劉 烈 君

(南京審計大學(xué) 實驗中心，南京 211815)

無線視頻多路徑同步傳輸發(fā)展至今，其無線音視頻編碼形式也多種多樣，對圖像有較高要求的，圖像壓縮編碼一般采用MPEG-2格式[1].為了使無線視頻傳輸分辨率在700×500以上，需要控制無線視頻編碼的PAL/N分辨格式.通過模擬微波、WiFi等技術(shù)實現(xiàn)對應(yīng)的無線傳輸[2].針對這些優(yōu)勢技術(shù)進行分析可以發(fā)現(xiàn)，雖然無線視頻多路徑傳輸能夠解決無線傳輸?shù)母締栴}，并在一定程度上保障無線視頻分辨率不低于標(biāo)準(zhǔn)要求，但目前的技術(shù)僅僅局限于視距傳輸，同步傳輸不支持傳輸距離發(fā)生變化[3].這就使得無線視頻同步傳輸?shù)挠脩艋菏艿搅讼拗疲沟脽o線視頻傳輸?shù)男枨箅y以被滿足.并且，當(dāng)前形成的大部分無線視頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)都參照國內(nèi)的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)無線視頻的傳輸點非通視和有阻擋的環(huán)境中，如在城區(qū)或者建筑物內(nèi)進行視頻同步傳輸，這類無線視頻同步傳輸?shù)睦@射和穿透能力不足[4].

因此本文通過修改無線視頻同步傳輸路徑，對無線視頻的信號傳輸幅值進行控制，并針對歷史數(shù)據(jù)傳輸記錄進行提取，通過配置無線視頻多路徑傳輸接口，對數(shù)據(jù)傳輸繞射能力進行測量，并針對信號傳輸?shù)奶匦赃M行分析.

1 無線視頻多路徑同步傳輸方法設(shè)計

1.1 控制無線視頻多路徑信號傳輸幅值

對無線視頻多路徑信號的傳輸幅值進行控制，首先要考慮到圖像數(shù)據(jù)傳輸信號的穩(wěn)定性，當(dāng)傳輸路徑信源編碼過程產(chǎn)生MPEG碼流[5].其連續(xù)長“0”與連續(xù)長“1”中的碼流片段可能會以隨機序列的形式出現(xiàn)，這個時候出現(xiàn)的碼流片段對多路徑傳輸接收端的恢復(fù)不利[6].因此，需要重新對碼流片段中的連續(xù)長“0”與連續(xù)長“1”進行序列重組，如圖1所示.

圖1 重組無線視頻信號碼流片段Figure 1 Reorganize wireless video signal code stream fragments

通過圖1中無線視頻信號碼流片段的重組，將無線視頻信號碼流片段進行能量分散過程，對碼流數(shù)據(jù)中的無線視頻信號傳輸幅值進行計算[7].據(jù)此得到無線視頻隨機序列生成的傳輸幅值多項式如下.

g(x)=1+14x+15x

(1)

其中：x為無線視頻隨機序列初始幅值.利用該無線視頻隨機序列的傳輸幅值，初始化處理無線視頻多路徑信號偽隨機序列，并以8個TS包為間隔距離，對傳輸包中的同步字節(jié)進行反取[8].對MPEG碼流中的數(shù)據(jù)編譯，通過字節(jié)單位輸入TS碼流，利用RS編碼加擾處理無線視頻多路徑信號傳輸幅值，對需要進行無線視頻多路徑信號傳輸?shù)姆禂?shù)據(jù)進行整合[9].補足無線視頻多路徑信號傳輸幅值，并對幅值深度信息進行估計，利用幅值深度信息對無線視頻多路徑間隔進行切割[10].同時將處理信息記錄進行存儲，并對無線視頻多路徑幅值控制編碼序列b(x)進行計算如下.

(2)

其中：τ為無線視頻多路徑信號傳輸幅值控制切片長度，通過多路徑幅值控制編碼序列，對無線視頻基線保持距離進行記錄[11].據(jù)此實現(xiàn)無線視頻多路徑信號的傳輸幅值控制，并基于無線視頻多路徑信號傳輸幅值的控制，對無線視頻多路徑傳輸接口進行配置.

