基于RTP的MPEG-4视频传输研究
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摘要
MPEG-4视频传输是多媒体网络应用的重要课题，对它的研究有重大意义。论文采用MPEG-4编码技术，使用RTP／RTCP协议，设计了一个基于C／S(Client／Server)模型的网络视频实时传输结构，旨在适应目前网络状况，充分利用网络资源，在应用层获得最好的视频服务质量。
首先，论文讨论了HTTP、TCP等协议对实时传输的局限性，阐述了实时传输和控制协议RTP／RTCP。综述了MPEG-4标准的系统结构和MPEG-4视频编码技术。
其次，在视频数据的传输码率与网络带宽的适应性方面，作者通过分析适用于MPEG-4视频适应性编码的控制算法、视频数据打包算法和网络拥塞控制算法，提出了网络拥塞反馈控制算法的改进和优化思想。
最后，在前述对MPEG-4视频编码与传输的分析和设计基础上，作者采用Direct
Show技术，给出了网络可视电话系统的可行性方案，对视频的实时采集、MPEG-4视频编码、视频传输和解码显示进行了编码测试；为使系统设计能够实用化，作者还设计了客户端与客户端、客户端与目录服务器的通讯数据结构，实现了对客户的网络管理。
The MPEG-4 video streaming transport becomes an important topic on multimedia. It means significant to research. Using MPEG-4 codec technology and RTP/RTCP protocol, the paper gives a real-time video stream transport architecture over the Internet based C/S model, which aims at matching of the MPEG-4 video transport rate and bandwidth, at using the resource of Internet sufficiently and at archiving excellent video.
Firstly, the paper discusses the limit of the HTTP/TCP. It describes the Real-time Transport Protocol and summarizes system architecture of MPEG-4, as well as encoding technology.
Secondly, the author analyzes adaptive encoding control algorithm, pack algorithm and feedback congestion control algorithm suited to MPEG-4 video. Taking into account the matching transport rate and bandwidth, the author gives an improvement and optimization of the feedback congestion control algorithm.
Finally, a feasible project of network visual telephone is designed. It depends on the analyzing of MPEG-4 encoding and transporting researched before, and on DirectShow technology. The components, such as the real-time sample, video encoding, video decoding and display, are programmed and tested. In order to application, the author presents a structure between clients and a structure between client and server, aimed to manage the action of clients.
首先，论文讨论了HTTP、TCP等协议对实时传输的局限性，阐述了实时传输和控制协议RTP／RTCP。综述了MPEG-4标准的系统结构和MPEG-4视频编码技术。
其次，在视频数据的传输码率与网络带宽的适应性方面，作者通过分析适用于MPEG-4视频适应性编码的控制算法、视频数据打包算法和网络拥塞控制算法，提出了网络拥塞反馈控制算法的改进和优化思想。
最后，在前述对MPEG-4视频编码与传输的分析和设计基础上，作者采用Direct
Show技术，给出了网络可视电话系统的可行性方案，对视频的实时采集、MPEG-4视频编码、视频传输和解码显示进行了编码测试；为使系统设计能够实用化，作者还设计了客户端与客户端、客户端与目录服务器的通讯数据结构，实现了对客户的网络管理。
The MPEG-4 video streaming transport becomes an important topic on multimedia. It means significant to research. Using MPEG-4 codec technology and RTP/RTCP protocol, the paper gives a real-time video stream transport architecture over the Internet based C/S model, which aims at matching of the MPEG-4 video transport rate and bandwidth, at using the resource of Internet sufficiently and at archiving excellent video.
Firstly, the paper discusses the limit of the HTTP/TCP. It describes the Real-time Transport Protocol and summarizes system architecture of MPEG-4, as well as encoding technology.
Secondly, the author analyzes adaptive encoding control algorithm, pack algorithm and feedback congestion control algorithm suited to MPEG-4 video. Taking into account the matching transport rate and bandwidth, the author gives an improvement and optimization of the feedback congestion control algorithm.
Finally, a feasible project of network visual telephone is designed. It depends on the analyzing of MPEG-4 encoding and transporting researched before, and on DirectShow technology. The components, such as the real-time sample, video encoding, video decoding and display, are programmed and tested. In order to application, the author presents a structure between clients and a structure between client and server, aimed to manage the action of clients.
