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视联网关键技术探索(二)

大规模视频传输的挑战

1、大规模视频传输的挑战

随着互联网的快速发展,人们对于高质量视频传输的需求也不断增长。而视联网作为一种新型的互联网络形式,正逐渐崭露头角。视联网通过使用互联网传输技术,将多媒体视频和音频数据进行传输,并且可以实现高清视频直播、回放等多种应用场景,解决大规模视频传输面临的一些挑战:

1、带宽成本高,大规模视频联网后,数据量大,对带宽的要求也相应较高。在大规模视频联网的情况下,传输带宽的成本也随之增加。传统的联网架构可能无法满足视联网所需的大带宽传输,需要进行技术上的升级,提高传输效率,降低带宽成本。

2、互联网网络传输中遇到的问题比传统的企业专线网络要复杂,比如传输大规模、高清、高实时性视频时,互联网比专线更容易出现网络抖动、质量下降等问题,进而影响用户的体验。因此,需要通过一些技术手段来提高数据在互联网网络下传输的稳定性和可靠性。例如,可以使用编解码技术来提高视频传输的质量和稳定性,使用网络协议来优化网络传输性能,以及使用负载均衡技术来分散网络负载,提高整个网络的稳定性。

3、高清视频通信质量体验不高,随着人们对视频质量的要求不断提高,高清视频已经成为用户的主要需求之一,高清视频通信质量直接影响用户体验。然而高清视频通信中容易出现卡顿、重连缓冲等待长等问题,导致高清视频用户体验下降。因此,需要通过优化传输算法和网络传输方式,提高视频通信质量,提升用户体验。

综上所述,大规模视频传输面临着带宽成本高、互联网网络下情况复杂和高清视频通信质量体验不高等挑战。针对这些挑战,需要通过技术手段进行升级和优化,以提高视频传输的效率和质量,推动视频、物联领域的技术和应用发展。

2、视联网传输关键技术之:改进的SHVC多层编码

SHVC(Scalable High Efficiency Video Coding)多层编码技术是一种适用于视频编码领域的先进技术。SHVC技术主要基于HEVC(High Efficiency Video Coding)标准,可以提供更高的视频质量和更强的容错能力。SHVC技术的目标是将多清晰度、多码率和多功能视频流在一个统一的视频码流中实现,并能够在多种设备上进行实时播放和切换。SHVC多层编码技术包含两个重要概念:基本层和增强层。基本层是指视频的基础编码层,采用低帧率序列,可以在所有接收终端上进行解码。增强层是在基本层的基础上,额外增加一些子流,可以提供更高的分辨率、码率和帧率等高级功能,但需要更高的传输带宽和解码能力来支持。

图1所示为标准SHVC编码,即对图像组(GOP)进行编码时,先对图像组其中一帧图像的基本层进行编码,然后对该帧的增强层进行编码,再对下一帧图像的基本层进行编码,如此交替。

标准SHVC编码

图1 标准SHVC编码

标准SHVC的基本层和增强层采用交叉编码,图像间残差较大,不适用于多屏同播场景。图2所示为改进型SHVC编码,先对GOP内所有图像的基本层进行编码,再对图像组内所有图像的增强层进行编码。这种方案下,基本层、增强层未出现交叉,图像间残差小,P帧相对于交替编码的方案会明显减小。适用于多屏播放场景。

改进型SHVC编码

图2 改进型SHVC编码

在泛视频监控场景中,多路同播占用大量本地带宽,且云平台的带宽成本压力较大,改进的SHVC编码有效降低了视频码率,取得体验、成本上的最佳平衡。以平安乡村多路集中监控的直播场景为例,采用分层码流机制和改进的SHVC编码,可降低20%以上带宽消耗。

3、视联网传输关键技术之:智能视频传输

面对家庭、互联网等非专线网络存在的网络抖动和带宽不稳定等问题,提出智能视频传输技术体系,包括智能编码、码流复用和双通道直播等关键技术,通过降低码率、减少带宽占用和优化传输时延为用户提供高清、流畅、可靠的视频体验。

