多媒体通信中的音视频同步问题探讨

在多媒体的通信中其同步是服务质量衡量的标准，因此多媒体在通信中实现同步受到了学术领域的热切关注。本文主要论述了多媒体的同步通信，分析其音视频在同步时存在的问题，主要是对时延抖动的影响。在研究该问题中也比较了语音优先的复用模型、FIFO模型在同步问题上的性能，有利于更好的选用通信协议，实现对数据的可靠性传输指标。

【关键词】多媒体 通信 音视频 同步 问题 探讨

当今通信网络都采用了TCP、IP兼存的协议，提升了数据在传输过程中的可靠性能。然而，多媒体在通信的业务方面需及时处理音视频的相关数据，以确保通信服务的质量。由于诸多原因都会致使通信出现延迟和抖动等，严重影响了音视频播放的质量。因此，多媒体在传输数据时对同步误差的有效控制十分重要。只有音视频数据在通信中实现了同步的控制，能够为该通信网络减少传输误差的负担，进而在该基础上提升通信网络服务的总质量。

1 多媒体同步通信的概述

该通信在广义上其媒体对象主要包含了内容、时间及空间的关系，实现同步也是针对时间而言，尤其是在多媒体的通信之中，在时间上同步的实现是基于系统中多个媒体间的时间关系，实现同步的主要目的为了向用户实时播放多媒体的相关信息。在分布式的多媒体有关系统中，存在着多个信源或信宿及其信道。其中一个信源及信宿的系统属于“点到点”通信。它对同步的基本要求主要是功能，故涉及的问题也是流内、流间的同步。

2 研究基于H.323多媒体通信的音视频同步的问题

2.1 媒体间音视频的同步

2.1.1 媒体的复用框架

不同媒体的数据对网络承载有着差异性的要求，其音频、视频数据就对实时性有较高要求，因而网络的传送机制必须具备较好的实时性。然而，数据、控制信息还要求网络必须提供具有可靠性的传送性能，对其实时性的性能无高要求。在H.323的系统之中形成了RTP分组，使用不可靠的UDP传输协议实现了传送，有效抑制了通信的延时问题。但要想得到可靠性的的数据传输，就需应用TCP协议。在多媒体的通信中要求该关系必须具备准确性，否则时间抖动会对视频、音频的传输造成破坏播映，进而影响了各分组的通信质量。

2.1.2 语音优先的复用模型

此模型允许目前正执行传输任务的分组继续传输高级分组，若设置一致的模型条件和参数，研究其平均时延W。针对语音队列而言，对其进行分组前其视频分组的数要设为0。根据Wi=Ri+Ni 整理得出

，可知该视频分组“平均时延”定大于语音分组“平均时延”。同时和FFIO模型进行对比，语音的优先模型中语音分组“平均时延”小于FIFO模型。其视频分组“平均时延”大于FFIO模型。此外，由于音视频分组“平均时延”具有不等性，故两者排队的时延产生的偏移不能为O，因此此模型在实现同步时性能较弱。

2.2 媒体内音视频的同步

2.2.1 音频流、视频流的特性

在语音特性中最关键的参数是分组帧数，增加帧数能降低其网络分组的成本。语音会出现时延的同步问题，不利于通信实现语音服务。由于语音分组属于UDP单元，故需有UDP头结合IP分组。一个完整的视频帧可由几个段组成，但音频帧就不需分段组成。视频分段会令其分组在短时间之内突发“多个”视频的分组。该突发状况可能会令视频分组产生时延及抖动，通过设置不同视频分段的长度对该分组产生时延、抖动进行分析，且研究其产生的具体影响。

2.2.2 MFS对音频时延抖动的影响

音视频分组在通信使用中会影响其发送数据的同步时间，致使语音分组也产生了时延、抖动。通过设置不用的模拟参数，如：256B、512B、768B分段长度，分析语音分组的“视频字节数”特性。当MFS在256B和512B之时，均值和标准差在大小上无明显差异，当MFS在768B之时，两项参数就明显的减小了。因此，通过表1可知，MFS减小时其音频性能很难得到提升，相反会增大其音频在同步中的时延及抖动。

2.2.3 MFS对视频时延抖动的影响

通过分析推算发送的时延、到达的间隔所产生的时间变化，进而令分组实验产生抖动。当MFS为256B时，视频分组会产生较大的抖动；当MFS为512B时，其会产生较小的抖动；当MFS为768B时，其时延、抖动有明显的下降迹象。同时，可对MFS为256B、512B、768B各值时分析其同步的性能。通过相关计算可知，MFS在256B时其RMSE的误差为43毫秒，MFS在512B时其误差为37毫秒，则在768B时误差为25毫秒。因此，MFS在256B时其视频分组产生了最大的时延抖动，即当MFS增大时其发送端的视频分组会降低时延的抖动。

3 总结

多媒体同步是多媒体通信系统的关键技术之一，它涉及了较广的范围。通过概述多媒体的同步通信，进而研究了其音视频同步的问题。在多媒体的环境下切实分析了同步问题，有利于为广大用户提供相对可靠、稳定性能的音视频通信，解决其音视频在该通信中的同步难题。

参考文献

[1]刘可钊.多媒体通信中的音视频同步问题研究[D].南京：南京理工大学硕士论文，2010，6（29）：1-71.

[2]王少燕.多媒体通信中的音视频同步问题研究与实现[D].西安：西安电子科技大学硕士学位论文，2010，3（12）：1-69.

作者简介

蒙敏荣（1974-），男，陕西省富平县人。研究生学历。现为西安西芬探测科技有限公司DSP高级工程师。研究方向为音视频、图像。