面向互聯(lián)網(wǎng)的若干視頻傳輸關(guān)鍵技術(shù)分析

張粵修 中移鐵通有限公司甘肅分公司

視覺，作為人獲取外界信息中最重要的感官，是對動態(tài)事物截取相關(guān)信息并轉(zhuǎn)換的終端，產(chǎn)生出通過連續(xù)不間斷的動圖進(jìn)行學(xué)習(xí)和觀摩的——視頻。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及多媒體技術(shù)的產(chǎn)生，視頻傳輸因人們的主體需求，使其被應(yīng)用與政治、經(jīng)濟(jì)、軍事、教育、醫(yī)療、商業(yè)等各個行業(yè)運作中，在提高效率的同時隨之而來的，既是在傳輸過程中如何保證在傳輸?shù)倪^程中保證其機(jī)密性、完整性和真實性，讓其觀摩具有實際的意義與應(yīng)用價值。此文主要圍繞在龐大的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字編碼中以實際操作背景下對視頻信息在傳輸過程中的編碼結(jié)構(gòu)對上傳視頻信息的加密算法進(jìn)行分析。

1 互聯(lián)網(wǎng)若干視頻傳輸中存在問題

眾所周知，隨著我國社會市場主義經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國視頻編解碼技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)隨之得到質(zhì)的飛躍，互聯(lián)網(wǎng)若干視頻傳輸在互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)中的比例逐漸增大。正所謂：“金無足赤人無完人”，互聯(lián)網(wǎng)若干視頻傳輸在不斷發(fā)展的同時存在一定程度上的問題。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：隨著移動智能、無線網(wǎng)域等的出現(xiàn)，人們搜索、閱覽、下載的方式也從原有的有線網(wǎng)域下載到現(xiàn)在不受地域、時間的無線下載，有效打破了時間與空間的限制。數(shù)據(jù)獲取的方式也發(fā)生了相應(yīng)的變化，數(shù)據(jù)傳統(tǒng)的獲取方式為有實際光釬電子流動傳輸；現(xiàn)階段，數(shù)據(jù)獲取方式則是采用允許用戶建立遠(yuǎn)距離無線連接的全球語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)及近距離無線連接紅外線技術(shù)和射頻技術(shù)。正因如此，我們在對原有視頻進(jìn)行上傳的過程或下載中就會出現(xiàn)多種多樣的問題，主要表現(xiàn)在視頻丟包、時延、失真以及中斷等。

2 互聯(lián)網(wǎng)若干視頻傳輸關(guān)鍵技術(shù)分析

筆者結(jié)合自身多年的工作經(jīng)驗以及查詢有關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，我國互聯(lián)網(wǎng)若干視頻傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)呈現(xiàn)多元化趨勢，主要包含有可分級輕量級的視頻加密算法、面向信道編碼的糾錯技術(shù)、面向可伸縮視頻編碼的糾錯技術(shù)、自適應(yīng)安全實時視頻傳輸系統(tǒng)、擁塞控制的視頻組播傳輸技術(shù)以及擁塞控制的視頻單播傳輸技術(shù)等，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1 可分級輕量級的視頻加密算法

主要涵蓋對視頻引用場景、安全需求和計量資源間的差異所構(gòu)成的信道編碼多樣性，提出的媒體應(yīng)用平臺的可分級輕量級視頻加密算法。通過恒定加密算法的安全性、加解密速度以及壓縮等比運用多個方面的相互制約與考量的關(guān)系，對需要進(jìn)行傳輸?shù)囊曨l通過不同的可見度的流密碼或者分流數(shù)據(jù)代碼來加密所有壓縮視頻流的定長碼數(shù)據(jù)，當(dāng)然加密的數(shù)據(jù)量越小，且兼容的MPEG等格式的編碼壓縮格式也會相應(yīng)的進(jìn)行減少，計算的難度也會隨之降低并具有一定量的可操控性。

2.2 面向可伸縮視頻編碼的糾錯技術(shù)

