文摘
目前,市场上的新闻广播系统使用移动网络提供电视台所需的基本功能,但是仍然存在许多问题和不足。针对当前系统中存在的主要问题,结合当前用户的实际需要,本文初步开发了一个基于5 g的新闻广播系统。卡帧自适应策略显著提高了用户体验,通过渐进的视频帧缓冲技术。硬件解码技术可以显著减少系统资源的消耗;h .高压缩算法可以减少网络带宽的50%相比,mpeg - 2, mpeg - 4图像质量并没有明显的变化。同时,使用移动视频采集终端的系统不仅解决了问题,卫星广播车辆无法到达这个网站由于缺乏道路,还大大降低了早期部署的成本和后期维护的新闻广播系统。本文研究了卡帧自适应策略,系统资源消耗减少解决方案,和部署方案的移动视频和音频传输终端,具有重要意义,提高的设计和研究新闻广播系统在无线网络应用程序也具有一定的参考价值其他广播电视解决方案的设计。
1。介绍
随着技术的不断发展,高清电视节目已经成为人们生活不可或缺的一部分。与此同时,越来越多的电视台高清频道添加照片来满足人民日益增长的需求。但生活的清晰显示远非观众想要什么。广播电视传输技术主要是微波、光纤、卫星等等。卫星传输的应用程序需要提前申请,成本高1]。微波传输距离有限,而且没有发射端和接收端之间的屏障。同时,微波传输容易受到天气和电磁干扰,所以传统的方法仍然有一些缺点在传输高清直播的节目。同时,仍有许多问题与现有技术5 g传播,4 K根据编解码器,综合生产(IP),方便使用适应新闻生产和广播(2]。因此,它是非常必要的优化电视新闻广播系统基于无线通信网络。
针对传统广播电视传播的局限性UHD直播电视节目,本文提出一种设计方案的UHD生活电视节目传输使用5 g网络。系统使用卡帧自适应策略,系统资源消耗的解决方案,和h高压缩算法等关键技术,根据软件工程的理论和方法,卡帧自适应策略,系统资源消耗的解决方案,和h高压缩技术应用于实际项目;他们基本上解决了当前新闻广播系统存在的主要问题。通过上述技术的应用,项目本文实现了从现场实时视频采集的视频演示新闻广播的房间,它已达到用户的期望和基本上实现了预期的需求。同时,该系统不需要任何昂贵的传播工具,卫星链接,或专业现场技术人员支持;它只需要现场的记者和摄影人员完成远程播放效果,所以电视台的节目生产成本大大降低,和人员输入的成本减少。此外,由于易于使用和方便5 g的广播传输系统,它能充分满足要求电视台向观众展示重要的新闻随时随地,大大提高新闻的及时性。
本文的其余部分组织如下:相关章节中讨论工作2。部分3阐述了5 g新闻直播系统。部分4设计和分析系统的进一步优化方案。系统性能测试部分所示5,部分6总结了整个论文。
2。相关工作
网络传输环境和传输质量直接决定了成功或失败的新媒体移动直播和终端直播画面的质量。目前,前端射击、流媒体、新媒体和传输设备中常用移动直播主要由移动电话结合专业直播应用,相机结合无线背包,或其他流媒体传输设备(3,4]。它集成了无线传输技术,视频和音频编码技术、数字加密和解密技术和利用无线高速移动网络实现高清处理和平滑数字图像和声音的传播通过多个无线链接。无线网络是一个巨大的网络由移动运营商覆盖全社会。它使用现有的无线网络由运营商传输移动视频图像和声音。非线性的优点,移动性,可移植性、高带宽、高清晰度,双向性,等等。只要手机无线信号覆盖的地理位置,它可以传输视频和音频,解决位于户外的直播现场,拍摄范围大,流动性强,和其他问题不方便部署专用传输网络。与卫星和其他传输方法相比,使用无线背包来实现流媒体传输在传输成本有很大的优势。近年来,无线背包传输方案已广泛应用于新媒体移动直播。
回顾以前的移动新媒体的直播、网络传输方式主要包括有线宽带和无线无线传输,无线网络传输,混合传输。CCTV5 +, CCTV5 CCTV2、武汉和种类对41个新媒体移动直播频道,无线背包作为传输手段的使用占53% (5]。大多数户外直播网站,如体育场馆,场馆,露天场所,一些室内区域没有有线网络部署的条件(6]。大部分的业务流程是在前面领域多位射击。手机或相机配合无线背包发回直播,接受后面的字段,并推动直播发布平台切换后和包装处理。