引文
[1] Dapeng Wu, Wu Yiwei, Thomas Hou, Wenwu Zhu, Hung-Ju Lee, Tihao Chiang, Ya-Qin Zhang, H. Jonathan Chao: On End-to-End Architecture for Transporting MPEG-4 Video Over the Internet, IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS FOR VIDEO TECHNOLOGY, VOL. 10, NO.6, SEPTEMBER 2000
[2] Dapeng Wu, Wu Yiwei, Thomas Hou, Qin zhang: Transporting Real-Time Video over the Internet, Challenges and Approaches. PROCEEDINGS OF THE IEEE, VOL. 88, NO. 12, DECEMBER 2000
[3] 徐磊，孙振国，陈强：基于C／S模型的MPEG-4视频流传输系统，计算机工 程，Vol30，No1，2004．
[4] 涂杰，郭晓平，盘细平，郭建新：MPEG-4在数字视频远程临控系统中的应用，计算机应用与软件，Vol21，No2，2004．
[5] 雷国平，周琨，吉吟东：MPEG发展和研究综述．计算机工程，Vol29，No12，2003．
[6] 董振亚，张拥军，彭宇行：基于RTP的MPE6-4视频传输，计算机应用研究，2003(7)．
[7] 计文平，郭宝龙：数字视频压缩编码标准，计算机应用研究，2003(4)．
[8] 朱鹏，李春文：基于RTP的网络视频传输系统的设计与实现现，计算机工程与应用，2003(26)．
[9] 魏恒义，程竹林，刘伟娜，曹雪：多媒体会议系统中的视音频传输模块，计算机工程，Vol29，No13，2003(29)．
[10] 陆文玲，郭恒业：MPEG-1／2到MPEG-4码流转换的研究与实现，计算机工程与应用，2003(23)．
[11] 张定勇，贺贵明：远程教育课件系统中的流媒体技术，计算机应用，Vol23，No3，2003．
[12] 单锦来，陈博，杨献春，许满武：MPEG-7和MPEG-7实验模型参考软件，计算机科学，Vol30，No6，2003．
[13] 蔡波，于俊清，周洞汝：基于COM规范的实时音频特征提取技术及实现．计算机工程，Vol29，No11，2003(29)．
[14] 金光，赵一鸣：应用流式媒体服务实现基于桌面的实时监控和视频会议，计
算机应用研究，2003(1)．
[15] 孙琳：基于IP的多媒图像信息传输系统的研究，东北大学，博士学位论文，1999．11
[16] 詹翊强：基于内容视频压缩的关键技术，上海交通大学，硕士学位论文，2001．1
[17] 陈元：一个基于Internel的MPEG传输系统的设计，中国科学院软件研究所，硕士学位论文，2001．5
[18] 郭礼华：MPG-4编码器的软件实现，南京邮电学院，硕士学位论文，2002．3
[19] Rob Koonen:ISO/lEC JTC1/SC29/WGll Document CODING OF MOVING PICTURES AND AUDIOISO/IEC JTC1/SC29/WGll N4668 MPEG-4 Overview of the MPEG-4 Standard, March 2002
[20] Secretariat:ISO/IEC JTCI/SC29/WGll Document N2501, Information Technology Generic Coding of Audio-Visual Object, Part 1:Systems, ISO/IEC 14496-1 Final Draft International Standard, Nov 1998.
[21] Secretariat:ISO/IEC JTCI/SC29/WGll Document N2502, Information Technology Generic Coding of Audio-Visual Object, Part 2:Visual, ISO/lEC 14496-2 Final Draft International Standard, Fri 1998.
[22] Secretariat:ISO/IEC JTCI/SC29/WGll Document N2206 Information technology—Generic coding of moving pictures and associated audio information—Part 6: Delivery Multimedia Integration Framework Nev. 1998.
[23] Rob Koenen:ISO/IEC JTC1/SC29/W611 CODING OF MOVING PICTURES AND AUDIO ISO/IEC JTC1/SC29/WGll N4030-Overview of the MPEG-4 Standard, March 2001.
[24] Seoul:ISO/IEC JTC1/SC29/WGll CODING OF MOVING PICTUREG AND AUDIO ISO/IEC JTC1/SC29/WGll N2724 MPEG-4 Applications, March 1999.
[25] RTPv1: RFC 1889 (January 1996).
[26] RTPv2: draft-ietf-avt-rtp-new-09, txt (March 2001).
[27] draft-ietf-avt-mpeg4-multisl-01, txt(July 2002).
[28] DirectX9 SDK—DirectShow Documents.
[29] TCP／IP网络互连技术，卷Ⅰ：原理、协议和体系结构：第3版，清华大学出
版社，1998．9．
[30] TCP／IP网络互连技术，卷Ⅱ：设计与实现：第2版，清华大学出版社，1998．9．
[31] TCP／IP网络互连技术，卷Ⅲ：客户／服务器编程和应用：清华大学出版社，1998．9．
[32] Rafael C．Gonzalez：数字图像处理，电子工业出版社，北京，2003．
[33] 钟玉琢：MPEG-2运动图像压缩编码国际标准及MPEG新进展，清华大学出版社，2002．3
[34] 谢希仁：计算机网络(第二版)，电子工业出版社，北京，1999．
[35] 钟玉琢，王琪：基于对象的多媒体数据压缩编码国际标准，科学出版社，北京，2000．
[36] 余兆明，李晓飞：MPEG标准及应用，北京邮电大学出版社，2002．11．
[37] 孙家广：计算机图形学(第三版)，清华大学出版社，北京，1998．
[38] 阮秋琦：数字图像处理学，电子工业出版社，北京，2001．
[39] 钟玉琢，向哲：流媒体和视频服务器，清华大学出版社，2003．6．
[40] 陈坚：Visual C++网络高级编程，人民邮电出版社，北京，2001．
[41] David J.Kruglinski Scot wingo:Visual C++技术内幕，北京希望电子出版社，北京，1999．
[42] 孟凡品：Visual C++实践与提高一数据库篇，中国铁道出版社，北京，2001．
[43] 潘爱民：COM本质论，中国电力出版社，北京，2002．
[44] 侯俊杰：深入浅出MFC，华中科技大学出版社台湾，1998．
[45] 梁书斌：Visual C++6.0高级编程，清华大学出版社，2000．5．
[46] http://www.chiaxiglion.org
[47] http://www.iso.ch
[48] http://www.mpeg.org.
