低码率视频传输系统
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摘要
在多媒体通信技术迅速发展的今天，各种类型的多媒体通信设备和相关的协议不断涌现。这其中，以PSTN网为基础的通信设备占有着重要地位。本文介绍一种已经得到实用的，以低码率通信协议H.324为基础，适用于PSTN网的视频通信系统。该系统以PC机为硬件平台。
首先，本文介绍了H.324协议。详细分析了H.324协议中的多媒体数据复用协议H.223和通信控制协议H.245，对协议中的实现难点提出了解决办法。
接着，着重分析了系统的核心部分：H.263视频编码协议。该协议将预测编码、DCT变换编码和熵编码相结合实现对视频数据的压缩，并规定了编码器的总体结构和数据格式。本文(1)提出了一种有效的运动估计算法进行帧间预测编码；(2)分析了通过一维DCT快速算法完成二维DCT变换编码的方法；(3)应用Intel的MMX和SSE对上述过程进行了优化，并结合MMX和SSE技术提出了一种有效的DCT计算方法。
最后，本文介绍了该系统的软件结构，说明了应用VFW设计视频处理模块的方法。并采用多线程技术对系统的结构进行了优化，确保了系统运行的同步性和实时性。
目前，按上述方案设计的低码率多媒体通信终端运行良好，证明了以上方法的可行性，但同时还需要进一步改进。
Nowadayses the technology of multimedia communication developed greatly,there comes all kinds of devices for multimedia communication and coresponding protocols.Among the varieties,the communication device based on PSTN net is of great importance.This paper introduces a video communication system which is based on H.234,a recommendation of low bit rate,and has put into practice.In addition,the system based on PCs.
First,this paper introduces H.234,analyzes H.223-Multiplexing protocol for multimedia communication and H.245-protocol for communication control,and presents the solution for the difficulties in the protocols.
Then.this paper analyzes H.263-protocol for video coding which is the core part of the system.The H.263 protocol integrates the prediction coding DCT transform coding and entropy coding to realize the compression for video data.In addition,it describes the codec architecture and data format.This paper (1) presents a effective algorithm of motion estimation for inter-frame prediction coding;(2)analyzes the way implementing 2 dimension DCT transform by algorithm of 1 dimension fast DCT transform;(3) optimizes the above procedures with the MMX and SSE of intel.then comes up with an effective DCT algorithm.
At last,the paper introduces the software structure of the system,presents how to design the video-processing module with VFW.and how to optimize the structure employing multithreading to insure the synchronization and real-time of the system.
Up to now,the system has run very well,which proved the feasibility of the techniques presented in this paper.
首先，本文介绍了H.324协议。详细分析了H.324协议中的多媒体数据复用协议H.223和通信控制协议H.245，对协议中的实现难点提出了解决办法。
接着，着重分析了系统的核心部分：H.263视频编码协议。该协议将预测编码、DCT变换编码和熵编码相结合实现对视频数据的压缩，并规定了编码器的总体结构和数据格式。本文(1)提出了一种有效的运动估计算法进行帧间预测编码；(2)分析了通过一维DCT快速算法完成二维DCT变换编码的方法；(3)应用Intel的MMX和SSE对上述过程进行了优化，并结合MMX和SSE技术提出了一种有效的DCT计算方法。
最后，本文介绍了该系统的软件结构，说明了应用VFW设计视频处理模块的方法。并采用多线程技术对系统的结构进行了优化，确保了系统运行的同步性和实时性。
目前，按上述方案设计的低码率多媒体通信终端运行良好，证明了以上方法的可行性，但同时还需要进一步改进。
Nowadayses the technology of multimedia communication developed greatly,there comes all kinds of devices for multimedia communication and coresponding protocols.Among the varieties,the communication device based on PSTN net is of great importance.This paper introduces a video communication system which is based on H.234,a recommendation of low bit rate,and has put into practice.In addition,the system based on PCs.
First,this paper introduces H.234,analyzes H.223-Multiplexing protocol for multimedia communication and H.245-protocol for communication control,and presents the solution for the difficulties in the protocols.