至于电视新闻直播的概念,专家和学者研究电视新闻也不同,但类似的定义。刘等人[7]相信所谓的电视新闻直播是在现场的新闻事实、新闻图片、声音和前线记者的报道,采访等等到网络电信号传输回立即广播方式。沃克et al。8)指出,随着现代电子技术的传播,电视新闻节目进行实时信息通过新闻工作室或新闻网站,同时向观众传达观点和情感信息。后者定义清楚地定义了新闻直播的个性,突出的沟通方式,沟通的内容、沟通的符号。电视新闻现场拍摄的5个链接,加工、合成、广播、同步和直接和观众接待,并没有相应的时差。
针对传统广播和电视传播的局限性4 K UHD直播电视节目,(et al。9)提出了一个设计方案传输4 K UHD生活电视节目通过使用成熟的4 g网络,这是易于使用和方便。同时,该方案提供了一个设计理念下广播电视5 g + 4 k的人工智能。戴et al。10]提出的4 G传输技术,如高清电视传输系统建设与4 G技术传统的高清电视传播的方式,允许用户随时随地播放高清电视专业和业余用户提供良好的性价比和灵活性的高清视频传输方法;系统采用自适应和卡绑定,负载平衡、和智能天线等关键技术,使系统的性能大为提高。4 g移动流媒体视频采集和编辑系统建设提出Issa et al。11使用移动流媒体服务,指的是PSS技术规范,基于mpeg - 4标准和RTP媒体服务器协议,和具有较高的压缩率,低视频编码技术和高可靠性的传输。与无线通信网络技术的进一步发展,4 g的商业化后,5克(12),或更高的带宽和更快的无线通信技术,我们应该探索传播模式能够更好地反映新闻的及时性,使“直播正常化”成为现实。
3所示。G新闻直播流媒体系统
3.1。总体架构
本文系统的总体框架设计如图1主要由三个核心部分组成,即发送端,服务器,接收端。
发送端的主要工作是收集到的音频和视频传输到服务器通过各种音频和视频采集设备(美国,枪型,球形摄像头,麦克风,等等)通过h和AAC压缩编码。服务器在收到数据,封装了RTP数据包并将其发送给网络传输(12]。摘要服务器系统的设计是基于DSS的基础设施。针对网络拥塞和丢包的问题造成的UDP传输直播系统,基于服务器的反馈拥塞控制方案的设计和实现。最后的结果表明,所使用的方案有重大的作用。接收端首先分析了RTP数据包和重组,然后把她们放到缓冲区解码和播放。
整个DSS服务器参与这个系统的核心结构如图2,主要包含三种类型的元素,即线程、任务队列或加热,和事件上听。
任务类图中包含信号和运行方法。信号的方法(13)将任务添加到任务线程的任务队列,和运行方法负责处理该任务。基于任务类,三种类型的任务定义:起始,调度和事件处理程序。DSS的核心主要包含以下类型的线程:事件信号分离器、具体的事件处理程序,和反应堆。
3.2。音频和视频处理过程
新闻广播系统的核心过程是视频帧数据的处理,相关系统延迟和用户感知。它关注使用原始数据缓冲区,而不是使用不同的数据流量和数据缓冲区的格式,通过微分率的实时监控画面代码,这在一定程度上,减少了系统资源的利用率,这样系统使用硬件配置有一定程度的降低,从而节省3 g生活硬件升级成本从新闻广播系统升级。
最重要的部分的处理视频和音频帧是视频帧的频率数据接收。当接收的视频数据的网络传输模块,首先解析数据来验证数据的有效性,和属性参数的确定并放入相应的视频帧类型变量,等待下一步的处理。上一步中接收到的数据是用来解析视频帧根据解析视频帧参数和解析视频帧,和相应的视频帧参数放入相应的结构或类变量。推动每个视频帧模块需要使用框架,如视频编码模块,视频文件记录模块,SDI输出模块,等,并记录每一帧的使用时间在同一时间。当每一帧块已达到的次数应该被使用,框架内存放入队列等待使用。优化代码转换的比例可以确定系统资源消耗的音频和视频转码。通过优化系统资源占领代码转换(编码和解码),消耗的系统资源可以在一定程度上减少。
3.3。场景分类算法
