Intra (I) 的帧单独编码,无需参考任何其他帧(无运动补偿)。某些帧可以利用 MC 编码,以前一个帧为参考(前向预测)。这些帧称为预测帧 (P)。  B 帧或双向预测帧通过之前的帧以及当前帧的后续帧进行预测。B 帧的优势是能够匹配堵塞在采用前向预测的上一帧中的背景区域。双向预测通过平衡前向及后向预测可以降低噪声。在编码器中采用这种功能会要求更多处理量,因为必须同时针对前向及后向预测执行 ME,而这会明显使运动估计计算需求加倍。为了保存两个参考帧,编码器与解码器都需要更多内存。B 帧工具需要更复杂的数据流,因为相对采集及显示顺序而言,帧不按顺序解码。这个特点会增加时延,因此不适合实时性较高的应用。B 帧不用于预测,因此可以针对某些应用进行取舍。例如,在低帧速应用中可以跳过它们而不会影响随后 I 与 P 帧的解码。  图3:I、P 与 B 帧间预测图示   传统视频编码标准  H261  ITU 编制的 H261[2] 标准是第一个主流视频压缩标准。它主要针对双工视频会议应用,是为支持 40kpbs~2Mbps 的 ISDN 网络而设计的。H261 支持 352(288 (CIF) 及 176(144 (QCIF) 分辨率,色度分辨率二次采样为 4:2:0。由于可视电话需要同步实时编解码,因此复杂性设计得较低。由于主要用于对延迟敏感的双向视频,因此 H261 仅允许采用 I 与 P 帧,而不允许 B 帧。  H261 采用基于块的 DCT 进行残差信号的变换编码。DCT 把像素的每个 8(8 块映射到频域,产生 64 个频率成分(第一个系数称为 DC,其他的称为 AC)。为了量化 DCT 系数,H261 在所有 AC 系数中采用固定的线性量化。量化后的系数进行行程编码,其可以按非零系数描述量化的频率,后面跟随一串零系数,在最后一个非零值之后以块代码结束。最后,可变长度编码 (Huffman) 将运行级别对 (run-level pair) 转换成可变长度编码 (VLC),其比特长度已针对典型概率分布进行过优化。  基于标准块的编码最终产生模块化视频。H261 标准利用环路滤波避免这种现象。在模块边缘采用的简单 2D FIR 滤波器用于平滑参考帧中的量化效应。必须同时在编码器及解码器中精确地对每个比特应用上述滤波。  MPEG-1  MPEG-1[3] 是 ISO 开发的第一个视频压缩算法。主要应用是数字媒体上动态图像与音频的存储与检索,如速率为 15Mbps、采用 SIF 分辨率(352(240 - 97fps 或者 352(288 - 25 fps)的VCD。MPEG-1 与 H261 相似,不过编码器一般需要更高的性能,以便支持电影内容的较高运动性而不是典型的可视电话功能。  与 H261 相比,MPEG1 允许采用 B 帧。另外它还采用自适应感知量化,也就是说,对每个频段采用单独的量化比例因子(或等步长),以便优化人们的视觉感受。MPEG-1 仅支持逐行视频,因此新标准——MPEG2 已经开始做出努力,同时支持分辨率及比特率更高的逐行与隔行视频。  MPEG-2/H262  MPEG-2[4] 专门针对数字电视而开发,很快成为了迄今最成功的视频压缩标准。MPEG-2 既能够满足标准逐行视频的需求(其中视频序列由一系列按一定时间间隔采集的帧构成),又能够满足电视领域常用的隔行视频的需求。隔行视频交替采集及显示图像中两组交替的像素(每组称为一个场)。这种方式尤其适合电视显示器的物理特性。MPEG2 支持标准的电视分辨率,其中包括:针对美国和日本采用的 NTSC 制式隔行 720(480 分辨率,每秒 60 场,以及欧洲和其他国家采用的PAL 制式的 720(576 分辨率,每秒 50 场。  MPEG-2 建立在 MPEG-1 基础之上,并具备扩展功能,能支持隔行视频及更宽的运动补偿范围。由于高分辨率视频是非常重要的应用,因此 MPEG-2 支持的搜索范围远远大于 MPEG-1。与之前的标准相比,它显著提高了运动估计的性能要求,并充分利用更宽搜索范围与更高分辨率优势的编码器需要比 H261 和 MPEG-1 高得多的处理能力。MPEG2 中的隔行编码工具包含优化运动补偿的能力,同时支持基于场和基于帧的预测,而且同时支持基于场和基于帧的 DCT/IDCT。MPEG-2 在 30:1 左右的压缩比时运行良好。MPEG-2 在 4-8Mbps 时达到的质量适合消费类视频应用,因此它很快在许多应用中得到普及,如:数字卫星电视、数字有线电视、DVD 以及后来的高清电视等。  另外,MPEG-2 增加了分级视频编码工具,以支持多层视频编码,即:时域分级、空域分级、SNR 分级以及数据分割。尽管 MPEG-2 中针对分级视频应用定义了相关类别 (profile),不过支持单层编码的主类 (Main Profile) 是当今大众市场中得到广泛应用的唯一 MPEG-2 类。MPEG-2 通常称为 MPEG-2 主类。  MPEG-2 解码最初对于通用处理器及 DSP 具有很高的处理要求。优化的固定功能 MPEG-2 解码器开发已问世,由于使用量较高,成本已逐渐降低。MPEG2 证明低成本芯片解决方案的供应是视频编解码标准成功和普及的关键。  H263  H263[5] 在 H261 之后得到开发,主要是为了以更低的比特率实现更高的质量。其主要目标之一是基于普通 8Kbps 电话调制解调器的视频。目标分辨率是 SQCIF (128(96)~CIF (352(288)。其基本原理与 H261 大同小异。  H263 的运动矢量在两个方向上允许是 1/2 的倍数(“半像素”),参考图像以数字方式内插到更高的分辨率。这种方法可以提高 MC 精度及压缩比。MV 可采用更大的范围。为不同方案提供许多新的选项,包括:  * 4 个运动矢量——每个块采用一个运动矢量,而非整个 MB 采用单个运动矢量。  * 3D VLC:Huffman 编码——将块结束 (EOB) 指示符与每个运行级别对结合在一起。这种功能主要用于低比特率,这时大多时候只有一、两个编码系数。  尽管存在这些功能,但是仍然很难在普通电话线上实现理想的视频质量,而且目前基于标准调制解调器的可视电话仍然是一个难题。不过,由于 H263 一般情况下可提供优于 H261 的效率,它成为了电视会议首选的算法,但是,为了兼容旧系统,仍然需要支持 H261。H263 逐渐发展成为了 H263+,其增加了可选的附件,为提高压缩并实现分组网的鲁棒性提供支持。H263 及其附件构成了 MPEG-4 中许多编码工具的核心。  MPEG-4  MPEG-4[6] 由 ISO 提出,以延续 MPEG-2 的成功。一些早期的目标包括:提高容错能力以支持无线网、对低比特率应用进行更好的支持、实现各种新工具以支持图形对象及视频之间的融合。大部分图形功能并未在产品中受到重视,相关实施主要集中在改善低比特率压缩及提高容错性上。  MPEG-4 简化类 (SP) 以H263为基础,为改善压缩增加了新的工具,包括:  * 无限制的运动矢量:支持对象部分超出帧边界时的预测。  * 可变块大小运动补偿:可以在 16(16 或 8(8 粒度下进行运动补偿。  * 上下文自适应帧内 DCT DC/AC 预测:可以通过当前块的左右相邻块预测 DC/AC DCT 系数。  * 扩展量化 AC 系数的动态范围,支持高清视频:从 H263 的 [-127:127] 到 [-2047, 2047]。  增加了容错功能,以支持丢包情况下的恢复,包括:  * 片断重同步 (Slice Resynchronization):在图像内建立片断 (slice),以便在出现错误后更快速的进行重新同步。与 MPEG-2 数据包大小不同,MPEG4 数据包大小与用于描述 MB 的比特数量脱离了联系。因此,不管每个 MB 的信息量多少,都可以在位流中按相同间隔进行重新同步。  * 数据分割:这种模式允许利用唯一的运动边界标记将视频数据包中的数据分割成运动部分和 DCT 数据部分。这样就可以实现对运动矢量数据更严格的检查。如果出现错误,我们可以更清楚地了解错误之处,从而避免在发现错误情况下抛弃所有运动数据。  * 可逆 VLC:VLC 编码表允许后向及前向解码。在遇到错误时,可以在下一个slice进行同步,或者开始编码并且返回到出现错误之处。  * 新预测 (NEWPRED):主要用于在实时应用中实现快速错误恢复,这些应用中的解码器在出现丢包情况下采用逆向通道向解码器请求补充信息。  MPEG-4 高级简化类 (ASP) 以简化类为基础,增加了与 MPEG-2 类似的 B 帧及隔行工具(用于Level 4 及以上级别)。另外它还增加了四分之一像素运动补偿及用于全局运动补偿的选项。MPEG-4 高级简化类比简化类的处理性能要求更高,而且复杂性与编码效率都高于 MPEG-2。  MPEG-4 最初用于因特网数据流,例如,已经被 Apple 的 QuickTime 播放器采用。MPEG-4 简化类目前在移动数据流中得到广泛应用。MPEG-4 ASP 是已经流行的专有 DivX 编解码器的基石。  工具与压缩增益  当我们查看 H261、MPEG1、MPEG2 与 H263 视频编解码技术中引入的功能时,明显可以发现几种基本技巧提供了大部分压缩增益。图 4 说明这些技巧及其相关效果。与 4 个运动矢量以及四分之一像素运动补偿等工具相比,运动补偿(整数像素与半像素)的效果显然更为突出。  图 4:基本技巧的效果:1) 无 MC;2) 增加 Skip 模式构成 CR 编码器;3) 仅允许零 MV;4) 允许整数像素 MC;5) 允许半像素 MC;6) 允许 4-MV;7) 允许四分之一像素MC。如欲了解有关详细说明,敬请参见 [7]。   H264/ MPEG4-AVC  视频编码技术在过去几年最重要的发展之一是由 ITU 和 ISO/IEC 的联合视频小组 (JVT) 开发了 H264/MPEG-4 AVC[8] 标准。在发展过程中,业界为这种新标准取了许多不同的名称。ITU 在 1997 年开始利用重要的新编码工具处理 H26L(长期),结果令人鼓舞,于是 ISO 决定联手 ITU 组建 JVT 并采用一个通用的标准。因此,大家有时会听到有人将这项标准称为 JVT,尽管它并非正式名称。ITU 在 2003 年 5 月批准了新的 H264 标准。ISO 在 2003 年 10 月以 MPEG-4 Part 10、高级视频编码或 AVC 的名称批准了该标准。  H264/AVC 在压缩效率方面取得了巨大突破,一般情况下达到 MPEG-2 及 MPEG-4 简化类压缩效率的大约 2 倍。在 JVT 进行的正式测试中 [9],H264 在 85 个测试案例中有 78% 的案例实现 5 倍以上的编码效率提高,77% 的案例中达到 2 倍以上,部分案例甚至高达 4 倍。H264 实现的改进创造了新的市场机遇,如:  * 600Kbps 的 VHS 品质视频。可以通过 ADSL 线路实现视频点播。  * 高清晰电影无需新的激光头即可适应普通 DVD。  H264 标准化时支持三个类别:基本类、主类及扩展类。后来一项称为高保真范围扩展 (FRExt) 的修订引入了称为高级类的 4 个附加类。在初期主要是基本类和主类引起了大家的兴趣。基本类降低了计算及系统内存需求,而且针对低时延进行了优化。由于 B 帧的内在时延以及 CABAC 的计算复杂性,因此它不包括这两者。基本类非常适合可视电话应用以及其他需要低成本实时编码的应用。  主类提供的压缩效率最高,但其要求的处理能力也比基本类高许多,因此使其难以用于低成本实时编码和低时延应用。广播与内容存储应用对主类最感兴趣,它们是为了尽可能以最低的比特率获得最高的视频质量。  尽管 H264 采用与旧标准相同的主要编码功能,不过它还具有许多与旧标准不同的新功能,它们一起实现了编码效率的提高。图 5 的编码器框图总结了其主要差别,概述如下:  帧内预测与编码:H264 采用空域帧内预测技术来预测相邻块邻近像素的 Intra-MB 中的像素。它对预测残差信号和预测模式进行编码,而不是编码块中的实际像素。这样可以显著提高帧内编码效率。  帧间预测与编码:H264 中的帧间编码采用了旧标准的主要功能,同时也增加了灵活性及可操作性,包括适用于多种功能的几种块大小选项,如:运动补偿、四分之一像素运动补偿、多参考帧、通用 (generalized) 双向预测和自适应环路去块。  可变矢量块大小:允许采用不同块大小执行运动补偿。可以为小至 4(4 的块传输单个运动矢量,因此在双向预测情况下可以为单个 MB 传输多达 32 个运动矢量。另外还支持 16(8、8(16、8(8、8(4 和 4(8 的块大小。降低块大小可以提高运动细节的处理能力,因而提高主观质量感受,包括消除较大的块化失真。  四分之一像素运动估计:通过允许半像素和四分之一像素运动矢量分辨率可以改善运动补偿。  多参考帧预测:16 个不同的参考帧可以用于帧间编码,从而可以改善视频质量的主观感受并提高编码效率。提供多个参考帧还有助于提高 H264 位流的容错能力。值得注意的是,这种特性会增加编码器与解码器的内存需求,因为必须在内存中保存多个参考帧。  自适应环路去块滤波器:H264 采用一种自适应解块滤波器,它会在预测回路内

(1)选题依据及研究意义:这个就是写一下这个技术在现实领域的应用会带来怎样的便利或者好处多吹一下研究这个课题是多么的有用,多么的重要 (2) 选题研究现状: 就是列举一下前人已经写出的著作(越多越好,把表格添满),还有这个技术目前已经研究到什么程度了,还在哪些方面有待改进等等(3)研究内容(包括基本思路、框架、主要研究方式、方法 等):基本思路就是用语言叙述一下你的论文逻辑;框架就是把你的这个提纲列举一下;主要研究方式、方法就是写总结论文或者实验调查报告或者社会调查报告,本课题方式也就是查阅相关资料然后写总结论文。 本科生的话,尽可能的多写把表格添满、语句通顺,无逻辑错误也就OK了。关键是论文要写的用心一些,答辩时候就比较省事。开题报告没有空白项就可以,一般没听说哪个老师对这个会十分注意抓住不放的。

