淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
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系統識別號 U0002-2407200716543600
中文論文名稱 網路頻寬自動偵測應用於適應性H.264影音傳輸之研究與探討
英文論文名稱 The Research and Adaption H.264 Video Transmission Based on Bandwidth Auto Detection
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 電機工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Electrical Engineering
學年度 95
學期 2
出版年 96
研究生中文姓名 楊喬閔
研究生英文姓名 Chiao-Min Yang
學號 793350231
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2007-06-26
論文頁數 63頁
口試委員 指導教授-李維聰
委員-潘仁義
委員-朱國志
中文關鍵字 H.264  MPEG4 Part 10  RTP  RTCP  RTSP  自動頻寬調整 
英文關鍵字 H.264  MPEG4 Part 10  RTP  RTCP  RTSP  Auto Bit-Rate 
學科別分類 學科別應用科學電機及電子
中文摘要 H.264 在各式各樣的應用上皆可達到前所未有的壓縮效率,例如廣播、DVD、視訊會議、隨選視訊、串流播放,以及多媒體傳訊。而且在其先進的設計下,H.264 可在各式各樣的作業範圍內提供絕佳的畫質,包括3G 至 HD 等等。無論是行動電話、iChat、Internet、廣播或衛星播送,只要您需要高品質視訊,H.264 皆可利用超低資料傳輸率,產生卓越效能。
H.264因為擁有超低資料傳輸率,很適合應用於遠端傳輸,我們希望能夠架設一個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路頻寬不足或是受到干擾的現象,所以我們提出了一種Auto bit-rate的方法,來降低當頻寬不足或是網路不穩定時,仍舊能夠收看穩定得影音品質,雖然要犧牲掉解析度,但穩定的影音品質會比失真率來的更好,我們之所以提出此種架構是因為,便利那些不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路可以傳輸的最高解析度。
為了驗證Auto bit-rate可行性,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,執行速率方面約為200MHz,另外加H.264媒體處理晶片Mobilygen 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傳出網路封包,所以必須另外架設一台PC來做接收播放來做確認影像是否有即時與影像是否有延遲。
透過實驗平台,模擬各種實際網路可能發生的因素,並調整RTCP偵測時間的長短與計算bit-rate的大小,我們發現,在一定的頻寬下,若bit-rate調整的太小,雖然可以播放的順暢度變好,但是在播放影片時,播放的品質不好,解析度變差,若bit-rate太大,雖然影像品質變好,但所造成的影像延遲會無法即時順暢播放等等缺點,因此現實的網路系統中,因為環境並不是像網內頻寬這麼好,所以模擬實際環境與自動調整bit-rate是目前最重要的課題,我們將可以了解,該如何去設置bit-rate的大小,不但可以讓H.264播放的更順暢,也可以進一部的達到管理順暢度與解析度的目的。
英文摘要 H.264 format is a compressed technique that matchs to all kind of applicated terms.Such as broadcast、 DVD、media-meeting、VOD ( Video on Demand ) 、media-stream and multimedia ,In advance ,H.264 technique is able to offer the excellent picture quality in every kind of applicated condition including mobile phone、iChat、 Internet、boardcast and transmission of satellites. H.264 technique works excellently as providing high picture quality by low ratio data-rate.
Because the characters of H.264 technique form as low ratio data-rate transmited, 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 improves 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.
We monitor all kinds of situation by experiment ; meantime , with tuning the timing RTCP detect and computing bit-rate . After all , it goes smoothly with lower bit-rate under limited bandwidth ,but the picture quality isn’t fine enough . As oppositely speaking , the picture quality is better with larger bit-rate; meantime , it also impact the system such as the whole loading and etc.Therefore , in the real network system ,with the limited bandwidth , it is not overemphasized to make the whole system optimal automatically as Auto bit-rate.We also realize how to configure the size of 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.
論文目次 目錄
圖目錄 VI
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
1.3 論文架構 3
第二章 網際網路即時傳輸協定介紹 4
2.1 H.264視訊壓縮簡介 4
2.1.1 ITU-T與MPEG介紹 4
2.1.2 H.264與MPEG壓縮率介紹 6
2.2 網際網路多媒體發展及應用 7
2.3 串流媒體介紹 10
2.3.1 串流系統架構及工作原理簡介 11
2.3.2 串流傳輸之技術介紹 13
2.3.3 串流傳輸技術之相關協定 15
2.4 即時串流協定RTSP介紹 17
2.4.1 RTSP即時串流協定優點 17
2.4.2 RTSP即時串流協定定義簡介 18
2.5 RTP介紹 21
2.6 RTCP控制協定介紹 23