场景分类模块是由火花调用任务根据输入数据和输出分类结果。它连接到MSAN分类模型在咖啡上实现平台和封装模型调用方法。
当直接提取视频关键帧作为训练数据,输入到AlexNet模型(14培训,87.9%的准确率可以达到参数调整后的测试集。直方图均衡化后,项目数据被输入到AlexNet模型。结果表明,边缘纹理特征从图像数据处理获得更清晰。
在这项研究中,人们发现一个复杂的景观可以表示64年线性正交基本矩阵结构,所以研究人员使用池总统计地图获取相对低维特征数据。卷积和池的CNN可以说是特征映射的输入数据,而完整的连接层完成的统计分类功能从网络中提取(15]。卷积层主要是用来完成卷积操作提取数据特征。卷积运算的本质是滑卷积核的大小从左到右窗口与给定步长自顶向下的复杂的矩阵和获得的结果的矩阵相乘后求和窗口和卷积检查元素。卷积计算如图3。矩阵9×9的复杂的矩阵,和卷积核内核3×3用于缠绕用步长2获得结果4×4的结果。
此外,系统采用乙状结肠函数和褐色双曲线(双曲正切)函数神经网络来模拟大脑神经模型(16]。乙状结肠和双曲正切函数如图4的曲线都是相似的。他们两人可以模拟大脑神经的激活状态模型在某种程度上,但他们也有很大的输出输入值趋于0时负方向。模型中的参数调整的反向传播(BP)算法在整个网络。AlexNet,卷积内核和偏差的大小在网络计算(17]。在网络训练过程中,网络模型将首先被初始化,将随机分配和网络参数,然后输入数据将与这些参数计算,得到实际输出。BP算法逆向调整模型参数根据梯度下降法(GD)策略的实际输出和期望输出之间的误差。
3.4。数据存储设计
5克住录音/播放服务器的数据包括视频和音频文件,配置文件的记录/广播服务器,电视节目列表,信息表相应的多通道媒体服务器和SDI输出注册表。
最重要的5 g的数据记录/直播服务器是音频和视频文件。在这样的文件,磁盘采用预先配置,这充分保证了缺少磁盘空间和磁盘碎片的生成数据时保存。这是因为缺少磁盘空间当数据保存是一个非常严重的失败保存的视频直播。预先分配磁盘空间可以防止这个失败的发生。磁盘碎片的崩溃将导致在高比特率视频和音频帧视频播放和传输,这将严重影响用户体验。
视频和音频文件分配根据电视台的节目类型,然后根据日期的文件夹分类。为了方便用户查找和下载文件,项目研究人员还设计了一个具有相同名称的后缀索引文件的文件夹中对应的视频和音频文件。这个设计用于当用户下载视频的一部分。当用户下载当前的视频和音频文件的一部分,通过读取索引文件,用户的目标时间的位置在主文件可以直接获得并可以开始阅读。众所周知,它需要很长的等待时间找到一个视频在视频文件的时间点。下载通过索引搜索的方式在操作过程中大大减少了用户的等待时间,提高了用户体验。
4所示。系统优化策略
4.1。卡帧自适应策略
在这个项目中,卡的适应性战略框架分为两个步骤:首先,在视频和音频的情况下返回帧,采用累进返回帧,这减少了循环重复的帧的数量在一段时间内。在所有重复帧的具体方法是,越远的框架是框架的断裂点,更多的重复时间,重复*遵循平滑渐变的原则。如果网络条件重复后依然贫穷,所有现有的视频/音频帧渲染和前面的步骤一样。用户的主观感觉很大程度上来自于缓冲帧的循环次数。上述方法可以减少缓冲帧周期的数量在很大程度上,从而提高用户的感受。
在上述方法的基础上,需要传输的视频和音频帧的动态传输比特率。RTSP协议的角色“网络远程控制”为流媒体服务建立和控制的时间同步连续媒体流。3GPP’s RTSP protocol header carries parameters that are used by the client to report to the server during session establishment about the parameters of the currently used wireless link. The sender can set the bitrate and link response according to these parameters.