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你到百度主页上搜一下,就好了,不用拿到这里来问的,哪里的答案多,另外还要好好学习啊!你给的分也太少了啊!下次注意多点!一下是论文你看一下吧!网络电视的现状和前景当网络成为很多人生活的一部分时,一种崭新的电视形态——网络电视在今年的中国国际广播影视博览会上颇受关注。网络在线电视,简单地说就是用计算机通过互连网收看电视节目的一种新型收看方式。这样收看电视,不像传统收看电视那样,需要电视机、必要的天线或是有线电视线。它需要的仅是一台电脑和一根与互连网相连的线,即可收看到各种电视节目。网络电视广义来说有三类组成:一类是转播式,即在线收看全球各大电视台的电视节目;一类是储存式的,即储存了各电视台的节目甚至是电影,让用户可以点播电视台中自己喜爱的内容;一类是自主拨出式,即网站除了有已有的电视节目外还自主制作电视节目,脱离了电视台的拨出限制,可以满足让观众点播的要求,达到真正的“互动”。转播式的网络在线电视是较早出现的,它不要求网站具备电视台的各个部门,它不需要自主制作节目,它只是将本应在电视机中拨出的电视节目换成在电脑中拨出,严格来说,它只是一种在线转播的电视形态。它是限时的,就是说,它只能做到拨出电视台正在拨出的节目,没有办法满足用户点播的要求。但是由于这一类在线电视成本小,它不需要储存式网络电视需要的大的存储空间,也不需要自主拨出式的电视台的结构,它需要做的仅仅是转播,而很多网民需要的也仅仅是在没有电视机时收看或是收看本地收看不到的电视,所以有很多网站都采用了这样的网络电视形态。储存式的网络电视是比较专业的网络电视网站采用的方式,一般都是规模大的电视台自己建立的网站或是专门从事这方面的大网站。以凤凰宽带()为例,它几乎将凤凰卫视的所有节目搬到了网上,内容有《凤凰早班车》、《时事直通车》、《时事开讲》、《鲁豫有约》、《名人面对面》、《世纪大讲堂》、《锵锵三人行》、《娱乐串串烧》、《小莉看世界》、《文涛拍案》等。凤凰宽带的节目更新速度快,保留时间长,一般可以找到半年前的节目。所以,即使观众错过了节目的电视播出,也可以在凤凰宽带上从容地下载收看,对于无法接收到凤凰卫视的网络用户这个网站也许最为实用。(注释1)从凤凰宽带可以看出一般这样的网络电视都比较有针对性,不是储存某个电视台的电视节目,就是针对一些有特殊要求的用户。自主拨出式的网络电视在现在来说还是少数的,例如现在有央视网络电视有部分节目是为网络制作的,在这样的网络电视中,网站可以插播广告,使得网站赢利,而且让用户更好地自主选择自己喜爱的节目,用户可以有方向的进行收看。但这种模式的成本相对于以上两种较高,它不仅要求网站有足够大的存储空间和制作电视节目的能力,这决定了网站向用户提供服务时必须收费,但与此同时也限制用户的数量。以上三种形式的网络电视大多并没有独立存在,它们会同时出现在一个网站中。网络电视的现状分析以上三种形式的网络电视组成了现在网络上的在线电视,网民可以根据自己的需要选择不同的形式来进行收看。但网络电视是如何在网络中占有一席之地的呢?研究这个不仅是分析现状的必经之路,也是发展网络在线电视的基础。首先就是中国网民的快速增长使得网络成为了与广播、电视等之外的另一个强势媒体,据资料统计中国的互联网用户已达到9000万,但是每个人获取的信息有70%左右是通过眼睛获得的,用户在互联网上仅仅看到文字和图片远远不能满足他的视觉需求,他还需要看到活动的画面,听到与画面相配的声音。再次,宽带技术的迅速发展使网络在线电视有了发展的基础,宽带网络运营商耗费巨资打造的宽带网络,是建了一条高速公路。高速公路要有“车”跑,“车”就是节目内容。高速公路的建设者们要靠内容来回收它的巨额投资并赚取更多的利润。“内容渴求”成为宽带网络运营商内心的“痛”。网络电视是高速公路上流量最大的“车”,数以亿计的宽带用户正“嗷嗷待哺”。可以说,是宽带用户的巨大需求点燃了宽带网络这把火,也点燃了网络电视这把火。第三,电视在现在的中国,大多数人是在家中进行收看,当其在工作或没有电视机的时候就无法收看到自己喜爱的电视节目,而以计算机和网络为依托的网络电视刚好可以弥补电视机限时限地的不足。第四,传统电视的“我播什么你就看什么的”模式越来越不能满足用户的需求,而且各方面硬件、软件、政策等限制使得几乎所有地方的电视用户不能收看到所有频道的节目,而网络广大的资源共享很容易得解决了这点。在各方面的需求和巨大的市场发展前景的刺激下,网络电视孕育而生,它具有传统电视的优点,并且利用网络弥补了传统电视的缺点。新生的网络电视在快速发展时也暴露了很多不足:一是网络带宽的限制,视频的顺利播放需要至少400KB/S的带宽,但是很多窄带用户和宽带网络使用高峰期时并不能达到这个要求,这样会使得网络电视不能正常提供画面服务,使得用户失去收看的兴趣,造成网络发展中最大的障碍,而传统电视在一方面却占尽了优势。二就是网络电视的版权问题,网络的资源共享使得盗版成为网络电视生存的重大威胁,版权保护措施不到位,必将会损害网络电视的信誉与价值。三是在一个网站中资源毕竟是有限的,但对有限的资源进行收费,很多传统网民更愿意选择用画面流畅电视机收看。如何收费,收多少成为网络电视发展的一个制约。四是,因为网络电视正式起步很晚,内容提供商、网络运营商和消费者之间还没有确立一个比较成熟的商业模式,内容提供商首先要制作适合网络上播出的电视节目,并且做出和传统电视不一样的地方,即在差异中生存,网络运营商要把网络的硬件软件技术跟上,而且两者之间还需达成各种协议。等等的一系列因素,制约着网络电视的发展,使得网络电视在发展中跌跌拌拌,有的甚至成为了桎梏,严重阻碍了网络电视的发展。网络电视在发展中,还有一个很大的竞争对手——传统电视,两者同为电视,不同播出形态使得人们在选择时,都会不自觉地将两者进行比较。首先从收费来看,以北京为例,一般用户,传统电视收费为18元/月,而网络电视为30元/月,从这里看网络电视在价格方面就使很多用户望而却步了;从效果来看,传统电视以它稳定的画面和声音远远胜过于了网络电视;但从使用是否便捷来看,传统电视都是靠电视机接受,笨重的电视机限制了收看传统电视的空间和时间,而网络电视大多都是依靠电脑,而现在在城市中,电脑及网络的普及,使得用户可以随时随地收看网络电脑,网络电脑在这方面就优于传统电视。最后网络电视有传统电视无法比拟的优势,即网络电视可以随心点播,可以收看已经播放过的节目,网络电视犹如一个仓库,可以储存电视节目,方便用户查找其所需的资料,而电视机仅是一个传输管道,流过但留不下来,这一点优势也是网络电视立足之本。从使用用户来看,网络电视又有它独特的一点,我们将其分为以下几类:第一大消费人群是不再愿意“吃大锅饭”的消费者。传统电视即便实现内容的数字化,但归根结底是一种“我播你看”的服务模式,提供什么内容,何时提供,都由电视台控制。观众使用电视媒介的自主权仅表现在看还是不看以及对频道的选择上。网络电视的出现满足了他们自由选择节目的需要。以中视网络为例,中视网络在收费上有包月与包频道之分,为观众开出了“小灶”。第二种是希望在“饭桌”边上能够有“酒水饮料”的人们。他们希望透过多媒体的方式与世界沟通,一边收看电视节目,一边浏览相关数据,一边与朋友聊天。这种需求代表了未来的媒介消费趋势,在满足这类受众的需求上,网络电视以其互联网平台享有巨大优势。此外,还有一类人希望随时随地“有东西吃”。他们大多是体育发烧友,希望实时观看到最新的体育比赛实况。除了在家中收看传统电视外,他们还希望能够在单位收看到网络电视。(注释2)这些人就是网络电视发展的对象,网络电视只有针对这一些人做电视,做出自己的差异性,才能继续发展下去。网络电视发展前景分析网络电视要继续发展下去应该从两方面着手,一是巩固和发展自己的特点和优点,二是尽量改正或减少自己的缺点。