通信领域中的视频差错控制技术分析

吕宁　刘莹

摘 要 文章就当前信息传输环境的客观需求做出分析，并且针对视频流媒体数据的传输工作特征，就当前在该领域中主要的到应用的三类视频差错控制技术做出了深入讨论，对于深入认识视频差错控制相关领域的发展有着一定的积极意义。

【关键词】视频 传输 差错控制

当前信息环境之下，以视频作为最主要表现形式的流媒体已经成为信息传输工作中的重要环节。一方面当前时代之下，对于数据的实时性特征需求与日俱增，另一个方面流媒体视频数据自身的特征，决定了其在传输过程中必须要求有相对较高的准确度，同时还需要兼顾实时性特征。这些需求特点，都推动着通信领域环境中视频差错控制技术的发展，并且成为该领域中的核心技术之一存在。

基于流媒体视频数据自身的特征，其对应的通信系统也呈现出某些特征。一个相对典型的视频通信系统由五个部分组成，即信源编码、信道编码、信道传输、信道解码以及信源解码，在这个过程中，存在有三类面向于视频传输的差错控制技术，即基于编码器的差错弹性技术、基于解码器的零冗余差错隐藏技术以及基于编/解码的交互式差错隐藏技术，三种控制技术作用的领域不同，从不同的侧面确保整个视频差错控制能够得以实现。

1 基于编码器的差错弹性技术浅析

对于基于编码器的差错弹性技术而言，其主要的工作任务在于在信源或信道编码器码中添加一定的冗余信息，从而实现视频流对信道差错的兼容水平。这种工作方式与传统编码器有着本质区别，传统编码方式主要通过最大可能剔除视频数据中的冗余信息，从而来实现最大的压缩比。此种工作方式在传输发生错误的情况下，无法有效展开恢复工作，而基于编码器的差错弹性技术则是针对此种状况增加冗余从而实现改善。在这个技术体系中，分层编码（LC，Layered Coding）、多描述编码（MDC，Multiple Description Coding）和前向纠错编码（FEC，Forward Error Correction）是三种相对典型的编码工作方式。其中LC是视频信号分成一个基本层和多个增强层，其中基本层包含视频信号的基本信息，用于恢复产生可以接受的低质量信号，而增强层则包含视频信号的更多细节信息，用于实现视频传输质量的提升。而MDC，则将同一个视频信号编码成多个相关且同等的描述，不同的描述在不同的信道之上展开传输，每一个独立描述都需要提供一个基本级别的视频质量，多个描述则能够提供一个经过改善的视频质量。此种工作方式不需要网络提供过于可靠的信道，但是编码效率相对较低。对于FEC而言，是当前相对较为常见的编码方式，其工作方式主要由编码端增加发送能纠正错误的编码，这样在信号送达之后，解码段依据接收到的码依据编码规则，实现对于传输中的错误编码实现更正和纠错。此种工作方式无需专用反馈信道，并且效率也相对较高，实时性好，但是随着纠错能力的提升，编解码设备会偏于复杂，从而限制其纠错能力。在该领域中，常用的纠错码种类有很多，包括BCH码、RS码以及RCPC码等都相对常见。

以上的三种编码方式，其工作的主要特征是借助于改变编码结构实现对于信道的适应能力，在实际工作中，还可以通过阻止差错在时空间累积或者快速恢复同步两种手段来实现差错弹性技术。其中前者常见技术包括INTRA更新和独立分段编码为主，而后者则更多以熵编码以及双向解码和可逆变长编码的形式出现。

2 差错隐藏技术分析

基于解码器的零冗余差错隐藏技术主要是利用人眼的差错遮蔽特性以及视频信号空间和时间方面的相关特征，从之前接收到的无错视频信息中获取相关特征数据，来实现对于含错视频传输数据的近似恢复和纠错，借以实现对于解码后图像质量的提升，最终使得能够被人类视觉系统所接受。此种工作方式完全基于解码器而展开工作，对于信道没有过多要求，并且由于整个传输过程中并未引入冗余，因此也被称作为零冗余技术，对于含错视频数据的修正完全依据既往数据的深入分析展开，因此对于解码器的计算能力有着相对较高的要求。

对于这样的一个工作过程而言，具体包括了差错检测和差错隐藏两个阶段的工作。其中差错检测负责对于获取到的视频数据进行差错查找，具体包括传输层差错检测以及解码端差错检测两中主要途径。前者主要利用数据包的头部信息展开工作，由于当前流媒体在传输的过程中会产生多个数据包，并且包头标有连续编号，因此当序号不再连续的时候即可判断有所丢失。后者则多采用同步码的方式展开工作，常规的做法是在每个数据块扫描行的尾部加入同步码，并且参与对比从而判断是否有错误产生。相对而言，传输层差错检测相对可靠，但是需要增加额外的比特开销，因此在实际工作中两种方法通常依据环境结合使用。

对于差错隐藏工作而言，之前已经有所述及，基于解码器的差错隐藏技术，即以之前的无错数据来实现对于含错数据的修正，常见的技术包括编码模式恢复、运动矢量MV恢复以及纹理信息恢复三种。而基于编/解码的交互式差错隐藏技术，常见的则包括有条件的自动请求重发（ARQ，Automatic Repeat reQuest）、基于反馈信息的参考帧选择（RPS，Reference Picture Selection）以及五码追踪三种。不同的隐藏技术会呈现出不同的工作特征，因此在实际环境中需要依据具体情况加以选择使用。

3 结论

在当前的视频传输工作领域中，确保数据传输的准确率和效率是两个需要兼顾的重要方面，唯有在实际工作中不断深入探究相关差错控制技术的运行机制以及相关特征，并且结合具体情况，来对不同技术进行选择，才能获取良好传输效果和效率。

参考文献

[1]梅峥，李锦涛.细粒度扩展视频均等质量流化算法[J].软件学报，2006，17（12）.

[2]王永芳，余松煜.基于LDPC 的不均等错误保护H.264抗误码算法[J].系统工程与电子技术，2006，28（11）.

作者单位

中国人民解放军92493部队98分队 辽宁省葫芦岛市 125000