1.2 配置無線視頻多路徑傳輸接口

為了保證無線視頻多路徑同步傳輸效率，根據(jù)無線視頻多路徑信號傳輸幅值的控制結(jié)果，對無線視頻多路徑傳輸接口進行配置，從而避免無線視頻多路徑傳輸受不相干因素干擾[12].因此，以多路徑傳輸間隔為單位，對無線視頻多路徑傳輸碼率的基礎(chǔ)參數(shù)進行設(shè)定，如表1所示.

通過對無線視頻多路徑傳輸碼率的基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)定，在無線視頻多路徑傳輸碼率中分別選擇四種信道編碼對應(yīng)的基礎(chǔ)參數(shù)[13].采用(204，188)編碼對無線視頻多路徑傳輸碼率設(shè)定接口位置，避免無線視頻和網(wǎng)絡(luò)吞吐量產(chǎn)生失配的情況出現(xiàn)，因此得到無線視頻多路徑傳輸接口的配置結(jié)構(gòu)，如圖2所示.

表1 設(shè)定無線視頻多路徑傳輸碼率的基礎(chǔ)參數(shù)Table 1 Set the basic parameters of wireless video multi-path transmission code rate

圖2 無線視頻多路徑傳輸接口的配置結(jié)構(gòu)Figure 2 Configuration structure of wireless video multi-path transmission interface

通過圖2中無線視頻多路徑傳輸接口的配置結(jié)構(gòu)，并通過模糊自適算法，對無線視頻傳輸數(shù)據(jù)進行采集，通過傳輸接口端對無線視頻傳輸數(shù)據(jù)存儲接收，完成對無線視頻傳輸數(shù)據(jù)的采集過程.

1.3 基于模糊自適應(yīng)算法采集無線視頻傳輸數(shù)據(jù)

根據(jù)無線視頻多路徑傳輸接口配置，利用模糊自適應(yīng)算法對無線視頻傳輸數(shù)據(jù)進行采集[14].基于模糊自適應(yīng)算法，對無線視頻傳輸數(shù)據(jù)的緩存余量和網(wǎng)絡(luò)吞吐量進行計算[15].由于無線視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)吞吐量關(guān)乎無線視頻傳輸數(shù)據(jù)的完整度，因此，要對無線視頻傳輸數(shù)據(jù)第k個切片內(nèi)容的字節(jié)數(shù)進行計算，計算如下.

T(k)=v(k)×τ/t

(3)

其中：無線視頻傳輸數(shù)據(jù)切片k完成傳輸?shù)臅r間大小為t，無線視頻傳輸數(shù)據(jù)切片的時間間隔為τ，將第k個視頻切片的碼率的數(shù)據(jù)字節(jié)長度表示為v(k)[16].根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)判斷無線視頻同步傳輸數(shù)據(jù)的客戶端緩存余量，如圖3所示.

圖3 無線視頻同步傳輸數(shù)據(jù)的客戶端緩存余量Figure 3 Client buffer margin for synchronous transmission of wireless video data

以此確定當(dāng)前無線視頻傳輸數(shù)據(jù)是否可用模糊自適應(yīng)算法進行采集，考慮到無線視頻傳輸數(shù)據(jù)的采集便利性，對無線視頻模糊自適應(yīng)算法的緩存度量單位進行計算[17].由此得到計算第k個無線視頻傳輸切片的傳輸數(shù)據(jù)緩存余量b(k).

(4)

其中：第k個無線視頻數(shù)據(jù)切片完成傳輸?shù)木彺嬗嗔繛棣(k)，則無線視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)木彺孀兓繛閗>1，利用模糊自適應(yīng)算法，對無線視頻傳輸數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)進行采集.判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)吞吐量是否對數(shù)據(jù)采集的完整性造成影響，當(dāng)出現(xiàn)無線視頻數(shù)據(jù)傳輸碼率低于申請量時，可以得到無線視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)木彺嬗嗔孔钚?此時，對無線視頻數(shù)據(jù)同步傳輸?shù)木彺嫦乱绶秶M行確定，計算如下.