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，SVC可伸縮視頻編碼在傳輸過程中存在一定程度的問題，主要表現(xiàn)在可伸縮視頻編碼進(jìn)行解碼后質(zhì)量得不到保障?；诖耍嘘P(guān)部門及個人針對此問題，進(jìn)行具體問題具體分析，提出了一種結(jié)合自適應(yīng)遺傳算法的糾錯方法，也就是面向可伸縮視頻編碼的糾錯技術(shù)。這一糾錯方法的使用步驟如下所示：第一，對SVC可伸縮視頻編碼的網(wǎng)絡(luò)抽象層單元數(shù)據(jù)包頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行探究，結(jié)合SVC可伸縮視頻編碼結(jié)構(gòu)的實際情況來得出新的設(shè)計方案，重新對其進(jìn)行封裝；第二，明確SVC可伸縮視頻編碼是由多層網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成的，了解SVC可伸縮視頻編碼各層的不同特征；第三，當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)若干視頻出現(xiàn)丟包的時候，并且SVC可伸縮視頻編碼失真，在這樣的背景下，應(yīng)該將FEC數(shù)據(jù)在SVC可伸縮視頻編碼各層的分配問題進(jìn)行有效轉(zhuǎn)化，從而能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為FEC數(shù)據(jù)在多約束條件的一個優(yōu)化問題。隨之，有效結(jié)合懲罰函數(shù)，將其進(jìn)行再一次的轉(zhuǎn)化，而后轉(zhuǎn)化為FEC數(shù)據(jù)在無約束條件的一個優(yōu)化問題；第四，針對這一優(yōu)化問題，選用自適應(yīng)遺傳算法進(jìn)行解答，最終能夠確定一個最完善的FE C數(shù)據(jù)分配方案，能夠有效避免SVC可伸縮視頻編碼出現(xiàn)失真的情況。綜上所述，這一結(jié)合自適應(yīng)遺傳算法的糾錯方法相比傳統(tǒng)模式的LW－EZEP方法以及GOP－UEP方法而言，具備獨特的優(yōu)勢，能夠提高SVC可伸縮視頻編碼解碼后視頻的質(zhì)量，并且能夠促使SVC可伸縮視頻編碼解碼的速度大幅度提高。

2.3 面向信道編碼的糾錯技術(shù)

數(shù)字信號的傳輸過程中由于各種原因和性質(zhì)，使在傳輸過程中的數(shù)據(jù)流產(chǎn)生誤碼，這樣的見解結(jié)果即為接收端生成圖像跳躍、不連續(xù)、出現(xiàn)雪花等現(xiàn)象。信道編碼的產(chǎn)生是為保障在視頻編碼的過程中提高對高頻視屏的壓縮速度，數(shù)字媒體中常用的糾錯編碼，通常采用兩次附加糾錯碼的前向糾錯（FEC）編碼。RS編碼屬于第一個FEC，188字節(jié)后附加16字節(jié)RS碼，構(gòu)成RS碼，這也可以稱為外編碼。附加的糾錯編碼中的FEC一般采用卷積編碼，又稱為內(nèi)編碼。兩者結(jié)合使用被稱之為級聯(lián)編碼。通過級聯(lián)編碼后得到的數(shù)據(jù)流再按規(guī)定的調(diào)制方式對載頻進(jìn)行編碼的調(diào)制。前向糾錯碼的碼字就具有一定的糾錯能力，不僅在傳輸運轉(zhuǎn)的過程中可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)流里出現(xiàn)的錯誤，還能準(zhǔn)確找出其所在位置，進(jìn)行自動糾錯。這樣在宏觀的幀間預(yù)測環(huán)節(jié)中，對數(shù)據(jù)流的上傳提供了穩(wěn)定性、可靠性的視頻傳輸。

2.4 基于自適應(yīng)安全實時視頻傳輸系統(tǒng)

在現(xiàn)有的視頻傳輸過程中，網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)劣狀況直接會影響到視頻最終觀看質(zhì)量，在對安全實時視頻傳輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)需求上，提出一種適用于實時視頻傳輸?shù)淖赃m應(yīng)調(diào)節(jié)方式，即實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)狀況，運用核心的DSP和ARW的視頻編解碼和加解密平臺對壓縮代碼和通行格式實現(xiàn)優(yōu)化，使所傳輸?shù)囊曨l代碼流能夠適應(yīng)傳輸時的網(wǎng)絡(luò)狀況。保證高性能的視頻編解碼過程中系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)出的雙重安全防護(hù)機(jī)制的同時也能較好的保持視頻主客之間的質(zhì)量，較好的滿足實時視頻的有效傳輸。

2.5 基于擁塞控制的視頻組播傳輸技術(shù)