智能编码

通过对视频画面的前后景进行分离(如图3),采用不同的编码策略对其进行压缩,从而达到降低码率的目的。具体来说,前端AI扫描视频画面,无运动的背景图像采用较低分辨率进行编码,人眼敏感的前景图像采用高分辨率编码,并结合智能P帧设计,升级传统长GOP方案,间断性插入智能P帧,降低冗余信息,达到降码率的目的。

前后景分离编码

图3 前后景分离编码

码流复用

在终端实时上传视频时,传统做法是预览流与存储流分开传输,设计简单但是存在带宽浪费。通过多路复用技术,合并预览流和存储流,预览时,存储流合入预览流(如图4),起到省宽带的作用,峰值带宽占用较传统方案降低1倍。这种技术能够有效降低视频在传输、存储和计算上的开销,实现降本增效。

多路码流复用

图4 多路码流复用

双通道直播

通过智能探测网络性能,从P2P和转发双通道中选择优质通道,动态无感切换,保障可靠预览,并结合预加流技术,降低首屏加载时延,实现视频秒开的效果。这种技术能够极大提升视频的用户体验,保证视频传输的高清、流畅和可靠性。

智能视频传输技术使视频主观质量可明显提升,同时视频传输码率平均节省50%以上、压缩复杂度降低60 %。通过视频智能传输技术,在保证图像质量前提下,降低视频在传输、存储和计算上的开销,有效进行降本增效。

4、视联网传输未来展望:统一多媒体实时传输与分发

统一多媒体实时传输与分发是一种在网络资源受限环境中实现高质量传输的新型技术(如图5)。该技术利用单一技术栈可同时支持低时延直播、实时双向通信、高速云回放等核心能力,通过覆盖全国的多节点专线接力传输,逐级指数分发,构建全域毫秒级时延体验及百万路并发性能。

1、多节点接力:统一多媒体实时传输与分发利用多个节点协同工作,形成一个节点间相互接力的传输链路。当一个节点的传输链路不稳定或出现问题时,其他节点可以接替继续传输,从而保障传输的可靠性和稳定性。同时,多节点接力还可以实现就近推流和边缘分发,将媒体资源尽可能地推送到离用户较近的节点,从而减少传输时延。

2、多路径可靠闪传:基于SRT bonding技术,将多种物理传输方式聚合使用,形成多条传输路径,并根据实时的网络状况动态选择最优路径进行传输。当某条路径出现传输问题时,可以快速切换到其他可用路径,从而保障传输的可靠性。同时,多路径传输可以充分利用多个网络资源,提高传输效率和质量。

3、双向推流:支持流媒体同时发送和接收,在传输过程中同时处理推流和拉流两个方向的数据。在双向推流中,对带宽进行调度,以保证推流和拉流的顺畅进行。通过双向推流减少传输时延,提高传输的实时性和用户体验。

4、多协议适配:统一多媒体实时传输与分发可以支持各种主流媒体协议,如RTMP、HLS、SRT等,并能够根据用户终端的特性进行多协议适配。例如,对于大屏幕终端,可以使用高清视频传输协议;对于小屏幕终端,可以使用低带宽协议,从而保障在不同终端上的传输效果和用户体验。

多媒体实时传输分发网络

图5 多媒体实时传输分发网络

总体而言,统一多媒体实时传输与分发通过多节点接力、多路径可靠闪传、双向推流、多协议适配等技术实现了高效的多媒体实时传输,极大地提升了用户的观看体验。

5、总结

本文介绍了改进的SHVC多层编码智能视频传输技术两种关键技术,以提高视频传输的质量和稳定性。通过这些技术的组合使用,有效地提高了带宽和传输效率,并保证了高清视频的质量。未来,通过统一多媒体实时传输与分发技术的进一步优化,可望进一步提高视联网传输效率和质量,使用户体验得到翻倍。

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