2.6.1 RTCP封包的種類 24
第三章 系統架構與AUTO BIT-RATE介紹 26
3.1 SERVER架構與運作方式簡介 28
3.2 SERVER平台KEY COMPONENT簡介……………………..29
3.3 測試環境架設與系統架構介紹…………………………..39
第四章 AUTO BIT-RATE模擬及測試 42
4.1 AUTO BIT-RATE之REDUCE BIT-RATE介紹 43
4.2 AUTO BIT-RATE之上昇頻寬LIMIT介紹 46
4.3 AUTO BIT-RATE之INCREASE BIT-RATE介紹 50
4.4 AUTO BIT-RATE整合介紹 55
4.4 AUTO BIT-RATE實驗結論 59
第五章 結論與未來方向 60
5.1 結論 60
5.2 未來方向 61
參考文獻 62

圖目錄
圖2.1 ITU-T規範和ISO/IEC MPEG視訊編碼標準制定時程…………….5
圖2.2 壓縮格式效能與頻寬比較表(Iain, 2002)………………..…………...7
圖2.3 網際網路多媒體傳輸示意圖...................…..…………………….….9
圖2.4 Streaming架構圖…………………………………………….……..12
圖2.5 Streaming傳輸原理架構圖………….………………………….....13
圖2.6 串流系統與Server溝通架構圖…………………..…………….…….20
圖2.7 RTSP協定用戶端與系統Server溝通流程架構圖..……………….20
圖2.8 RTSP的運作程序式……………………………………….……….21
圖2.9 RTP Protocol………………….………….……...………...………..23
圖3.1 IP STB網際網路播放示意圖………..……..….……..….………...26
圖3.2 IP STB平台………..……….…………………………………………27
圖3.3 Server Block Diagram………………………….……..…..………...28
圖3.4 STR9105 System Block Diagram………………….……….………31
圖3.5 STR9105相關interface………………………………………..….33
圖3.6 MG1264 System Block Diagram…………………………..………...34
圖3.7 MG1264 H.264 video bit-rates支援NTSC部分…………………..35
圖3.8 MG1264 H.264 video bit-rates支援PAL部分...…………………35
圖3.9 MG1264支援Audio sample-rate部分…………….………………36
圖3.10 SAA7136 ystem Block Diagram…………………………………38
圖3.11 實驗環境架設示意圖………..………………………………...…39
圖4.1 未使用Auto bit-rate頻寬變化曲線………………………….…….42
圖4.2 修正調降Auto bit-rate頻寬變化曲線………………………………43
圖4.3 x=1頻寬變化曲線………………………………….………………44
圖4.4 x=2頻寬變化曲線……………………………….……………….44
圖4.5 x=3頻寬變化曲線……………………………….……………….44
圖4.6 x=4頻寬變化曲線……………………………….……………….45
圖4.7 x=5頻寬變化曲線……………………………….……………….45
圖4.8 x=8頻寬變化曲線……………………………….……………….45
圖4.9 x=10頻寬變化曲線……………………………….…………….46
圖4.10 limit為Gap的90%頻寬變化曲線…..……………………………....47
圖4.11 limit為Gap的85%頻寬變化曲線…..……………………………....48
圖4.12 limit為Gap的80%頻寬變化曲線…..……………………………....48
圖4.13 limit為Gap的75%頻寬變化曲線…..……………………………....48
圖4.14 limit為Gap的70%頻寬變化曲線…..……………………………....49
圖4.15 limit為Gap的65%頻寬變化曲線…..……………………………....49圖4.16 limit為Gap的60%頻寬變化曲線…..……….……………………....49
圖4.17 limit為Gap的55%頻寬變化曲線………………………………….50
圖4.18 Z=1頻寬變化上昇時間曲線………………………..…………….51
圖4.19 Z=2頻寬變化上昇時間曲線……………………………………….51
圖4.20 Z=3頻寬變化上昇時間曲線……………………………………….51
圖4.21 Z=4頻寬變化上昇時間曲線………………………………………52
圖4.22 Z=5頻寬變化上昇時間曲線………………………………………52
圖4.23 Z=6頻寬變化上昇時間曲線………………………………………52
圖4.24 Z=7頻寬變化上昇時間曲線………………………………………53
圖4.25 Z=8頻寬變化上昇時間曲線………………………………………53
圖4.26 頻寬由1200k下降至1000k bps之Auo bit-rate示意圖……………..55
圖4.27 Auto bit-rate Block Diagram………………………………………56
參考文獻 參考文獻
[1]林英泓,網際網路之遠端監控系統,國立台灣大學電機工程學研究所,碩士論文 民90
[2]涂義昇,適用於視訊會議之即時傳輸控制協定硬體的設計與實現,國立成功大學電機工程學系 碩士論文 民92
[3]李智偉,網際網路即時影像傳輸的分析與研究,國立成功大學電機工程學系 碩士論文 民94
[4]周素素,改善中華電信MOD之網路效能,國立中興大學資訊科學研究所 碩士論文 民94
[5]蔡柏義,整合MPEG-4與數位影音之儲存系統國立台灣科技大學電子工程系 碩士論文 民94
[6]謝孟玹,工研院IEK-ITIS計畫產業分析師,MPEG-4/H.264崛起加速數位影音家電起飛 ITIS評析,資料來源:工研院IEK-ITIS計畫(2004/05)
[7] RTP即時傳輸協定和即時控制協定http://andrew.csie.ncyu.edu.tw/pdf3/RTP%E5%8D%B3%E6%99%82%E5%82%B3%E8%BC%B8%E5%8D%94%E5%AE%9A%E5%92%8C%E5%8D%B3%E6%99%82%E6%8E%A7%E5%88%B6%E5%8D%94%E5%AE%9A.doc
[8] 在網路嵌入式系統上的即時串流協定(RTSP) http://totoro.cs.nthu.edu.tw/~broadband/book/94-95/NES/ch10.pdf
[9] 串流媒體介紹http://andrew.csie.ncyu.edu.tw/DOC3/%E4%B8%B2%E6%B5%81%E5%AA%92%E9%AB%94%E4%BB%8B%E7%B4%B9.doc
[10]李振中,能嘉數位科技研究發展部經理,影音資料庫選擇影音壓縮格式的考量因數,財團法人廣播電視事業發展基金
[11]H.264/AVC
http://csie.ntut.edu.tw/labvsp/Chinese/docdownload/2004_11_02_H.264.ppt#256,1,H.264/AVC
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