通信工程讲座心得报告自适应网络传输的多描述编码技术简介

华侨大学信息科学与工程学院通信工程系1《现代通信技术讲座》心得报告题目：自适应网络传输的多描述编码技术简介院（系）信息科学与工程学院专业通信工程届别2011级班级1班学号1115102040序号27姓名韦桂主讲老师陈婧《现代通信技术讲座》心得报告学生签名：韦桂完成日期：2015.1.72目录前言....................................................................................................................................................3一、现有的传输差错控制技术.......................................................................................................31、基于传输层的差错控制.....................................................................................................32、基于信源的差错恢复编码.................................................................................................33、基于解码端的差错隐藏.....................................................................................................44、基于编解码交互控制的差错控制.....................................................................................4二、多描述编码技术简介................................................................................................................41、基本思想..............................................................................................................................42、多描述体系结构..................................................................................................................43、多描述评价机制..................................................................................................................5三、多描述图像编码方案................................................................................................................51、传统的多描述图像编码方案.............................................................................................52、基于小波变换的多描述编码.............................................................................................5四、多描述视频编码方案...............................................................................................................61、技术难点..............................................................................................................................62、我们的方法........................................................................................................................7结束语................................................................................................................................................7《现代通信技术讲座》心得报告学生签名：韦桂完成日期：2015.1.73前言从大一到大四，听了不少的关于本专业相关的讲座。大四又连续听了九次关于通信专业的讲座，从对通信工程专业的迷茫到初步的认识，多多少少学到了一点，增进了一些我对自己专业的了解。这次讲座分九节课进行，其内容包括可靠通信、信息论与现代编码技术、视频编码概述与展望、超宽带无线通信技术、蜂窝移动通信系统增强技术简介、自适应网络传输的多描述编码技术简介等。讲座有些是新内容，有些是大三听的讲座的延伸，这些东西虽说是我们生活中常见用的，但依然抽象而复杂。