分布式视频编解码技术的研究进展..doc

分布式视频编解码技术的研究进展 房胜１钟玉琢２ １（山东科技大学计算机科学与技术系，青岛２６６５１０） ２（清华大学计算机科学与技术系，北京１０００８４） Ｅ－ｍａｉｌ：ｆａｎｇｓｈｅｎｇ＠ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｏｒｇ．ｃｎ 摘  要  对于视频压缩领域，分布式编码是一种新出现的应用机制，是基于２０世纪７０年代Ｓｌｅｐｉａｎ和Ｗ０ｌｆ以及ＷｙＩｌｅｒ 和Ｚｉｖ提出的信息理论而建立的。分布式视频编码技术与传统编码技术相比，从原理到实现方法上都是全新的。本文在 介绍分布式编码基本原理的基础上．着重介绍了分布式视频编码技术各个环节的必威体育精装版研究进展，并对发展趋势进行了 展望。 关键词 分布式编码 分布式视频编码 有损编码错误恢复 文章编号１００２—８３３１一（２００５）２１－００４５—０４ 文献标识码Ａ 中图分类号ＴｔＢ９３．０３ ．Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ Ｆａｎｇ Ｓｈｅｎ９１ Ｚｈｏｎｇ Ｙｕｚｈｕ０２ １（Ｄｅｐｔ．ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｇｄｇｏ ２６６５ １０） ２（Ｄｅｐｔ．ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｓｉｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８４） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｖｉｄｅｏ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｖｉｄｅｏ ｃｏｄｉｎｇ ｉｓ  ｎｅｗ ｐａｒａｄｉｇｍ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｂａｓｅｄ  ｔｈｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎ １９７０＂ｓ ｂｙ Ｓｌｅｐｉａｎ，Ｗｏｌｆ ａｎｄ Ｗｙｎｅｒ，Ｚｉｖ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｖｉｄｅｏ ｃｏｄｉｎｇ ｓｔａｎｄａｒｄ，ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｖｉｄｅｏ ｃｏｄｉｎｇ ｉｓ  ｒａｄｉｃａｌ ｄｅｐａｒｔｕｒｅ．Ｂａｓｅｄ  ｔｈｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｃｏｄｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｒｅｖｉｅｗｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｃｅｓ ｏｆ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｂｌｏｃｋｓ ｏｆ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｖｉｄｅｏ ｃｏｄｉｎｇ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｓ ｐｏｉｎｔｅｄ  Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｃｏｄｉｎｇ，ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｖｉｄｅｏ ｃｏｄｉｎｇ，ｌｏｓｓｙ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，ｅＩＴｏｒ ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ １  引言  Ｓｌｅｐｉａｎ和Ｗｏｌｆ建立的分布式无损编码理论【１】以及Ｗｖｌｌｅｒ和Ｚｉｖ 传统的视频编码标准．如ＭＰＥＧ和Ｈ．２６ｘ等．采用的都是 不对称编码方式．编码器端隐含一个解码器。编码端的主要步 骤包括变换，量化，熵编码，相应的解码过程，以及运动估计和 运动补偿。因此编码端的复杂度远远高于解码端，尤其是运动 估计和运动补偿占用了大量的资源．使编码端的复杂度在解码 端的５至１０倍以上。这种不对称的编码方式对于广播，流媒体 的点播等服务是非常合适的．因为这些领域的工作方式是一次 压缩多次播放。近年来随着“普适计算”（Ｐｅｒｖａｓｉｖｅ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ） 概念的提出．“无所不在的计算”已经成为计算机发展的大趋 势。在这种背景下。越来越多的移动视频录制设备加入到了网 络中．如监控系统中的无线视频探测头，便携式视频摄像机，无 线ＰＣ相机等。这些设备都需要进行现场的视频编码，并把码 流传送到一个中心节点。如监控室的中央处理机。进行解码播 放。这些应用领域中编码设备比较简单，而解码设备拥有较多 的资源可以进行复杂的计算。与传统视频编码标准适用的场景 恰恰相反。 ＭＰＥＧ和Ｈ．２６ｘ等传统的视频编码标准在发展的过程中 一直遵循一个模式．就是由编码器负责信源统计特性的充分利 用．作为一个基本原则这很少被质疑过。然而通过只在解码端 进行信号统计特性的利用同样可以进行有效的压缩编码。这个 令人惊异的发现来自２０世纪７０年代建立的信息理论。即 建立的使用解码端辅助信息（Ｓｉｄｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）的有损编码理 论１２］。根据以上理论建立的机制被统称为分布式编码算法。 虽然分布式编码算法的信息理论建立在上个世纪７０年 代．但是直到最近一些实用的分布式编码算法才开始出现。并 取得了较好的编码效果。本文将对这些进展进行综述。由于分 布式视频编码对于传统的视频编码技术来说是一个巨大的反 差．因此第二章首先介绍分布式编码的基本信息论