摘 要

近年来，随着多媒体技术、视频压缩编解码技术的发展，视频传输的应用在社会生活中变得越来越广泛。在网络多媒体和网络通讯技术迅猛发展的带动下，视频传输被广泛地应用在视频会议、数字视频监控、视频点播、远程医疗、远程教学等领域。在这种形势下，各种视频通信服务的需求正在迅速增长，从而使得视频流的数据量变的越来越庞大。面对这种现状， ITU-T视频编码专家组和ISO/IEC动态图像专家组联合组成的联合视频组（JVT，Joint Video Team）提出了新一代的视频压缩编码标准H.264/AVC，这是一种高度压缩数字视频编解码器标准，意图以尽可能低的带宽来传输高质量的视频图像。

本文的主要工作，是围绕视频传输模型，以及H.264编码标准展开的。为了能很好的介绍本文搭建的视频传输模型，本文先介绍了数据的网络传输，其中包括OSI模型，以及几个传输层的协议。之后本文介绍了H.264编码标准，其中包括H.264编码标准的基础简介，H.264编码标准的结构，以及H.264标准的关键编码技术及算法。通过对数据网络传输以及H.264编码标准的介绍，为视频传输模型的设计和实现提供了理论基础。视频传输模型中，主要是服务端、网络传输部分以及客户端的设计。在本文中，设计了一个以流媒体Web服务器和编码器为核心的服务端；网络传输部分则配置了DNS服务器；客户端使用浏览器访问服务端。在实验的最后，对视频传输系统进行了测试。

在测试环节中，使用了抓包软件Wireshark。通过对比在服务端和客户端中Wireshark记录的数据包的相关数据，发现，在服务端向客户端使用RTP协议传输数据的时候存在丢包，但是由于传输过程中还使用了TCP协议，所以会对丢失的数据包进行重传，从而保证数据的完整性。除此以外，还可以看出数据的传输过程十分稳定，所以误码的产生也会很少。本文实现的视频传输系统没有体现出H.264编码标准编码迅速等特点，而且还有一些地方可以改进，但是从总体来说，本文实现的视频传输系统比较成功。

关键词：视频传输模型 H.264 流媒体 OSI

Abstract

In recent years, with the development of multimedia technology and video compression coding and decoding technology, the application of video transmission becomes more and more widely. Driven by the development of network multimedia and network communication technology, video transmission has been widely used in video conference, digital video surveillance, video on demand, telemedicine, distance education and other fields. In this situation, the demand for video communication service is growing rapidly, which makes the video stream data quantity is more and more huge. For to as low as possible bandwidth to transmit high quality video image, the ITU-T Video Coding Experts Group and ISO / IEC moving picture experts group jointly organized by joint video group (JVT joint video team proposed highly compressed digital video codec standard, and the promulgation of a new generation of video coding standard h.264/avc.

The main work of this paper is around the video transmission model, as well as the H.264 coding standard. In order to introduce the video transmission model, this paper first introduces the data network transmission, including the OSI model, as well as several transport layer protocol. After that, we introduce the H.264 coding standard, including the basic introduction of H.264 coding standard, the structure of H.264 coding standard, and the key coding technology and algorithm of H.264 standard. Through the introduction of data network transmission and H.264 coding standard, it provides a theoretical basis for the design and implementation of video transmission model. In the video transmission model, it is mainly the design of the server, the network transmission part and the client side. In this paper, the design of a streaming media service sites and encoder as the core of the server; network transmission part of the configuration of the DNS server; client access to the server using the browser. At the end of the experiment, the video transmission system is tested, and the advantages and disadvantages of the system are evaluated.

In the test process, the use of capture software Wireshark. Through the contrast in the server and client Wireshark record data packet data, found that in the server to the client using RTP protocol data transmission of packet loss, but due to the transmission process was also used in the TCP protocol, so will of the lost data packets retransmission, so as to ensure the data integrity. In addition, you can also see that the data transmission process is very stable, so the production of the error will be very little. In this paper, the realization of video transmission system does not reflect the H.264 coding standard to encode rapidly, but also some places can be improved, but generally speaking, in this paper, the realization of video transmission system is quite successful.

Key Words: Video transmission model; H.264;Streaming media;OSI

目 录

一、绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 论文的组织结构 2

二、数据的网络传输 3

2.1 OSI 模型 3

2.2传输层协议 4

2.2.1 TCP协议 4

2.2.2 UDP协议 5

2.2.3 RTP/RTCP协议 5

2.2.4三种协议的对比 6

三、H.264编码标准 7

3.1 H.264编码标准简介 7

3.2 H.264标准的结构 7

3.2.1 H.264的分层设计 7

3.2.2 视频编码层(VCL) 8

3.2.3 网络提取层(NAL) 9

3.3 H.264标准的关键编码技术与算法 10

3.3.1 帧内预测 10

3.3.2 帧间预测 12

3.3.3 变换与量化 13

3.3.4 熵编码 13

四、视频传输模型的设计与实现 14

4.1视频传输模型 14

4.2服务端 15

4.2.1服务端的设计 15

4.2.2服务端的实现 16

4.3网络传输 17

4.3.1网络传输的设计 17

4.3.2网络传输的实现 17

4.4客户端的设计与实现 18

4.5视频传输系统的测试 18

4.5.1测试流媒体网站 18

4.5.2 对传输内容的抓包测试 19

五、总结与展望 22

参考文献 23

致 谢 24

一、绪论

1.1 研究背景及意义

近年来，随着多媒体技术、视频压缩编解码技术的发展，视频传输的应用变得越来越广泛。在网络多媒体和网络通讯技术迅猛发展的推动下，视频传输被广泛地应用在视频会议、数字视频监控、视频点播、远程医疗、远程教学等多个领域。在这种形势下，用户对于各种视频通信服务的需求也在迅速增长，这使得视频流的数据量也变的越来越庞大。面对视频流日益庞大的数据量，现在的Internet等网络环境并不能提供足够的高可靠、高质量的服务保证，所以视频数据在传输过程中也就存在着发生丢失或者错误的现象。而这种现象的存在，一方面使得视频实时传输的服务质量已经无法满足用户日益增长的需求，另一方面也促使相关领域的学者们寻找突破此类瓶颈的办法。

为了在尽可能低的带宽环境下传输更加高质量的视频图像, 由ITU-T视频编码专家组及ISO/IEC动态图像专家组联合而成的联合视频组（JVT）颁布了新一代的视频压缩编码标准H.264/AVC。H.264标准是一种高度压缩的数字视频编解码器标准。对于H.264标准，一方面，H.264标准的引入可以有效地提升编码效率，并且它能够以较低的码率、较高的压缩比对图像、视频进行编码，过程中产生的失真也较小，这使得它可以适用于大多数应用场合；另一方面，H.264/AVC编码标准使用了大量的先进算法，从而可以在编码效果和实现复杂度之间取得良好的平衡，这也使得与以往的编码技术相比，H.264的压缩性能更高，网络亲和性也更好。