1.7 网络视频的关键技术

网络视频是多媒体计算机技术、通信网络技术和视听技术相结合的产物，是一个综合的、多学科的交叉技术，它的研究涉及计算机软件和硬件、图像处理、语音处理、数字信号处理、网络通信等领域技术，其中高速视频通信网络及媒体传输协议、视音频压缩编码技术、视频分层编码与传输技术、组播通信、同步机制、差错控制和流量控制技术等是当前网络视频发展的关键技术。

1.高速视频通信网络及媒体传输协议

现代计算机网络与通信技术是网络视频的基础，高性能视频会议系统首先必须建立高速的视频通信网络，同时配以新型的实时媒体传输协议。传输协议应当提供全套服务质量（QoS）参数，包括吞吐量、端对端延时、时延抖动、误码率（BER）等。针对TCP/IP协议传输视频，需要对实时传输、资源预留、QoS控制、组播等关键技术进行研究，提出了一些新的媒体通信协议，如RTP、RSVP、IPv6等，其中IPv6将从本质上提高IPv4的性能，支持资源预约（与RSVP协议结合）和QoS控制，同时支持完整的组播协议，是下一代IP技术的核心。

2.视音频压缩编码技术

网络视频应用走向实用化的一个前提是必须具备高效率的压缩编码方法。迄今为止，产生了预测编码、变换编码、子带编码、小波编码、分形编码、模型基编码、矢量量化、运动估计等编码技术，在音频压缩方面，产生了自适应差分脉码调制（ADPCM）、线性预测编码（LPC）、子带编码、熵编码、矢量量化等编码技术。评价编码技术优劣的三个指标分别是：压缩比、重现精度和压缩速度，另外还有抗干扰能力、同步能力、可伸缩性等，其中压缩速度在视频应用中显得尤为重要。

3.视频分层编码与传输技术

网络视频是面向组播的应用，由于组播组中各成员的终端条件和接入速率不完全相同，它们对媒体信号（尤其是视频信号）的分辨率要求也不尽相同。另外，在网络视频应用中，由于网络带宽的动态变化，要求网络视频系统采取相应的措施以适应这种变化，于是出现了视频分层编码与传输技术。在H.263+和MPEG-2标准中都提供了视频分层技术，通常有时间分层、空间分层、信噪比分层三种分层方法。

（1）时间分层：即时间域抽样，通过调整视频流的时间分辨率（帧率）来适应信道的变化。

（2）空间分层：即空间域抽样，将各单帧图像分成不同空间分辨率的层次信息进行传输，通过调整图像空间分辨率来适应信道的变化。

（3）信噪比分层：将各单帧图像分成不同信噪比的层次信息进行传输，通过调整图像信噪比来适应信道的变化。信噪比分层通常是通过频域变换、引入各类量化噪声和截断误差来实现的，分层后的信息具有相同的时间分辨率和空间分辨率。

4.组播通信

组播通信也称多站点传输或点对多点、多点对多点通信，即将数据同时传送到组播组中的所有成员。在不同类型的网络环境中，组播通信的实现方式是不同的。在分组交换网中，组播通信主要是通过网络中路由器独立选路与转发来完成的。为了支持组播通信，需要对参与组播通信的主机和路由器进行功能扩展，以便有效地建立从发送方到接收组播组各成员的多目标分组传送路径，其中主机扩展的目的是使主机具有收发多目标分组的功能，内容包括组播地址管理、组播成员管理以及多目标分组的发送和接收。路由器扩展的目的是使路由器具备转发多目标分组的能力，主要内容是多目标分发树的建立和维护。资源预定子层与可靠传输子层主要是给组播通信提供一定的服务质量，甚至提供可靠的组播通信服务。在主机与路由器扩展中，路由器的扩展是一个难点，因为建立多目标路由算法将给路由器带来相当大的负担。在ISDN等电路交换网中，组播通信是通过多点控制单元MCU的多点交换功能来实现的，因而组播通信问题就转化为MCU内部的交换网络结构和控制算法问题。

5.同步机制

在网络视频中，媒体信息通常是由音频、视频、文本等多个媒体流组成的，各媒体流之间往往具有一定的时间关系，因此在接收端应实现同步回放，我们称这种同步为媒体同步（也称唇同步）。另一方面，由于网络视频是面向多个用户的，为了公平起见，一个用户发送的媒体信息应当在所有接收的用户中同时进行回放，使每个用户有平等的反应机会，这种同步称为群同步。实现同步的方法很多，如时间戳法、多路复用技术、同步信号通道技术等。

6.差错控制和流量控制技术

由于网络视频具有高速大容量的特性，而目前的计算机通信网还不能完全满足视频通信的要求，因而需要在传输协议中加入流量控制算法。流量控制技术主要可分为预防式和反馈式两大类，预防式包括漏桶、广义漏桶、峰值计数器、虚时钟等，信源根据监控参数调整发送速率；反馈式大多以窗口控制机制为基础，信源根据反馈的网络情况调整速率。反馈式会引入较大的时延，因而预防式更适合于视频通信，但是监控参数的确定也是一个十分复杂的问题。网络视频的差错控制技术有选择地重发或前向纠错编码FEC两种，前者根据丢失（或出错）分组的重要性进行有选择地重发；后者则在发送（重要）分组时加入一定的冗余信息，以便在出错时能得到一定程度的恢复。

7.网络视频的性能评价

目前对于网络视频的研究与应用已经有了相当大的发展，但是对网络视频系统的性能评价却非常肤浅。通常用视频尺寸、帧率、码率等指标来大致描述系统的性能，但没有一个能客观反映递交给最终用户的媒体质量（尤其是图像质量）的指标。

8.其他

在开发网络视频系统时，媒体数据库、共享、保密、会议模型、人机接口等难点技术也是决定系统成功与否的重要因素，这里不再赘述。

总之，计算机技术层出不穷，软硬件技术的生存周期逐渐缩短，这里只将视频系统相关技术简单做一介绍，与之相关的技术正在以多元化向其他领域渗透发展，各种技术相互关联、相互融合成为趋势。