下面我就陈婧老师的课程《自适应网络传输的多描述编码技术简介》写下我的收获和感想吧。讲座分为以下四个部分：1、现有的传输差错控制技术2、多描述编码技术简介3、多描述图像编码方案4、多描述视频编码方案。老师就这四个部分给我们进行了或详细或简略的介绍。首先，我们进行了视频编码技术的回顾：衡量视频编解码器好坏的标准有：压缩效率、计算复杂度、抗误码的能力；基本的编码思路：通过帧间预测编码减少时间冗余，通过帧内变换编码减少空间冗余。视频编码国际标准：ISO/IEC：MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4，MPEG-7，ITU-T：H.261，H.263，H.264。我国的音视频编码标准是：AVS。当今，人们对图像和视频实时传输的需求日益增大。然而，互联网和无线通信网络的传输信道并不可靠。专业人士提出了这样的解决方案：研究具有差错控制特性的图像、视频编解码方案。那么要如何实现呢？一、现有的传输差错控制技术1、基于传输层的差错控制（1）自动重复请求ARQ(AutomaticRepeatRequest)：重新发送丢失的分组，因此发送器需要知道丢失分组的序号。不适合实时和多点传送的应用。（2）前向差错修正FEC(ForwardErrorCorrection)：基于奇偶校验码(paritycode)，发送器只需知道分组丢失的概率而不必知道它们的序号。运用残余的相关信息进行重建的性能受所接收信息数量的影响，不能用于独立等密度分布的无记忆信源。（3）混合FEC/ARQ技术和不平等差错保护：不平等差错保护是根据比特流中二进制比特的非同等重要性，对重要比特进行重点保护以降低其误码率的一种传输层控制方法。2、基于信源的差错恢复编码错误恢复（ErrorResilient）：在信源端采用对传输误码具有健壮性的比特流信源编码，引入冗余量，增加编码器输出的比特数，使在比特流传输错误时提高信号的重建质量。通过周期性地插入重同步标记和数据分割进行错误隔离，把错误的影响隔离在一个有限的区域内；直接修改二进制编码方法，如可逆变长编码（RVLC）或差错恢复熵编码（EREC），以使比特流更具健壮性；通过插入帧《现代通信技术讲座》心得报告学生签名：韦桂完成日期：2015.1.74内块或帧，建立分段预测，减轻由于时间预测引起的传输差错；设计具有不平等差错保护的分层编码方法（LC）；设计多描述编码（MDC）方案；联合信源和信道编码（JSCC）。3、基于解码端的差错隐藏错误隐藏（ErrorConcealment）：尽管传输时的数据可能被损坏或丢失，但解码器可根据到达比特流中的冗余信息进行错误隐藏。在解码器中以一定程度的编码效率和复杂度为代价，抑制差错的影响。错误隐藏一般采用时间插值和空间插值两种基本方法。时间插值：用先前帧的数据来重构丢失数据，适用于帧间编码。空间插值：用相邻空间的信息来重构，适用于帧内编码。频率域插值、最大平滑恢复、基于模型的恢复、基于语法的恢复。4、基于编解码交互控制的差错控制利用解码器到编码器的后向信道，让发送端和接收端协同工作，进行差错控制。参考帧选择性编码，信源编码器根据解码器反馈的信息修改编码参数（如量化步长，编码模式，插入同步标志的频率等），使码率适应信道带宽及传输速率等网络状态。着眼点不是出现误码如何解救，而是侧重如何使后继的视频能正确接收并解码。我们选择多描述编码，通过引入冗余量，对信息进行一定程度的保护。而多描述编码技术研究现状却不太理想，国际上主要从1999年开始研究，目前尚处于初步阶段。国内目前只有极少数关于多描述视频编码的研究成果。二、多描述编码技术简介1、基本思想当前的信源编码基本上都是采用递进编码，并通过可控制丢失分组重传的TCP协议传输。而传输机制是假设接收端需要所有的分组，增加的分组只有在前面分组都接收到的情况下才有用。问题是：我们是否需要所有分组？为了提高一点点的图像质量而等待重传是否必要？如何尽量让接收到的分组发挥作用，从严格的分组顺序和分组重传机制的制约中解脱出来呢？2、多描述体系结构MDC解码器MDC编码器信道1解码器0信道2解码器2解码器1源信号S1S2来自S1的解码信号来自S1和S2的解码信号来自S2的解码信号将一个信源分成多个码流（描述），经不同的信道传输。每个描述的重要性一致。MDC编码器：产生多个描述，每一个描述既包含自身的重要信息，又包含《现代通信技术讲座》心得报告学生签名：韦桂完成日期：2015.1.75其他描述的保护信息。接收到所有的描述时：信号可以获得高质量的重建效果。只接收到一部分的描述时：信号仍可获得一定的重建效果。3、多描述评价机制速率失真函数：反映了图像质量随着码率大小而变化的情况。冗余信息为零，描述间互相独立，回到一般的单描述编码，对信道要求高，对不可靠信道不能进行差错恢复；冗余率达到最高值，描述间相关性太强，相当于将单描述通过不同信道传输两次，各描述间没有相互独立的信息，无法达到互补增强，中心解码相当于只用一个描述的边缘解码效果。因此，协调描述间的独立性和相关性是多描述编码的关键。三、多描述图像编码方案1、传统的多描述图像编码方案多描述标量量化（MDSQ）：将多描述编码分为两个步骤，一个是标量量化过程，一个是索引分配过程。MD网格矢量量化（MDLVQ）：将多描述标量量化不加修改地运用到矢量量化（VQ）中。多描述变换编码（MDTC）：包含两个变换过程，信源先经去相关变换（如DCT），然后将变换系数进行线性变换以引入相关。缺点：这些方法采用的是DCT变换编码，低比特编码时受块效应和纹噪声影响，效果不好。2、基于小波变换的多描述编码小波变换的特点：能描述出时域和频域的局部特性，较DCT有更高的编码效率。小波变换的实质：把信号分解为低分辨率的平滑近似和高频细节两部分。Mallat塔式分解算法实现快速的离散小波变换：每次只对低频信号进行分解，既减少对高频信号分解的计算量，又可以把精力集中在对信号质量影响较大的低频信号上。图像的频率特征：大多数的图像是平滑的，反映在频率域中就是图像的能量集中于低频部分,而高频成分