[49] http://www.divx.org.
[50] http://www.ietf.org
[51] http://www.sourceforge.net/projects/mpeg4ip
[2] Dapeng Wu, Wu Yiwei, Thomas Hou, Qin zhang: Transporting Real-Time Video over the Internet, Challenges and Approaches. PROCEEDINGS OF THE IEEE, VOL. 88, NO. 12, DECEMBER 2000
[3] 徐磊，孙振国，陈强：基于C／S模型的MPEG-4视频流传输系统，计算机工 程，Vol30，No1，2004．
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[5] 雷国平，周琨，吉吟东：MPEG发展和研究综述．计算机工程，Vol29，No12，2003．
[6] 董振亚，张拥军，彭宇行：基于RTP的MPE6-4视频传输，计算机应用研究，2003(7)．
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[8] 朱鹏，李春文：基于RTP的网络视频传输系统的设计与实现现，计算机工程与应用，2003(26)．
[9] 魏恒义，程竹林，刘伟娜，曹雪：多媒体会议系统中的视音频传输模块，计算机工程，Vol29，No13，2003(29)．
[10] 陆文玲，郭恒业：MPEG-1／2到MPEG-4码流转换的研究与实现，计算机工程与应用，2003(23)．
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[13] 蔡波，于俊清，周洞汝：基于COM规范的实时音频特征提取技术及实现．计算机工程，Vol29，No11，2003(29)．
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[18] 郭礼华：MPG-4编码器的软件实现，南京邮电学院，硕士学位论文，2002．3
[19] Rob Koonen:ISO/lEC JTC1/SC29/WGll Document CODING OF MOVING PICTURES AND AUDIOISO/IEC JTC1/SC29/WGll N4668 MPEG-4 Overview of the MPEG-4 Standard, March 2002
[20] Secretariat:ISO/IEC JTCI/SC29/WGll Document N2501, Information Technology Generic Coding of Audio-Visual Object, Part 1:Systems, ISO/IEC 14496-1 Final Draft International Standard, Nov 1998.
[21] Secretariat:ISO/IEC JTCI/SC29/WGll Document N2502, Information Technology Generic Coding of Audio-Visual Object, Part 2:Visual, ISO/lEC 14496-2 Final Draft International Standard, Fri 1998.
[22] Secretariat:ISO/IEC JTCI/SC29/WGll Document N2206 Information technology—Generic coding of moving pictures and associated audio information—Part 6: Delivery Multimedia Integration Framework Nev. 1998.
[23] Rob Koenen:ISO/IEC JTC1/SC29/W611 CODING OF MOVING PICTURES AND AUDIO ISO/IEC JTC1/SC29/WGll N4030-Overview of the MPEG-4 Standard, March 2001.
[24] Seoul:ISO/IEC JTC1/SC29/WGll CODING OF MOVING PICTUREG AND AUDIO ISO/IEC JTC1/SC29/WGll N2724 MPEG-4 Applications, March 1999.
[25] RTPv1: RFC 1889 (January 1996).
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[27] draft-ietf-avt-mpeg4-multisl-01, txt(July 2002).
[28] DirectX9 SDK—DirectShow Documents.
[29] TCP／IP网络互连技术，卷Ⅰ：原理、协议和体系结构：第3版，清华大学出
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[34] 谢希仁：计算机网络(第二版)，电子工业出版社，北京，1999．
[35] 钟玉琢，王琪：基于对象的多媒体数据压缩编码国际标准，科学出版社，北京，2000．
[36] 余兆明，李晓飞：MPEG标准及应用，北京邮电大学出版社，2002．11．
[37] 孙家广：计算机图形学(第三版)，清华大学出版社，北京，1998．
[38] 阮秋琦：数字图像处理学，电子工业出版社，北京，2001．
[39] 钟玉琢，向哲：流媒体和视频服务器，清华大学出版社，2003．6．
[40] 陈坚：Visual C++网络高级编程，人民邮电出版社，北京，2001．
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[43] 潘爱民：COM本质论，中国电力出版社，北京，2002．
[44] 侯俊杰：深入浅出MFC，华中科技大学出版社台湾，1998．
[45] 梁书斌：Visual C++6.0高级编程，清华大学出版社，2000．5．
[46] http://www.chiaxiglion.org
[47] http://www.iso.ch
[48] http://www.mpeg.org.
[49] http://www.divx.org.
[50] http://www.ietf.org
[51] http://www.sourceforge.net/projects/mpeg4ip