具体来说有以下几点:先说发展自己的优势:一就是要做到“分众服务”,网络电视应确立自己的目标用户群体,按年龄、地域、收入、职业等标准,确立自己的服务对象。然后有的放矢地选择节目内容与服务方式,确立在某一细分市场的优势,较好地满足上述用户的特殊的收视需要,使用户觉得物有所值,才会选择网络电视,如此这样才能在激烈的竞争中获得生存与发展的空间。二是要在互动方面做足工夫,这也是和传统电视竞争的有力武器之一,网络的共享,使得用户可以随心所欲的收看电视,甚至选择电视剧情的发展,有一种想法就很好:让用户来选择自己希望看到的剧情发展方向,似同以前浙江电视台的《人生AB剧》,这样可以让用户投入到电视中来,不再是以前坐在电视机面前接受已安排好的剧情,作一个“受众”,而是身临其景成为其中一员。自主性和未知性是吸引用户的很重要的砝码。或是使用户在观看网络电视的时候,可以同网站或其他网民进行适时交流等等。只有通过这些创新,网络电视的互动性才能得到充分的发挥,网络电视的经营也才能够进入一个新的层次。三是增大网络电视的内容,因为各种政策的原因,家庭用户在家不是能收到所有电视台,而网络电视却可以做到这点,网络电视可以将国内外的优秀节目引进,满足用户收看更多节目的需要,这一点在文头所说的转播式网络电视中,应用较多。这样,网络电视弥补了传统电视播出的空白,在和其他媒体竞争中更具势力。四是在综合以上几点的同时,再充分发展自己可以让用户进行点播的优势,优化自己的点播模式,使其更人性,更科学,方便用户使用。五是关于网络电视网站的赢利主要来源——广告,同传统电视一样,网络电视在做好扩大用户数量的同时,可以依靠广告来增大利润。网络广告是一项很有发展前景的收费项目。网络广告目前还处于起步阶段,去年中国网络广告的收入仅10亿元左右。但在不久的将来,网络广告的收入会迅速接近甚至超过传统媒体的广告收入,因此,网络广告的空间是非常巨大的。网络电视的广告有两种形式:其一页面广告;其二是视频广告。通过流媒体技术,可以根据特定的规则,选择特定客户,并可选择是否投放广告、投放广告内容、广告播出次数、广告播出时段等,做到“有的放矢”。广告播出后,还能够统计出广告收看对象的信息,例如:收看的时间、收看的时长等,为广告商提供准确、详尽的广告收看数据,传播效果好,自然会吸引越来越多的广告客户。网络电视有了厚实的经济基础,自然可以更好的发展,六是应重视技术投入及技术革新,与传统媒体相比,网络电视在传播技术上的发展是非常迅速的,新的技术迅速涌现,旧的技术不断被淘汰,微软公司、REAL公司、苹果公司等国际IT巨头都在纷纷推出自己新的网络视频技术。网络传播技术的每一次突破,都会对网络电视的发展产生深远的影响。网络电视的经营者如果想要更好地满足受众的需要,在竞争中处于更有利的地位,就必须重视新技术的投入及技术更新。采用最新的技术,可以在现有的设备及网络中传输更多的、更加清晰的内容,可以同用户更好地互动。例如,微软公司最近推出了 “智能流”技术,视频服务器可以自动探测用户的带宽,根据带宽大小来向用户提供最佳的视频播放效果。七,网络电视大多以电脑为依托,电脑比电视机的功能强大的多,网络电视可以充分利用计算机的多媒体和数据处理功能来发展自己,比如远程教育、手机短信等。网络电视可以利用现有资源,开办网上大学,开展远程教育,通过实时播出、在线交流等实现互动教学,双向交流,教学相长。网络电视的发展也离不开手机短信业务。网络电视可以通过手机短信向受众提供最新的节目信息,可以让用户通过手机短信参与节目的制作、播放与探讨,突出了网络电视的互动性,同时也增加了网络电视的收入。而这些都是传统电视做不到或是做不好的。发展网络电视的优点,使其在各种媒体竞争站稳脚跟,而后发挥自己的优势来夺取市场。但是在发展过程中,仅靠自己的优势是不够的,自身的不足是发展的障碍,不足使网络电视继续健康顺利发展是很困难的,我们应该面对缺点,解决造成缺点的问题,从而更好的发展这一新兴媒体。具体从以下几方面来看:一是努力提供带宽和数据压缩技术,现在的网络电视还远未达到有线电视的水平和质量,用ADSL在线收看,在较小的窗口中可能达到比较高的质量,但全屏收看的效果只有VCD的水平。这有赖于宽带与视频压缩缓冲技术的进一步发展。而据新浪网调查,大多数网民不选择网络电视的主要原因就是下载速度太慢和播放质量不高。而这几个问题正是网络电视这个木桶的“短板”,解决好这个问题,可以打消很多用户的疑虑,使他们选择网络电视。二是内容,内容是网络电视的优势又是它的劣势,整体来说网络电视是比传统电视的内容丰富,但是对于一个网站来说,容量毕竟有限,而一个用户一般不会选多个网络电视提供商,所以一个单独经营的网站应该针对自己的客户尽量拿出满足要求的节目来。三是版权问题,网络上版权永远让商家头疼的问题版权保护措施不到位,互联网用户“免费消费”的传统惯性,会使网络电视的版权很难得到保护,网站应该加强知识产权的保护,打击盗版行为,制止那些靠盗版节目内容而谋取宽带内容运营暴利的投机行为,从而健全宽带业务市场的发展环境和“游戏”规则,保护内容提供商和网络运营商的合法权益。四是收费问题,鉴于现在网络电视的收费远要高于传统电视,必定阻挡了大量的用户,但是由于网络电视相对于传统电视更为不成熟,才刚刚起步,现阶段的成本是很高的,如果降低成本的话,势必会使各项硬件和软件不能得到足够的发展,内容提供商和网络运营商应该在发展各项技术的条件下,尽量降低成本,吸引更多的用户,将网络电视建立成为一个健康发展的成熟的赢利模式。现在网络电视在中国刚刚起步,它融传统电视和网络为一身,就要求它不仅具有传统电视的特点,还要拥有自己互连网的特性,我们不能仅仅用发展传统电视的方法来发展它,还要注意区别它和传统电视的不同点。它的健康发展要依靠内容提供商、网络运营商、用户、政府这四者之间的协调。内容提供商要提供好的吸引人的节目。网络运营商要提供高品质的宽带接入和服务。用户要树立良好的消费习惯。政府要健全市场运营机制。只有四者起齐动,协调平衡地发展,才能促使网络电视进入良性循环的轨道。

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电视原理与技术论文选题

(1)选题依据及研究意义:这个就是写一下这个技术在现实领域的应用会带来怎样的便利或者好处多吹一下研究这个课题是多么的有用,多么的重要 (2) 选题研究现状: 就是列举一下前人已经写出的著作(越多越好,把表格添满),还有这个技术目前已经研究到什么程度了,还在哪些方面有待改进等等(3)研究内容(包括基本思路、框架、主要研究方式、方法 等):基本思路就是用语言叙述一下你的论文逻辑;框架就是把你的这个提纲列举一下;主要研究方式、方法就是写总结论文或者实验调查报告或者社会调查报告,本课题方式也就是查阅相关资料然后写总结论文。 本科生的话,尽可能的多写把表格添满、语句通顺,无逻辑错误也就OK了。关键是论文要写的用心一些,答辩时候就比较省事。开题报告没有空白项就可以,一般没听说哪个老师对这个会十分注意抓住不放的。

这个问题很好解决的,因为你已经把论文都写好了,开题报告什么意思?是指你对这个课题找了哪些资料,有些什么样的准备,你看你都把内容写出来了,开题报告就是你论文的缩写,这个别人也不好帮你,因为开题报告里面的内容必须和你论文的内容相照应的,答辩时老师要看着你的开题报告提问你,所以还是自己动手缩写一下,不要着急,你就剩一小部分工作了,我现在也在写论文,所以希望我的回答能对你有帮助!