隨著組播在互聯(lián)網(wǎng)中的產(chǎn)生，發(fā)送與接收的多個網(wǎng)點傳播連接出現(xiàn)的擁塞控制問題開始受到關(guān)注，傳統(tǒng)的Interner使用Besteffort服務(wù)模式，其分組在同等狀態(tài)下不能其吞吐量、終端延遲、丟包等的現(xiàn)象。所以在對數(shù)據(jù)流的分解析過程中如何使其在端口的互換中進(jìn)行最小組播的代價，進(jìn)行多個過個組播同時進(jìn)行的狀態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)流量均衡延展性，使其對視頻組播擁塞控制的情況在RLM/FLID-DL及PGMCC等的視頻數(shù)據(jù)編輯碼中得到優(yōu)化，由此出現(xiàn)對視頻進(jìn)行優(yōu)先級分組標(biāo)記算法及分層組播擁塞控制功能的應(yīng)用；其在物理層、網(wǎng)絡(luò)層等的復(fù)雜度在多數(shù)的組播擁塞控制當(dāng)中，對該組形式的視頻數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)的恢復(fù)具有一定量的作用。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前我國基于擁塞控制的視頻組播傳輸技術(shù)存在一定程度的問題。主要表現(xiàn)在其寬帶利用率偏低以及視頻平均時延比較高等。基于此，相關(guān)部門以及個人引起了高度重視，并且針對此類問題，進(jìn)行具體問題具體分析后，提出了一種基于SA的多速率組播擁塞控制方法。這一多速率組播擁塞控制方法的使用步驟如下所示：第一，對多速率組播擁塞控制過程進(jìn)行建模之前，必須保障其在最大化接收端的請求速率；第二，正式對其進(jìn)行建模之后，選用SA的求解方法來進(jìn)行解答，從而能夠有效提高基于擁塞控制的視頻組播傳輸技術(shù)的質(zhì)量，提高其的寬帶利用率；第三，為了促使視頻的平均時延不超過標(biāo)準(zhǔn)范圍，應(yīng)該設(shè)計一種關(guān)于接收端的層調(diào)整機(jī)制，并且設(shè)置一些代理節(jié)點，從而能夠有效降低視頻的平均時延。綜上所述，這種基于SA的多速率組播擁塞控制方法相比傳統(tǒng)模式的TFMCC方法而言，具備獨特的優(yōu)勢，能夠有效提高接收端視頻的質(zhì)量，與此同時，還能夠促使其的寬帶利用率大幅度提升。

2.6 基于擁塞控制的視頻單播傳輸技術(shù)

眾所周知，單播是指客戶端與服務(wù)器之間的點到點連接；并且每個獨立的客戶端根據(jù)個體自身需求從服務(wù)器接收遠(yuǎn)程流在一個單個的發(fā)送者和一個接受者之間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的通信，但其無法滿足技能需求較大的用戶需求，所以較之傳播性其更適用于個性化的服務(wù)?，F(xiàn)階段，通過筆者的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國基于擁塞控制的視頻單播傳輸技術(shù)存在一定程度的問題。主要表現(xiàn)在其可靠性偏低以及視頻平均失真比較大等?；诖?，相關(guān)部門以及個人引起了高度重視，并且針對此類問題，進(jìn)行具體問題具體分析后，提出了一種基于半馬爾科夫決策過程的單播擁塞控制方法。這一單播擁塞控制方法的使用步驟如下所示：第一，結(jié)合PSNR峰值信噪比的視頻質(zhì)量評估策略存在的問題（即實時性偏低），從而設(shè)計出一種新型的視頻質(zhì)量評估策略，也就是無參考視頻質(zhì)量評估策略，這一新型評估策略能夠在線運行；第二，結(jié)合接收端視頻質(zhì)量的反饋信息，保障視頻失真最小化，從而將單播擁塞控制進(jìn)行有效轉(zhuǎn)化。將其轉(zhuǎn)化為具備有馬爾科夫性質(zhì)的一個離散過程，隨后結(jié)合半馬爾科夫決策過程來對此單播擁塞控制進(jìn)行建模；第三，針對建立的模型進(jìn)行科學(xué)合理地分析，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)來設(shè)計合適的求解算法，從而能夠促使單播擁塞控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化升級，從而提高基于擁塞控制的視頻單播傳輸技術(shù)的質(zhì)量。綜上所述，這種基于半馬爾科夫決策過程的單播擁塞控制方法相比傳統(tǒng)模式的MTCC方法以及TCP reno方法而言，具備獨特的優(yōu)勢，能夠有效提高接收端視頻的主觀質(zhì)量以及客觀質(zhì)量。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國社會市場主義經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國互聯(lián)網(wǎng)以及視頻編碼和解碼技術(shù)得到質(zhì)的飛躍。圍繞視頻信息傳輸?shù)募夹g(shù)，結(jié)合視頻數(shù)據(jù)流以往傳輸過程中出現(xiàn)的實際情況及使用場景，對形成出的常用視頻數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)問題以及現(xiàn)已出現(xiàn)的解決方案進(jìn)行參照分析，為其后對若干視頻傳輸技術(shù)的探究、發(fā)現(xiàn)與改良提供較為直觀的參照。全文結(jié)合目前我國互聯(lián)網(wǎng)的若干視頻傳輸過程中存在的問題，提出了一些面向互聯(lián)網(wǎng)的若干視頻傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)，并且加以分析。為我國的互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展提出一些建設(shè)性意見，貢獻(xiàn)出自身的微薄之力。

參開文獻(xiàn)

[1]張鵬.面向互聯(lián)網(wǎng)的若干視頻傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究[J].通訊世界,2017,(8):13-14.

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