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1、網頻寬自動偵測應用於適應性 H.264 影音傳輸之研究與探討 網頻寬自動偵測應用於適應性 H.264 影音傳輸之研究與探討 The Research and Adaption H.264 Video Transmission Based on Bandwidth Auto Detection 維維 聰聰 淡江大學電機工程學系 台縣淡水鎮英專 151 號 wtleemail.tku.edu.tw 楊楊 喬喬 閔閔 淡江大學電機工程學系 台縣淡水鎮英專 151 號 793350231s93.tku.edu.tw 摘要摘要 H.264 因為擁有超低資傳輸，很適合應用 於遠端傳輸，我們希望能夠架設一個
2、當我們出差到 國外時，也可以看到家鄉各種節目的平台，但最常 發生的問題就是網頻寬足或是受到干擾的現 象，所以我們提出一種 Auto bit-rate 的方法， 低當頻寬足或是網穩定時，仍舊能夠收看 穩定得影音品質，雖然要犧牲掉解析，但穩定的 影音品質會比失真的好，我們之所以提出此 種架構是因為，那些懂得調整影音畫質的 人，讓系統可以自動的調整最穩定的品質和當時網 可以傳輸的最高解析。 為驗證 Auto bit-rate 可性,所以使用的測試 平台 為嵌 入式 平台，本文使用平台 MCU 為 STR9105 內建 MAC 及 USB，執速方面約為 200MHz，另外加 H.264 媒體處晶片ob
3、ilygen MG1264，是一個適合用在 H2.64 編碼與解碼的 IC，由 MG1264 將影音訊號編碼成 H2.64 再由 MCU 透過 MAC 傳出網封包，另外架設一台 PC 做接收播放做確認影像是否有即時與影像是否 有延遲。模擬各種實際網可能發生的因素，該如 何去設置 bit-rate 的大小，但可以讓 H.264 播放 的順暢，也可以進一部的達到管順暢與解析 的目的。 關鍵詞關鍵詞 Auto bit-rate、H.264。 Abstract Because the characters of H.264 technique form as low ratio data-rate t
4、ransmited , it is very suitable to apply the remote transmission .Hopefullly , we wish to be able to wath all domestic TV-programs by installing some platform when being far away outdoor even oversea.It always happens to lack enough bandwidth or get worst signal , thus the Auto bit-rate technique im
5、proves the above two points; Althouh it may loss fine dpi , the stable AV quality is still worth overall.That is why we promote the Auto bit-rate technique with more convenience for tuning the optimal configuration in system. For testing and verifying the capacity of the Auto bit-rate tech.,we take
6、STR9105 with MAC and USB ( 200MHz ) as MCU ; furthermore , a Mobilygen MG1264 , well adapts to encode and decode the H.264 format .The process is that AV data is encoded by MG1264 as H.264 format , then form as network packets by MAC streaming. In advance , it is necessary to reconfirm the quality d
7、uring inputting and outputting packet by normal PC at time. We also realize how to configure the size of the bit-rate ; not only for making the H.264 format more smoother , but for realizing the capacity of unhindered and the optimal managerment in advance. Keywords Auto bit-rate，H.264. 1. 前言前言 隨著網頻
8、寬的增加，科技發展的進步，使用 者對於畫質的要求越越高，位電視訊號即將取 代傳統比電視訊號，液晶電視也慢慢的取代傳 統的電視，從原本傳統電視的 525 條解析畫質， 到今天 Full HD(1080P)的畫質，在追求畫質完美 的同時，網際網也因為擁有足夠的頻寬，在網 上欣賞影音多媒體的使用者也越越多，目前因 為媒體(Streaming media)的，各式影音 網 站 的 成 ， 如 YOUTUBE ， 但 VCD 品 質 的 Streaming Video 每秒高達 800kbps，以目前國內 的線品質，要播放較高品質的影片，目前仍舊是 稍嫌太慢，雖然 MPEG4 所需要的網頻寬比較少， 但