本文作者王军先生,电子科技大学通信与信息工程学院通信抗干扰技术重点实验室助教、硕士;吴军蹄女士,通信与信息工程学院教授。  3 视频压缩标准  视频编码标准主要由ITU-T和ISO/IEC开发。前者已经发布了视频会议标准H261、 H262、 H263,并且准备进行远期编码标准H263L的开发,以期望获得更大的编码效率。ISO/IEC的标准系列是大家熟悉的MPEG家族。包括:  (1)MPEG-1(1988~1992),可以提供最高达5Mbps的数字视频,只支持逐行扫描;  (2)MPEG-2(1990~1994),支持的带宽范围从2Mbps到超过20Mbps,MPEG-2后向兼容MPEG-1,但增加了对隔行扫描的支持,并有更大的伸缩性和灵活性;  (3)MPEG-4(1994~1998),支持逐行扫描和隔行扫描,是基于视频对象的编码标准,通过对象识别提供了空间的可伸缩性;  (4)MPEG-7(1996~2000),是多媒体内容描述接口,与前述标准集中在音频/视频内容的编码和表示不同,它集中在对多媒体内容的描述。  除了上述通用标准外,还存在很多专用格式,比较流行的有:C-Cube的M-JPEG、Intel的IVI(tm)(Indeo Video Interactive)、Apple的QuickTime(tm)、Microsoft的 Media Player(tm)和RealNetworks的RealPlayer(tm)。  二 数字视频传输  根据承载网络的变化和视频服务的区别,可以将数字视频的传输分为四类:数字电视、宽带视频通信、Internet视频流通信、蜂窝移动视频通信。  虽然这四种通信体系下对视频通信的协议和服务有不同的要求,但对于实时应用下述几点是必须满足的:(1)传输必须限制在一定时限内完成;(2)必须对端到端的抖动建议限制;(3)必须有相应的同步机制;(4)在分组网络中应当有较高的优先级。  1 数字电视广播  欧洲走在了全球DVB开发最前面,将其采纳为数字电视DTV的标准;在美国,ATSC采用了HDTV;在亚太地区,日本采用了基于DVB和ATSC的ISDB-T,澳大利亚采用了DVB,韩国则采用了ATSC标准,我国也在制定数字电视的标准,并进行了现场试验。下面我们以欧洲的DTV标准为主分别介绍DTV系统规范和传输技术。  DTV系统规范  根据传输系统的不同,DTV系统分为三类:陆基系统 DTV-T、卫星系统 DTV-S、有线系统 DTV-C。这三类DTV系统虽然各有不同,但也有公共的特性,MPEG-2视频和音频编码系统是所有DTV系统的基础。系统采用MPEG-2将数据压缩并组装成分组,称为净荷。对净荷采用Reed-Solomon前向纠错编码,降低信号传输中引入的误码。  卫星系统采用单载波信号,采用外部编码的同时,内部加入了打孔卷积编码,从而又增加了一层误码纠错能力,根据带宽的变化和采用的特定设备,编码数据是可调整的,信号采用QPSK方式调制。  陆基系统联合使用码正交频分复用 COFDM或者QPSK或QAM进行射频调制,采用了和卫星系统相似的打孔卷积编码。  有线系统采用了QAM调制方案,不需要附加的内部编码来降低误码,系统优化采用64-QAM。   DTV系统传输结构  DTV系统广播和接收的基本结构由三个子系统构成:  (1)信源编码和压缩子系统,通过ADC接受模拟视频和音频信号并将其转换成数字比特流,然后通过MPEG-2进行压缩,并加入控制和辅助数据;  (2)服务复用和传递子系统,复用将视频和音频及辅助数据流联合构成长188字节的分组,并加上标记,分组构成单个数据流,采用MPEG-2传递系统语法控制这些复用任务;  (3)传输子系统,包括对复用数据流的信道编码和调制。  2 宽带视频通信  这里讨论的宽带视频通信主要是指基于宽带核心网络和宽带接入技术的MPEG-2视频通信。为了满足实时视频通信对带宽的需求,核心网络通常采用宽带光纤网络,可以是ATM或者基于MPLS的宽带IP与ATM的结合,最后一公里的宽带接入的方法有光纤到户、光纤到楼双绞线到户及ADSL,最近也提出了宽带无线接入技术。通常,来自多个链路的数据业务在数字用户线路接入复用器(DSLAM)汇总。DSLAM将ATM业务路由到家中的ADSL接收器单元,同时,滤掉低频段的旧电话业务POTS 。在MPEG-2视频的情形下,ATM边界设备减轻信元的时延抖动的能力至关重要。ATM必须应付数据传输的需要并提供管理每个视频流的功能,特别要满足按序提取视频分组的要求。为了补偿网络传输延时,ATM网络边界设备必须精心设计以处理MPEG交换和抖动管理。本地MPEG-2视频流通过数字视频广播异步串行接口传输。ATM边界设备将MPEG-2多节目传输流(MPTS)或单节目传输流(SPTS)拆解到节目层并最终到分组标记(PID)层。在PID层,不同的节目流可以重新排序并复用进另外的MPTS。在ATM边界接收端,另外的边界设备管理ATM信元流,并重构SPTS或MPTS。本地的服务分布网络负责在本地的UTP网络分发视频内容。功能强大的MPEG-2压缩算法结合智能的ATM边界设备允许最后接入利用DSL技术作为视频分发的接入机制。(未完待续)  相关信息:  前言  数字视频产品需求近些年出现猛增。主流应用包括视频通信、安全监控与工业自动化,而最热门的要算娱乐应用,如 DVD、HDTV、卫星电视、高清 (HD) 机顶盒、因特网视频流、数码相机与 HD 摄像机、视频光盘库 (video jukebox)、高端显示器(LCD、等离子显示器、DLP)以及个人摄像机等。众多精彩的新应用目前也处于设计或前期部署中,例如针对家庭与手持设备及地面/卫星标准(DVB-T、DVB-H、DMB)的高清 DVD(蓝光/HD-DVD)和数字视频广播、高清视频电话、数码相机以及 IP 机顶盒。由于手持终端计算能力的提高以及电池技术与高速无线连接的发展,最终产品的移动性与集成性也在不断提高。  视频压缩是所有令人振奋的、新型视频产品的重要动力。压缩-解压(编解码)算法可以实现数字视频的存储与传输。典型的编解码器要么采用行业标准,如 MPEG2、MPEG4、H264/AVC 与 AVS,要么采用专有算法,如 On2、Real Video、Nancy与Windows Media Video (WMV) 等。WMV 是个例外——它最初是微软公司的专有算法,而现在则以 VC-1 的新名称在业界实现了标准化。编解码技术在过去十年中不断改进。最新的编解码技术(H264/AVC 与 VC-1)代表着第三代视频压缩技术。这两种编解码技术利用如可编程 DSP 与ASIC 等低成本 IC 的处理能力,都能够达到极高的压缩比。不过,为具体应用选择正确的编解码器并优化其实时处理仍然是一项巨大的挑战。最佳的设计必须权衡压缩效率及可用的计算能力。此外,如何在计算能力有限的情况下获得最佳压缩效率也是一门大学问。  