MPEG-4差错复原技术在无线视频通信中的应用研究

　　1 引言

　　在无线移动信道环境下的压缩视频传输业务，信道传输差错不但严重影响业务质量;甚至会导致整个视频通信完全失效，因此差错复原技术就成为易发生差错信道下视频编码的重要组成部分。

　　传输误码大体上可分为两类[2][5]:一类是随机误码，这主要是由于信道的物理缺陷而致，比如比特位跳转(bit inversion)、比特位插入(bit insertion)、比特位删除(bit deletion)等.另一类是突发错误，比如包交换网络中的包丢失(packet loss)、存储媒体的物理损伤等。

　　当前的视频编码标准都是基于同样的原理进行视频压缩的，即采用运动预测和运动补偿消除时间冗余，采用变换编码消除空间冗余，通过对色度空间的转换消除色度空间的冗余。接着，对 dct变换系数(离散余弦变换)进行量化，对量化后的非零系数进行变长编码和熵编码，以减少统计意义上的冗余，最后获得压缩后的比特流。

　　压缩过的视频信号都不可避免地会遭受突发性的位错误(bit error)或分组丢失等错误的攻击。由此，产生了许多错误控制方法，主要分为3类。第一类在进行信源编码及信道编码时，采取措施使比特流具备一定的错误恢复能力;第二类在解码端进行错误检测并进行错误隐藏处理(error concealment);第三类通过信源编码器和解码器之间的相互协作，编码器针对解码器所提供的传输信道特性等信息，自适应地调节编码参数。图1列出了具有错误处理功能的视频应用框图。

　　图1 具有错误处理功能的视频应用

　　本文论述的差错复原视频编码技术，属于第一类错误控制方法。采用差错复原视频压缩技术可以解决在传输过程中传输错误引发的比特流同步丢失以及错误蔓延等问题。

　　2 mpeg-4误码复原方法

　　2.1 重同步

　　mpeg-4提供的重同步标识有一个显著的不同，它的重同步标识并不是在每个组的开始，相反，它将图像分成视频包，每个包由整数个顺序相连的块组成，在每隔k个比特处插入一个重同步标识，如图2所示。因此，在有明显变化的图像部分，对应的宏块将产生更多的比特，从而在这些地方的重同步标识就会多，这种情况下，即使有较短的突发误码，解码器也能在高活动区中的较少宏块中查到误码的位置，保证这部分区域的图像质量。

　　图2 视频包中的数据格式

　　mpeg-4中推荐的k随码率的不同而不同，对于24kbps,k为480bit,对于比特率在 25~48kbps，k为736bit。除了在每个视频包中开始插入重同步标识外，编码器还需减少分属两个视频包中的数据的相关性，这是因为，即使当前图像的一个视频包由于误码而舍弃掉，其余包仍可以由解码器使用和解码，为了消除这个相关性，在编码的每个视频包的头部除重同步标识外，再插入两个额外的信息。