(5)

其中：n為無線視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)木彺嫘蛄袛?shù)量，τi為無線視頻數(shù)據(jù)傳輸序列對應(yīng)的下溢值.當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)吞吐量小于申請的視頻碼率時，通過減少無線視頻的緩存余量，對無線視頻的數(shù)據(jù)緩存視頻碼率大小進行測算，當(dāng)出現(xiàn)視頻碼率數(shù)據(jù)下載申請時，針對該緩存下溢量數(shù)據(jù)內(nèi)容進行采集.當(dāng)出現(xiàn)緩存上溢量提高時，對該無線視頻的數(shù)據(jù)緩存視頻碼率進行調(diào)整，在保證無線視頻同步傳輸分辨率在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的同時，利用模糊自適應(yīng)算法對緩存上溢量進行計算.

無線視頻同步傳輸?shù)木彺嫔弦缌繛閭鬏敂?shù)據(jù)的溢出門限，通過確定傳輸數(shù)據(jù)的溢出最大值，對溢出無線視頻同步傳輸數(shù)據(jù)部分進行剔除，通過限制用戶的QOE保留無線視頻同步傳輸?shù)姆直媛蚀笮。⒃诎踩珔^(qū)間內(nèi)對無線視頻同步傳輸數(shù)據(jù)進行采集，據(jù)此得到針對無線視頻數(shù)據(jù)傳輸序列的采集公式為：

(6)

將得到無線視頻數(shù)據(jù)傳輸序列中的傳輸數(shù)據(jù)從序列中剝離出來，對視頻切片間隔進行確定，對于出現(xiàn)的第(k+1)個視頻切片傳輸數(shù)據(jù)進行確定，以此類推實現(xiàn)對無線視頻傳輸數(shù)據(jù)內(nèi)容的采集，針對無線視頻的傳輸數(shù)據(jù)的視頻切面碼率v(k+1)進行測量，當(dāng)v(k+1)≥1時，對無線視頻數(shù)據(jù)切片間隔的傳輸數(shù)據(jù)進行采集如下：

T(k+1)=T(k),k>1

(7)

通過模糊自適應(yīng)算法采集無線視頻傳輸數(shù)據(jù)，對無線視頻的多路徑同步傳輸數(shù)據(jù)進行記錄存儲，進一步對存儲數(shù)據(jù)進行同步解壓整理，完成無線視頻多路徑同步傳輸.

1.4 完成無線視頻多路徑同步傳輸

對模糊自適應(yīng)算法采集的無線視頻進行定長外交織，通過處理定長數(shù)據(jù)包，按照規(guī)律延時輸出無線視頻傳輸數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)內(nèi)容進行處理，按照指定規(guī)則，將數(shù)據(jù)內(nèi)容整理成無線視頻的數(shù)據(jù)傳輸序列.以雙端口RAM作為多路徑傳輸中心，按照指定規(guī)則排列并讀出規(guī)律延時端口，根據(jù)讀寫控制器的讀出順序整理數(shù)據(jù)傳輸序列.通過控制延時操作實現(xiàn)無線視頻多路徑同步傳輸，如圖4所示.

圖4 控制延時操作實現(xiàn)無線視頻多路徑同步傳輸Figure 4 Control delay operation to realize wireless video multi-path synchronous transmission

通過控制延時操作，對無線視頻多路徑同步傳輸外交織長度進行測量，通過多路徑同步處理，將傳輸數(shù)據(jù)包中的外交織器深度進行連接，并通過寄存器I存儲傳輸數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)內(nèi)容，針對無線視頻同步傳輸卷積交織地址進行監(jiān)測，以時鐘周期I為時間間隔進行計數(shù)，當(dāng)疊加數(shù)小于基礎(chǔ)既定值時，對數(shù)據(jù)包內(nèi)的數(shù)據(jù)進行解壓處理，當(dāng)基礎(chǔ)既定值小于疊加數(shù)時，對同步傳輸卷積數(shù)據(jù)壓縮內(nèi)容進行模糊自適應(yīng)計算如下.

(8)

通過模糊自適應(yīng)計算結(jié)果進行數(shù)據(jù)壓縮內(nèi)容進行梳理，完成無線視頻多路徑同步傳輸.

