基于H.264编解码技术的视频网络传输

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【摘 要】H.264是新一代的视频压缩标准，具有较高的压缩比和较好的网络适配性，如何将H.264视频压缩标准应用于网络视频监控系统中，成为了当今研究的热点问题。本文分析了H.264视频压缩标准的特点及其关键技术和视频网络传输的流媒体技术。设计了集视频编码、视频流化、流媒体服务器于一体的网络视频传输系统实现了嵌入式网络视频编码与传输，最后对视频网络传输系统的视频传输进行测试，结果表明该系统的视频画面清晰、流畅，实时性强。

【关键词】视频监控；视频压缩；H.264网络

0 绪论

随着人类文明的高度发展，人类对信息的实时需求也越来越丰富。能够通过文字、语音、图像和视频等各种方式进行随时随地的信息交流是人们十分渴望的，近代飞速发展的科学技术，也正在不断满足人类的这些需求。随着视频压缩技术和网络技术的发展，可视对讲、可视电话、视频会议、视频监控、网络直播等多媒体业务成为了人们关注的热点。

1 H.264视频压缩标准及流媒体技术

1.1 H.264视频压缩技术

1.1.1 H.264标准的主要特点

（1）具有更高的编码效率；

（2）具有高质量的视频画面；

（3）具有更强的网络适应能力；

（4）采用混合编码结构；

（5）具有较少编码选项；

（6）可应用在多种环境下；

（7）具有错误恢复功能。

1.1.2 H.264标准的关键技术

（1）分层设计

H.264的算法在概念上可以分为两层：视频编码层和网络提取层。视频编码层主要用来更高效的视频内容编码，网络提取层则主要用来根据网络的要求，以恰当的方式对数据进行打包和传送。在视频编码层和网络提取层之间定义了一个基于分组方式的接口，打包和相应的信令属于网络提取层的一部分。这样，高效的编码率和良好的网络适应任务可以分别由它们来完成。

（2）帧内预测编码

帧内预测编码包括：4×4亮度帧内预测模式、16×16亮度帧内预测模式、8×8色度块帧内预测模式。

（3）帧间预测编码

h.264采用了更加先进的技术，允许编码器使用多于一帧的先前帧用于运动估计，以提高运动估计和运动补偿的精度和效率。一般我们是通过运动估值和运动补偿来利用时域相关性的。

（4）熵编码

熵编码是无损压缩编码方法，它生成的码流可以经解码无失真地恢复出原数据。H.264提供了两种熵编码方法：一种是基于上下文的自适应变长编码与普通变字长编码相结合的编码，另一种是基于上下文的自适应二进制算术编码。

1.2 视频网络传输的流媒体技术

流媒体本质上是指采用流式传输的方式在互联网播放的多媒体格式。流式传输的过程一般如下：当用户选择流媒体服务后，Web浏览器与服务器之间通过使用HTTP/TCP交换控制信息，来把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来；然后Web浏览器启动音视频客户端程序，使用HTTP从Web服务器检索相关参数对音视频客户端程序进行初始化；音视频客户程序及音视频服务器运行实时流协议，用来交换音视频传输所需的控制信息，实时流协议提供执行播放、快进、快倒、暂停及录制等命令的方法；音视频服务器使用RTP/UDP协议将音视频数据传输给音视频客户端程序，一旦音视频数据抵达客户端，音视频客户程序即可播放输出。

流媒体技术的实现主要是流式传输的实现，而流式传输除了需要经过处理的多媒体数据和足够的缓存外，更重要的是需要适当的协议，才能保证流式传输的顺利进行，流式传输中主要使用实时传输协议RTP与实时传输控制协议RTCP、实时流放协议RTSP、资源保留协议RSVP协议。

2 视频网络传输系统的实现

网络摄像机可以将影像通过网络传至地球另一端，也可用于局域网内。网络摄像机是网络视频监控系统的主要组成部分，它在网络视频监控系统中是视频监控终端，由摄相机捕捉到的视频画面，被其进行视频编码、打包，然后依靠流媒体技术，通过网络将其传送到显示终端。

网络摄像机的视频数据先以单播RTP的方式传输到Darwin流媒体服务器，再由该服务器直接存储，或以广播或多播的方式使用RTSP协议中转到每个客户端，从而可以实现在多个客户端的视频点播或实时视频直播。

3 小结

H.264技术具有更精确的预测能力和更高的容错能力，因此可实现更高的压缩效率，它将有可能推动视频编码器进一步向前发展。随着H.264格式更加广泛地应用于网络摄像机，系统设计商和集成商将需要确保他们所选择的产品和厂商能够支持这一全新的开放标准。

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