Then.this paper analyzes H.263-protocol for video coding which is the core part of the system.The H.263 protocol integrates the prediction coding DCT transform coding and entropy coding to realize the compression for video data.In addition,it describes the codec architecture and data format.This paper (1) presents a effective algorithm of motion estimation for inter-frame prediction coding;(2)analyzes the way implementing 2 dimension DCT transform by algorithm of 1 dimension fast DCT transform;(3) optimizes the above procedures with the MMX and SSE of intel.then comes up with an effective DCT algorithm.
At last,the paper introduces the software structure of the system,presents how to design the video-processing module with VFW.and how to optimize the structure employing multithreading to insure the synchronization and real-time of the system.
Up to now,the system has run very well,which proved the feasibility of the techniques presented in this paper.
引文
[1]朱秀昌，刘峰．会议电视系统及应用．北京：人民邮电出版社，1999
[2]毕厚杰．多媒体信息的传输与处理．北京：人民邮电出版社，1999
[3]吴乐南．数据压缩．北京：电子工业出版社，2000
[4]吴乐南．数据压缩的原理与应用．北京：电子工业出版社，1995
[5]王汇源．数字图像通信原理与技术．北京：国防工业出版社，2000
[6]黄贤武等．数字图像处理与压缩编码技术．成都：电子科技大学出版社，2000
[7]Guy Cote等. H.263+: Video Coding at Low Bit Rates. IEEE Trans. Circuits And Systems For Video Technology, VOL.8,NO.7,November 1998
[8]申崇江等．基于PC的可视电话系统中视频模块的实现．计算机工程，2000(4)
[9]胡艳军等．基于Video for Windows的多媒体视频信息处理及其开发应用．微小型计算机开发与应用，1998(1)
[10]石峻等．Windows环境下的实时视频捕获技术．计算机工程，1999(8)
[11]王键等．用AVICap窗口类实现视频捕捉．计算机工程，2000(5)
[12]James Abel等. Applications Tuning for Streaming SIMD Extensions.Intel Corp
[13]鲁宏伟等．视频会议系统中的通信控制协议H．245，及其软件实现．小型微型计算机系统，2000(2)
[14]申崇江等．可视电话系统中多媒体通信控制协议H．245的实现．红外与激光工程，2000(10)
[15]徐凌云．多媒体控制协议H．245的实现．通信技术，2000(1)
[16]Expert's Group on Very Low Bitrate Bisual Telephony.VIDEO DODEC TEST MODEL,TMN5
[17]ITU Telecom. Standardization Sector of ITU,ITU-T Recommendation H.263, Mar.1996
[18]ITU Telecom. Standardization Sector of ITU,ITU-T Recommendation H.223, Mar.1996
[19]ITU Telecom. Standardization Sector of ITU,ITU-T Recommendation H.324, Mar.1996
[2]毕厚杰．多媒体信息的传输与处理．北京：人民邮电出版社，1999
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[4]吴乐南．数据压缩的原理与应用．北京：电子工业出版社，1995
[5]王汇源．数字图像通信原理与技术．北京：国防工业出版社，2000
[6]黄贤武等．数字图像处理与压缩编码技术．成都：电子科技大学出版社，2000
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[8]申崇江等．基于PC的可视电话系统中视频模块的实现．计算机工程，2000(4)
[9]胡艳军等．基于Video for Windows的多媒体视频信息处理及其开发应用．微小型计算机开发与应用，1998(1)
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[11]王键等．用AVICap窗口类实现视频捕捉．计算机工程，2000(5)
[12]James Abel等. Applications Tuning for Streaming SIMD Extensions.Intel Corp
[13]鲁宏伟等．视频会议系统中的通信控制协议H．245，及其软件实现．小型微型计算机系统，2000(2)
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[15]徐凌云．多媒体控制协议H．245的实现．通信技术，2000(1)
[16]Expert's Group on Very Low Bitrate Bisual Telephony.VIDEO DODEC TEST MODEL,TMN5
[17]ITU Telecom. Standardization Sector of ITU,ITU-T Recommendation H.263, Mar.1996
[18]ITU Telecom. Standardization Sector of ITU,ITU-T Recommendation H.223, Mar.1996
[19]ITU Telecom. Standardization Sector of ITU,ITU-T Recommendation H.324, Mar.1996