在本文中,我们首先概述视频编码的主要概念,同时介绍传统压缩标准。然后我们重点介绍其中包括 H264/AVC、WMV9/VC-1与AVS 等在内的最新编解码技术的功能,此外,还将深入探讨压缩能力与复杂性之间的权衡。最后,讨论市场中可能会影响主流视频编解码器未来的实时处理与主要趋势。  数字视频的主要挑战在于原始或未压缩的视频需要存储或传输大量数据。例如,标准清晰度的 NTSC 视频的数字化一般是每秒 30 帧速率,采用 4:2:2 YcrCb 及 720(480,其要求超过 165Mbps 的数据速率。保存 90 分钟的视频需要 110GB 空间,或者说超过标准 DVD-R 存储容量的 25 倍。即使是视频流应用中常用的低分辨率视频(如:CIF:352x288 4:2:0、30 帧/秒)也需要超过 5Mbps 的数据速率,这是 ADSL 或 3G 无线等宽带网络速度的许多倍。目前的宽带网可提供 1~10Mbps 的持续传输能力。显然数字视频的存储或传输需要采用压缩技术。  视频压缩的目的是对数字视频进行编码——在保持视频质量的同时占用尽可能少的空间。编解码技术理论依据为信息理论的数学原理。不过,开发实用的编解码技术需要艺术性的精心考虑。   压缩权衡  在选择数字视频系统的编解码技术时需要考虑诸多因素。主要因素包括应用的视频质量要求、传输通道或存储介质所处的环境(速度、时延、错误特征)以及源内容的格式。同样重要的还有预期分辨率、目标比特率、色彩深度、每秒帧数以及内容和显示是逐行扫描还是隔行扫描。压缩通常需要在应用的视频质量要求与其他需求之间做出取舍。首先,用途是存储还是单播、多播、双向通信或广播?对于存储应用,到底有多少可用的存储容量以及存储时间需要多久?对于存储之外的应用,最高比特率是多少?对于双向视频通信,时延容差或容许的端到端系统延迟是多少?如果不是双向通信,内容需要在脱机状态提前完成编码还是需要实时编码?网络或存储介质的容错能力如何?根据基本目标应用,不同压缩标准以不同方式处理这些问题的权衡。  另一方面是需要权衡编解码实时处理的成本。如 H264/AVC 或 WMV9/VC-1等能够实现较高压缩比的新算法需要更高的处理能力,这会影响编解码器件的成本、系统功耗以及系统内存。   标准化机构  在视频编解码技术定义方面有两大标准机构。国际电信联盟 (ITU) 致力于电信应用,已经开发了用于低比特率视频电话的 H26x 标准,其中包括 H261、H262、H263 与 H264;国际标准化组织 (ISO) 主要针对消费类应用,已经针对运动图像压缩定义了 MPEG 标准。MPEG 标准包括 MPEG1、MPEG2 与 MPEG4。图 1 说明了视频编解码标准的发展历程。  MPEG 与 ISO 根据基本目标应用往往做出稍有不同的取舍。有时它们也会开展合作,如:联合视频小组 (JVT),该小组定义了 H264 编解码技术,这种技术在 MPEG 系列中又被称为 MPEG4-Part 10 或 MPEG4 高级视频编解码 (AVC)。我们在本文中将这种联合标准称为 H264/AVC。同样,H262 对应 MPEG2,而 H263 基本规范类 (Baseline Profile) 技术在原理方面与 MPEG4 简单类 (Simple Profile) 编解码技术存在较多重复。  标准对编解码技术的普及至关重要。出于规模经济原因,用户根据可承受的标准寻找相应产品。由于能够保障厂商之间的互操作性,业界乐意在标准方面进行投资。而由于自己的内容可以获得较长的生命周期及广泛的需求,内容提供商也对标准青睐有加。尽管几乎所有视频标准都是针对少数特定应用的,但是在能够适用的情况下,它们在其他应用中也能发挥优势。  图1:ITU 与 MPEG 标准的发展历程 [10]  为了实现更好的压缩及获得新的市场机遇,ITU 与 MPEG 一直在不断发展压缩技术和开发新标准。中国最近开发了一种称为 AVS 的国家视频编码标准,我们在后面也会做一介绍。目前正在开发的标准包括 ITU/MPEG 联合可扩展视频编码 (Joint Scalable Video Coding)(对 H264/ AVC 的修订)和MPEG 多视角视频编码 (Multi-view Video Coding)。另外,为了满足新的应用需求,现有标准也在不断发展。例如,H264 最近定义了一种称为高精度拓展 (Fidelity Range Extensions) 的新模式,以满足新的市场需求,如专业数字编辑、HD-DVD 与无损编码等。  除了 ITU 与 ISO 开发的行业标准以外,还出现了几种专用于因特网流媒体应用、广受欢迎的专有解决方案,其中包括 Real Networks Real Video (RV10)、Microsoft Windows Media Video 9 (WMV9) 系列、ON2 VP6 以及 Nancy。由于这些格式在内容中得到了广泛应用,因此专有编解码技术可以成为业界标准。2003 年 9 月,微软公司向电影与电视工程师学会 (SMPTE) 提议在该机构的支持下实现 WMV9 位流与语法的标准化。该提议得到了采纳,现在 WMV9 已经被 SMPTE 作为 VC-1 实现标准化。   视频编码原理  我们感兴趣的所有视频标准都采用基于模块的处理方式。每个宏模块一般包含 4 个 8(8 的光度块和 2 个 8(8 的色度块(4:2:0 色度格式)。视频编码基于运动补偿预测(MC),变换与量化及熵编码。图 2 说明的是一种典型的、基于运动补偿的视频编解码技术。在运动补偿中,通过预测与最新编码的("参考")视频帧处于同一区域的视频帧中各宏模块的像素来实现压缩。例如,背景区域通常在各帧之间保持不变,因此不需要在每个帧中重新传输。运动估计 (ME) 是确定当前帧——即与它最相似的参考帧的 16(16 区域中每个 MB 的过程。ME 通常是视频压缩中最消耗性能的功能。有关当前帧中各模块最相似区域相对位置的信息("运动矢量")被发送至解码器。  MC 之后的残差部分分为 8(8 的模块,各模块综合利用变换编码、量化编码与可变长度编码技术进行编码。变换编码(如:离散余弦变换或 DCT)利用残差信号中的空间冗余。量化编码可以消除感知冗余 (perceptual redundancy) 并且降低编码残差信号所需要的数据量。可变长度编码利用残差系数的统计性质。通过 MC 进行的冗余消除过程在解码器中以相反过程进行,来自参考帧的预测数据与编码后的残差数据结合在一起产生对原始视频帧的再现 。  图 2:标准运动补偿视频编码  在视频编解码器中,单个帧可以采用三个模式中的一个进行编码 —— 即 I、P 或 B 帧模式(见图 3)。几个称为 Intra (I) 的帧单独编码,无需参考任何其他帧(无运动补偿)。