2 實驗分析

2.1 實驗準(zhǔn)備

在實驗開始前，對實驗環(huán)境進行搭建，通過N1PEG篩選視頻源，并對無線視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進行設(shè)置，選擇數(shù)段視頻編碼長度為深度的音像視頻，為了保證無線視頻的傳輸同步，對無線視頻的播放拼接時間進行測量，并對實驗樣本視頻長度進行擴展，確保視頻時長在400 s之內(nèi)，并通過深度編碼單試點進行編碼.對此確定實驗環(huán)境供電電源和編碼平臺和逆變驅(qū)動器的型號.針對無線視頻傳輸?shù)亩嗦窂絾卧圏c編碼比特率進行計算，分別應(yīng)用測試算法，對無線視頻進行多路徑同步傳輸，已知采用視頻總編碼質(zhì)量為18 000、14 000和9 000的無線視頻類型，在同種常見的網(wǎng)絡(luò)變化環(huán)境下，測試無線視頻傳輸?shù)谋忍芈?

2.2 對比多路徑單視點傳輸比特率

應(yīng)用文獻[2-3]方法與基于模糊自適應(yīng)算法的無線視頻多路徑同步傳輸方法分別對視頻總編碼質(zhì)量為18 000、14 000和9 000的無線視頻類型進行測量，得到對應(yīng)的多路徑單試點傳輸比特率十組結(jié)果，如表2～4所示.

表2 編碼質(zhì)量18 000的多路徑單視點傳輸比特率Tab.2 Multi-path single-view transmission bit rate with coding quality of 18 000

視頻總編碼質(zhì)量為18 000的路徑單視點傳輸比特率中，文獻[2]方法的多路徑單視點傳輸比特率最高為4 399 Kbit/s，文獻[2]方法的多路徑單視點傳輸比特率最低為3 067Kbit/s.文獻[3]方法的多路徑單視點傳輸比特率最高為4 982 Kbit/s，文獻[3]方法的多路徑單視點傳輸比特率最低為3 209 Kbit/s.基于模糊自適應(yīng)算法的無線視頻多路徑同步傳輸方法的多路徑單視點傳輸比特率最高為5 887 Kbit/s，多路徑單視點傳輸比特率最低為5 134 Kbit/s.

表3 編碼質(zhì)量14 000的多路徑單視點傳輸比特率Tab.3 Multi-path single-view transmission bit rate with coding quality of 14 000

表4 編碼質(zhì)量9 000的多路徑單視點傳輸比特率Tab.4 Multi-path single-view transmission bit rate with coding quality of 9 000

視頻總編碼質(zhì)量為14 000的路徑單視點傳輸比特率中，文獻[2]方法的多路徑單視點傳輸比特率最高為2 608 Kbit/s，文獻[2]方法的多路徑單視點傳輸比特率最低為2 074 Kbit/s.文獻[3]方法的多路徑單視點傳輸比特率最高為2 989 Kbit/s，文獻[3]方法的多路徑單視點傳輸比特率最低為2 011 Kbit/s.基于模糊自適應(yīng)算法的無線視頻多路徑同步傳輸方法的多路徑單視點傳輸比特率最高為5 888 Kbit/s，多路徑單視點傳輸比特率最低為4 399 Kbit/s.

視頻總編碼質(zhì)量為14 000的路徑單視點傳輸比特率中，文獻[2]方法的多路徑單視點傳輸比特率最高為2 976 Kbit/s，文獻[2]方法的多路徑單視點傳輸比特率最低為2 010 Kbit/s.文獻[3]方法的多路徑單視點傳輸比特率最高為2 912 Kbit/s，文獻[3]方法的多路徑單視點傳輸比特率最低為2 178 Kbit/s.基于模糊自適應(yīng)算法的無線視頻多路徑同步傳輸方法的多路徑單視點傳輸比特率最高為5 763 Kbit/s，多路徑單視點傳輸比特率最低為5 116 Kbit/s.因此，基于模糊自適應(yīng)算法的無線視頻多路徑同步傳輸方法更好.

3 結(jié) 語

本文提升了無線視頻多路徑傳輸效率,改變了無線視頻的傳輸方式，通過多路徑傳輸使得無線視頻的傳輸點可以隨意變動.今后應(yīng)對視頻傳輸?shù)哪：刂谱赃m應(yīng)算法做研究，通過視頻傳輸狀態(tài)對網(wǎng)絡(luò)吞吐量進行判斷，進一步確定視頻編碼等級和視點數(shù)目，從而提高無線視頻的傳輸質(zhì)量.