基于实时流媒体传输系统的H_264组包算法研究

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3.0 李琳琳 2024-10-14 24 4 412.33KB 4 页 15积分

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3)基金项目 :论文得到国家自然基金资助 ,基金编号 :90612004 ,项目名称 :个人化流动科研环境关键问题研究。魏聪颖　硕士 ,主要研究方向 :

无线环境下实时流媒体传输及视频编解码 ;牛建伟　副教授 ,硕士生导师 ;吉海星　硕士研究生 ;胡建平　教授 ,博士生导师。

计算机科学 2007Vol134 №18

基于实时流媒体传输系统的 H. 264 组包算法研究3)

摘　要　有线和无线网络上的实时流媒体传输技术已成为研究热点而其中组包策略的选取是其中的一个关键问题。

本文首先设计了一种基于 RTP 的H. 264 实时流媒体传输系统模型 ,在此基础上提出了适用于 H. 264 实时视频流传

输的 RTP 组包算法 HMP。该算法针对 H. 264 NAL 视频流特点 ,在考虑到视频流关联性的同时加入了对重要信息

的保护。实验结果证明 , HMP 算法在网络丢包率较大的情况下仍能获得良好视觉质量。

关键词　H. 264 NAL ,RTP ,实时流媒体传输系统 ,组包算法

H. 264 Packetization Algorithm Research Based on Real2time Stream Media Transportation System

WEI Cong2Ying 　NIU Jian2Wei 　J I Hai2Xing 　HU Jian2Ping

(School of Computer Science and Engineering , Beijing University of Aeronautics and Astronautics , Beijing 100083)

Abstract 　Real2time stream media transportation over wired/ wireless network has become a focus of research. And the

packetization algorithm is the key technology . This paper describes a H. 264 real2time transmission module based on

RTP , and puts forward a RTP packetization algorithm for H. 264 video which is called Hybrid Mode Packetization

(HMP). HMP considers video stream content correlation and unequal protection of important information with H. 264

NAL video features. Simulation results show that HMP can achieve good perceptual picture quality for H. 264 video

under packet2loss network conditions.

Keywords 　H. 264 NAL ,RTP ,Real2time stream media transportation ,Packetization

1　引言

随着 Internet 和多媒体技术的快速发展 ,网络视频的实

时传输成为网络应用的热点之一。H. 264 作为新兴的编解

码技术带来了技术上的改进 ,在同等压缩质量情况下 ,压缩输

出码率大约为原来 MPEG24的二分之一。加之网络带宽的

进一步提升 ,手机电视 (Mobile TV)、数字电视 (IPTV)、可视

电话、网络游戏等宽带增值业务 ,将成为新的收益增长点和切

入点。因此 ,研究基于 H. 264 的实时传输技术具有十分重要

的现实意义和应用价值。视频的实时传输要求较低的时延和

较小的丢包率 ,由于 TCP (Transmission Control Protocol)协

议的重发机制带来较大的时延 ,UDP(User Datagram Proto2

col)协议本身又不提供任何服务质量 (Quality of Service ,

QoS)保证 ,因此需要新的协议来满足网络视频实时传输的时

延和丢包要求。国际标准化组织 IETF (Internet Engineering

Task Force)制定了实时传输协议 (Real time Transport Pro2

tocol ,RTP)[1 ] 来满足多媒体实时传输的需求。

要通过 RTP 进行 H. 264 视频传输 ,必须把 H. 264 视频

数据封装成一个个 RTP 包。文[ 2～4 ]分别提出了 H. 261 ,

H. 263 , H. 263 + 视频流的 RTP 载荷格式及组包算法 ,但它

们都是针对基于块的编码标准 ,不适用于 H. 264 所产生的视

频流。文[5]提出了 H. 264 视频流的 RTP 载荷格式和组包

规则但没有提出具体的组包算法。本文针对 H. 264 网络适

配层(Network Abstraction Layer ,NAL)所产生的视频流 ,提

出了一种基于 RTP 的实时 H. 264 视频流的混合模式组包算

法(Hybrid Mode Packetization , HMP)。实验证明该算法在

网络丢包率较大的情况下仍能获得良好视觉质量。

2　实时流媒体传输系统模型

2. 1 　传输系统模型

图1为本文提出的基于 RTP 的H. 264 实时流媒体传输

系统模型。如图 1所示 ,通过摄像头实时采集的视频流采用

H. 264 视频编码标准进行压缩 , H. 264 定义了视频编码层

(Video Coding Layer ,VCL )以及网络提取层 (Network Ab2

straction Layer , NAL ),以便能够适应不同的网络结构。

VCL 中包括 VCL 编码器与 VCL 解码器 ,主要功能是视频数

据压缩编码和解码 ;NAL 则用于为 VCL 提供一个与网络无

关的统一接口 ,它负责对视频数据进行封装 ,经过封装的数据

包在传送过程中具有更好的健壮性。编码器接口产生的

H. 264视频流分别被封装上 RTP 包头、UDP 包头和 IP 包头 ,

然后 IP 数据包通过有线、无线传输网络传输给接收端。接收

端收到 IP 包后按相反的顺序将 RTP 包头和视频数据提取出

来,根据 RTP 包头中的序列号进行排序后将视频数据通过解

码器接口传入解码器 ,解码器对数据进行解码后进行播放 ,在

解码的过程中可能还需要进行容错处理(如果有数据丢失)。

2.2　H. 264 NAL 视频流格式

NAL 层[6] 产生的一个编码视频序列 ,由一串连续的存储

单元组成 ,使用同一序列参数集 ,见图 2。每个视频序列可独

立解码。编码序列的开始是即时刷新存储单元 (IDR)。IDR

是一个 I帧图像 ,表示后面的图像不用参考以前的图像。一

・14・

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摘要：

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