某些帧可以利用 MC 编码,以前一个帧为参考(前向预测)。这些帧称为预测帧 (P)。  B 帧或双向预测帧通过之前的帧以及当前帧的后续帧进行预测。B 帧的优势是能够匹配堵塞在采用前向预测的上一帧中的背景区域。双向预测通过平衡前向及后向预测可以降低噪声。在编码器中采用这种功能会要求更多处理量,因为必须同时针对前向及后向预测执行 ME,而这会明显使运动估计计算需求加倍。为了保存两个参考帧,编码器与解码器都需要更多内存。B 帧工具需要更复杂的数据流,因为相对采集及显示顺序而言,帧不按顺序解码。这个特点会增加时延,因此不适合实时性较高的应用。B 帧不用于预测,因此可以针对某些应用进行取舍。例如,在低帧速应用中可以跳过它们而不会影响随后 I 与 P 帧的解码。  图3:I、P 与 B 帧间预测图示   传统视频编码标准  H261  ITU 编制的 H261[2] 标准是第一个主流视频压缩标准。它主要针对双工视频会议应用,是为支持 40kpbs~2Mbps 的 ISDN 网络而设计的。H261 支持 352(288 (CIF) 及 176(144 (QCIF) 分辨率,色度分辨率二次采样为 4:2:0。由于可视电话需要同步实时编解码,因此复杂性设计得较低。由于主要用于对延迟敏感的双向视频,因此 H261 仅允许采用 I 与 P 帧,而不允许 B 帧。  H261 采用基于块的 DCT 进行残差信号的变换编码。DCT 把像素的每个 8(8 块映射到频域,产生 64 个频率成分(第一个系数称为 DC,其他的称为 AC)。为了量化 DCT 系数,H261 在所有 AC 系数中采用固定的线性量化。量化后的系数进行行程编码,其可以按非零系数描述量化的频率,后面跟随一串零系数,在最后一个非零值之后以块代码结束。最后,可变长度编码 (Huffman) 将运行级别对 (run-level pair) 转换成可变长度编码 (VLC),其比特长度已针对典型概率分布进行过优化。  基于标准块的编码最终产生模块化视频。H261 标准利用环路滤波避免这种现象。在模块边缘采用的简单 2D FIR 滤波器用于平滑参考帧中的量化效应。必须同时在编码器及解码器中精确地对每个比特应用上述滤波。  MPEG-1  MPEG-1[3] 是 ISO 开发的第一个视频压缩算法。主要应用是数字媒体上动态图像与音频的存储与检索,如速率为 15Mbps、采用 SIF 分辨率(352(240 - 97fps 或者 352(288 - 25 fps)的VCD。MPEG-1 与 H261 相似,不过编码器一般需要更高的性能,以便支持电影内容的较高运动性而不是典型的可视电话功能。  与 H261 相比,MPEG1 允许采用 B 帧。另外它还采用自适应感知量化,也就是说,对每个频段采用单独的量化比例因子(或等步长),以便优化人们的视觉感受。MPEG-1 仅支持逐行视频,因此新标准——MPEG2 已经开始做出努力,同时支持分辨率及比特率更高的逐行与隔行视频。  MPEG-2/H262  MPEG-2[4] 专门针对数字电视而开发,很快成为了迄今最成功的视频压缩标准。MPEG-2 既能够满足标准逐行视频的需求(其中视频序列由一系列按一定时间间隔采集的帧构成),又能够满足电视领域常用的隔行视频的需求。隔行视频交替采集及显示图像中两组交替的像素(每组称为一个场)。这种方式尤其适合电视显示器的物理特性。MPEG2 支持标准的电视分辨率,其中包括:针对美国和日本采用的 NTSC 制式隔行 720(480 分辨率,每秒 60 场,以及欧洲和其他国家采用的PAL 制式的 720(576 分辨率,每秒 50 场。  MPEG-2 建立在 MPEG-1 基础之上,并具备扩展功能,能支持隔行视频及更宽的运动补偿范围。由于高分辨率视频是非常重要的应用,因此 MPEG-2 支持的搜索范围远远大于 MPEG-1。与之前的标准相比,它显著提高了运动估计的性能要求,并充分利用更宽搜索范围与更高分辨率优势的编码器需要比 H261 和 MPEG-1 高得多的处理能力。MPEG2 中的隔行编码工具包含优化运动补偿的能力,同时支持基于场和基于帧的预测,而且同时支持基于场和基于帧的 DCT/IDCT。MPEG-2 在 30:1 左右的压缩比时运行良好。MPEG-2 在 4-8Mbps 时达到的质量适合消费类视频应用,因此它很快在许多应用中得到普及,如:数字卫星电视、数字有线电视、DVD 以及后来的高清电视等。  另外,MPEG-2 增加了分级视频编码工具,以支持多层视频编码,即:时域分级、空域分级、SNR 分级以及数据分割。尽管 MPEG-2 中针对分级视频应用定义了相关类别 (profile),不过支持单层编码的主类 (Main Profile) 是当今大众市场中得到广泛应用的唯一 MPEG-2 类。MPEG-2 通常称为 MPEG-2 主类。  MPEG-2 解码最初对于通用处理器及 DSP 具有很高的处理要求。优化的固定功能 MPEG-2 解码器开发已问世,由于使用量较高,成本已逐渐降低。MPEG2 证明低成本芯片解决方案的供应是视频编解码标准成功和普及的关键。  H263  H263[5] 在 H261 之后得到开发,主要是为了以更低的比特率实现更高的质量。其主要目标之一是基于普通 8Kbps 电话调制解调器的视频。目标分辨率是 SQCIF (128(96)~CIF (352(288)。其基本原理与 H261 大同小异。  H263 的运动矢量在两个方向上允许是 1/2 的倍数(“半像素”),参考图像以数字方式内插到更高的分辨率。这种方法可以提高 MC 精度及压缩比。MV 可采用更大的范围。为不同方案提供许多新的选项,包括:  * 4 个运动矢量——每个块采用一个运动矢量,而非整个 MB 采用单个运动矢量。  * 3D VLC:Huffman 编码——将块结束 (EOB) 指示符与每个运行级别对结合在一起。这种功能主要用于低比特率,这时大多时候只有一、两个编码系数。  尽管存在这些功能,但是仍然很难在普通电话线上实现理想的视频质量,而且目前基于标准调制解调器的可视电话仍然是一个难题。不过,由于 H263 一般情况下可提供优于 H261 的效率,它成为了电视会议首选的算法,但是,为了兼容旧系统,仍然需要支持 H261。H263 逐渐发展成为了 H263+,其增加了可选的附件,为提高压缩并实现分组网的鲁棒性提供支持。H263 及其附件构成了 MPEG-4 中许多编码工具的核心。  MPEG-4  MPEG-4[6] 由 ISO 提出,以延续 MPEG-2 的成功。一些早期的目标包括:提高容错能力以支持无线网、对低比特率应用进行更好的支持、实现各种新工具以支持图形对象及视频之间的融合。大部分图形功能并未在产品中受到重视,相关实施主要集中在改善低比特率压缩及提高容错性上。  