9、解析也比較差，慢慢的已經無法達到讓使用者 滿意的畫面品質，使用者想要觀賞 DVD 畫質的影 片，家中使用 ADSL，頻寬是仍舊是足的，所 以 2003 開始，提供 H.264 的影音格式，H.264 視訊品質優於 MPEG2/MPEG4，以佳化的編碼和 糾錯，發展出適用於網多媒體技術;其網 多媒體技術使其能有效的將高壓縮運用 於網影音傳輸，獲得好的網傳輸品質，且 好的網傳輸模式，適合應用在即時影音。 2. 網際網多媒體介紹網際網多媒體介紹 從網的普及與網際網基礎架構的建設加 完善，頻寬的需求也漸漸增大，除可以從網獲 得資的傳統服務(如：E-mail、FTP 、WWW等) 之外，也可以從網上觀看
10、多媒體節目與應用的需 求也開始激增，如：閱電子書、收聽 MP3 音 、圖片欣賞、觀賞廣告片段、收看實況轉播節目, 與最近中華電信的 MOD (Multimedia-on-Demand) 等等。所謂多媒體，就是將聲音、影像、動畫、文 字、以及視訊等同媒體，運用影音技術將其位 化，並以另一方式結合並呈現。由於網傳輸的頻 寬有限，且由眾多使用者共同分享使用，因此多媒 體內容必須先經過壓縮、編碼處減少資傳 輸，網多媒體基本架構如圖 1 所示。 音訊和視訊在網上的應用，已經幾乎是眾所 皆知的事情，如知名網影音分享 YOUTUBE，採 用 Sorenson Spark 與Adobe Flash 7 提供之
11、影像編碼 技術，將用戶上傳影像檔案進壓縮轉檔，因其低 頻寬的需求，雖然其影像品質遠如 Realvideo 與 Windows Media 等線上技術，但目前已經成為 本世界最多人瀏覽的網站之一。新的多媒體網應 用應用範圍非常廣泛，其中包含技術、IP 電 話、視訊會議、網際網的廣播、最受玩家愛戴的 網遊戲，遠距教學包含在內。 圖 1. 網多媒體基本架構 2.1 媒體介紹媒體介紹 一個完整的多媒體系統一般由三個部分組 成，影音壓縮編碼，伺服器和使用者端播放軟 體。影音壓縮編碼是將其輸入的比訊號或位訊 號將其轉換成視訊壓縮格式如 MPEG-4、H.264 等。伺服器其作用是將視訊壓縮格式檔案透過 壓
12、縮轉換為能進傳輸的檔案。伺服 器是由硬體平台和伺服器軟體平台配合提供服 務。使用者運用播放管程式作播放，其播放 器如：VLC。其系統如下圖 2 Streaming 架構圖所 示。 圖 2. 媒體架構圖 2.2 媒體介紹媒體介紹 傳輸的過程如下所示： 1. 用戶端瀏覽器與網 server之間透過 HTTP/TCP 協定交換控制訊息。 2. 當用戶在瀏覽器上選擇要觀看的多媒體檔案， server 確認後，將需要傳輸的即時多媒體檔 案，使用 server將其選擇影音資傳 輸出。 3. 用戶端將影音資接收後，使用 VLC播 放器或其他可播放之軟體，並使用 HTTP/TCP 協定與網伺服器確認相關設定值
13、如網傳輸 bit-rate、package lose等，針對這些對播 放器設定。 播放器及伺服器透過即時控制協定 (RTSP)，傳輸使用者傳輸所需的控制訊息。這 些控制訊息可以是如播放、快轉、快倒、暫停及 製等命。由於控制訊息必須確保正確無誤，採 用 TCP 包 的 傳 輸 協 定 。 伺 服 器 使 用 RTP/UDP 協定將據傳輸到用戶端的播放 器，一旦據抵達用戶端，播放器即可播放輸 出。其過程架構如下圖 3 所示。 圖 3. Streaming傳輸原架構圖 2.3 傳輸之技術介紹傳輸之技術介紹 實現傳輸主要有種方法： (1)即時傳輸(Real Time Streaming) (2)順序傳
14、輸(Progressive Streaming) (1) 即時傳輸簡介 1. 這種傳輸技術容在網擁時，會造 成封包遺失，造成用戶端播放時會有 順暢的現象，嚴重時出現停頓。 2. RTSP(Real Time Streaming)或 MMS (Microsoft Media Server)這些協定，適用 於任何防火牆，在一些防火牆設計時會 出現能收看網站的內容。 3. 要有媒體 server。 (2) 順序傳輸簡介 1. 這種傳輸技術能用於直播，一般用於 點播，與下載播放技術同的是，它需要 媒體文件全部下載到硬碟後才能播放。 2. 需要其它特殊協定幫忙。 3. 3. 播放下載部分,資會有封包遺失
15、，可以 保證最終品質，但須等待時間較長。 4. 需要有媒體 server。 2.4 影音格式介紹影音格式介紹 常用影音格式如下所示 ? MPEG-1：規範 PAL(352x288，25frame/s) NTSC(352x240，30 frame/s)標準，視訊 傳輸被壓縮至 1.15Mbps，壓縮比 26:1，可 以把 120 分鐘長的影片壓縮到張 VCD 大 小，最為成功的應用為 VCD (Video Compact Disc)。 ? MPEG-2：MPEG-1 在視訊編碼算法上基本上 相同，但 MPEG-2 所採用的 AAC(Advanced Audio Coding)，是從 MPEG 標準系統中逐漸 發展出的一個強化系統，可以提供較為優秀 的聲音品質，相關產品就是 DVD。 ? MPEG-4：MPEG-4 提供非常驚人的壓縮 ，可以把 120 分鐘的多媒體壓縮至 300M，適用於網際網及無線傳輸上。 ? H.264：壓縮比 MPEG-2 高約 2.25-2.5 倍； 而比 MPEG-4 ASP 高約 1.6-2 倍，無的廣 播、纜線供應商、視訊會議組織與消費性電 子產品公司，選擇