MPEG-4 简化类 (SP) 以H263为基础,为改善压缩增加了新的工具,包括:  * 无限制的运动矢量:支持对象部分超出帧边界时的预测。  * 可变块大小运动补偿:可以在 16(16 或 8(8 粒度下进行运动补偿。  * 上下文自适应帧内 DCT DC/AC 预测:可以通过当前块的左右相邻块预测 DC/AC DCT 系数。  * 扩展量化 AC 系数的动态范围,支持高清视频:从 H263 的 [-127:127] 到 [-2047, 2047]。  增加了容错功能,以支持丢包情况下的恢复,包括:  * 片断重同步 (Slice Resynchronization):在图像内建立片断 (slice),以便在出现错误后更快速的进行重新同步。与 MPEG-2 数据包大小不同,MPEG4 数据包大小与用于描述 MB 的比特数量脱离了联系。因此,不管每个 MB 的信息量多少,都可以在位流中按相同间隔进行重新同步。  * 数据分割:这种模式允许利用唯一的运动边界标记将视频数据包中的数据分割成运动部分和 DCT 数据部分。这样就可以实现对运动矢量数据更严格的检查。如果出现错误,我们可以更清楚地了解错误之处,从而避免在发现错误情况下抛弃所有运动数据。  * 可逆 VLC:VLC 编码表允许后向及前向解码。在遇到错误时,可以在下一个slice进行同步,或者开始编码并且返回到出现错误之处。  * 新预测 (NEWPRED):主要用于在实时应用中实现快速错误恢复,这些应用中的解码器在出现丢包情况下采用逆向通道向解码器请求补充信息。  MPEG-4 高级简化类 (ASP) 以简化类为基础,增加了与 MPEG-2 类似的 B 帧及隔行工具(用于Level 4 及以上级别)。另外它还增加了四分之一像素运动补偿及用于全局运动补偿的选项。MPEG-4 高级简化类比简化类的处理性能要求更高,而且复杂性与编码效率都高于 MPEG-2。  MPEG-4 最初用于因特网数据流,例如,已经被 Apple 的 QuickTime 播放器采用。MPEG-4 简化类目前在移动数据流中得到广泛应用。MPEG-4 ASP 是已经流行的专有 DivX 编解码器的基石。  工具与压缩增益  当我们查看 H261、MPEG1、MPEG2 与 H263 视频编解码技术中引入的功能时,明显可以发现几种基本技巧提供了大部分压缩增益。图 4 说明这些技巧及其相关效果。与 4 个运动矢量以及四分之一像素运动补偿等工具相比,运动补偿(整数像素与半像素)的效果显然更为突出。  图 4:基本技巧的效果:1) 无 MC;2) 增加 Skip 模式构成 CR 编码器;3) 仅允许零 MV;4) 允许整数像素 MC;5) 允许半像素 MC;6) 允许 4-MV;7) 允许四分之一像素MC。如欲了解有关详细说明,敬请参见 [7]。   H264/ MPEG4-AVC  视频编码技术在过去几年最重要的发展之一是由 ITU 和 ISO/IEC 的联合视频小组 (JVT) 开发了 H264/MPEG-4 AVC[8] 标准。在发展过程中,业界为这种新标准取了许多不同的名称。ITU 在 1997 年开始利用重要的新编码工具处理 H26L(长期),结果令人鼓舞,于是 ISO 决定联手 ITU 组建 JVT 并采用一个通用的标准。因此,大家有时会听到有人将这项标准称为 JVT,尽管它并非正式名称。ITU 在 2003 年 5 月批准了新的 H264 标准。ISO 在 2003 年 10 月以 MPEG-4 Part 10、高级视频编码或 AVC 的名称批准了该标准。  H264/AVC 在压缩效率方面取得了巨大突破,一般情况下达到 MPEG-2 及 MPEG-4 简化类压缩效率的大约 2 倍。在 JVT 进行的正式测试中 [9],H264 在 85 个测试案例中有 78% 的案例实现 5 倍以上的编码效率提高,77% 的案例中达到 2 倍以上,部分案例甚至高达 4 倍。H264 实现的改进创造了新的市场机遇,如:  * 600Kbps 的 VHS 品质视频。可以通过 ADSL 线路实现视频点播。  * 高清晰电影无需新的激光头即可适应普通 DVD。  H264 标准化时支持三个类别:基本类、主类及扩展类。后来一项称为高保真范围扩展 (FRExt) 的修订引入了称为高级类的 4 个附加类。在初期主要是基本类和主类引起了大家的兴趣。基本类降低了计算及系统内存需求,而且针对低时延进行了优化。由于 B 帧的内在时延以及 CABAC 的计算复杂性,因此它不包括这两者。基本类非常适合可视电话应用以及其他需要低成本实时编码的应用。  主类提供的压缩效率最高,但其要求的处理能力也比基本类高许多,因此使其难以用于低成本实时编码和低时延应用。广播与内容存储应用对主类最感兴趣,它们是为了尽可能以最低的比特率获得最高的视频质量。  尽管 H264 采用与旧标准相同的主要编码功能,不过它还具有许多与旧标准不同的新功能,它们一起实现了编码效率的提高。图 5 的编码器框图总结了其主要差别,概述如下:  帧内预测与编码:H264 采用空域帧内预测技术来预测相邻块邻近像素的 Intra-MB 中的像素。它对预测残差信号和预测模式进行编码,而不是编码块中的实际像素。这样可以显著提高帧内编码效率。  帧间预测与编码:H264 中的帧间编码采用了旧标准的主要功能,同时也增加了灵活性及可操作性,包括适用于多种功能的几种块大小选项,如:运动补偿、四分之一像素运动补偿、多参考帧、通用 (generalized) 双向预测和自适应环路去块。  可变矢量块大小:允许采用不同块大小执行运动补偿。可以为小至 4(4 的块传输单个运动矢量,因此在双向预测情况下可以为单个 MB 传输多达 32 个运动矢量。另外还支持 16(8、8(16、8(8、8(4 和 4(8 的块大小。降低块大小可以提高运动细节的处理能力,因而提高主观质量感受,包括消除较大的块化失真。  四分之一像素运动估计:通过允许半像素和四分之一像素运动矢量分辨率可以改善运动补偿。  多参考帧预测:16 个不同的参考帧可以用于帧间编码,从而可以改善视频质量的主观感受并提高编码效率。提供多个参考帧还有助于提高 H264 位流的容错能力。值得注意的是,这种特性会增加编码器与解码器的内存需求,因为必须在内存中保存多个参考帧。  自适应环路去块滤波器:H264 采用一种自适应解块滤波器,它会在预测回路内

简单,电大的我可以给你发几份例文。语言项是作文评分的重要标准。论文的语言,要准确鲜明,生动形象。有些同学写论文,常摆出说大道理的架式,将哲学原理和辩证法的术语一股脑搬出来,以求说理的充分、透彻,但效果适得其反。一个道理有一千种说法,要尽量选用形象生动的说法。要显形象生动之效,除了采用比喻、类比、事例等论证方法外

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