发送方使用服务器和RTSP作为基本的信息来源描述网络的当前状态和客户端18]。只要客户端发送标准音频/视频服务器验收报告发送方有足够的频率,这种link-rate适应机制可以采用实际应用。服务器接受报告RR的数据结构,如图5,红框显示相关的信息比特包丢失和抖动:分数丢失和interarrival抖动字段。
4.2。系统资源消耗减少的策略
为了实现高清视频,信号指标,和高精度加工,项目决定使用雷德布里奇II项目的董事会为硬解码,这进一步降低了延迟相比,大多数系统使用软解码的解决方案,特别是在缓冲帧是放入董事会的名片。雷德布里奇二世的视频和音频接口采用国家标准的上限,10位SDI视频和24位AES /欧洲广播音频[19]。雷德布里奇二世也向下兼容其他量化标准中所描述的步骤。可以说,雷德布里奇II是专为高清电影公司。
高清的评价。SDI接口特点,抖动是一个关键指标。抖动的大小决定了系统中信号通过能力;太大抖动将导致长距离信号传输误码率增加,这样会降低照片。在国家标准,100 KHz的抖动是小于0.2的用户界面,以及10赫兹的抖动是小于1的UI。雷德布里奇二世的两个指标是0.14和0.16 UI中,分别是当前国际标准的5倍,这降低了比特误码率雷德布里奇二世在传输信号时几乎为零。此外,在高清频道特征。SDI、幅频特性和非线性失真表示程度的衰减和失真信号通过系统。两个指标越小,越好。虽然没有明确要求的国家标准,Y的幅频特性/ PB /公关渠道雷德布里奇二世都是0,和非线性失真小于0.1%,是5∼10倍对应的索引当前常见的国际品牌。 The specific dithering picture degradation and nonlinear distortion schematic diagram are shown in Figure6。
4.3。视频压缩技术
h是由视频压缩编码VCLt2q和网络抽象层NAL两部分。VCL包括VCL编码器和VCL译码器;主要功能是视频数据压缩编码和解码。它包括运动补偿单元熵编码,变换编码,等。NAL VCL提供了一个统一的接口;它与网络无关的视频数据封装的包装使它一个统一的数据格式在网络传输20.- - - - - -24]。
h .视频编码层的编码系统框图如图7。编码器采用混合编码方法的预测和变换。编码器的主要部分包括intraframe预测、帧间预测、变换,量化,解封过滤和熵编码。
为了演示h的良好的编码性能,我们比较它与之前的视频编码标准mpeg - 2, h, mpeg - 4和使用Tempete,这是一个代表测试序列,来验证它。RD曲线生成的四个标准代码如图8。可以看出,在相同的比特率,峰值信噪比(PSNR)的h . 264可以增加了4.5 dB与MPEG相比。2和2.3 dB与h . 263和mpeg - 4。具有相同程度的图像失真,h达到比特率减少60%相比,mpeg - 2.70%, 40% h和mpeg -储蓄比特率4.50%以上。在这四个编码标准h压缩性能相对较高。
灵活宏块安排(FMO)是一个独特的error-resistant h . 264编码技术的基本和可扩展的成绩(25]。FMO分配映射技术在宏块的单元。每个宏块分配给每个片没有扫描顺序,和多个片形成一片组。在图像内的预测机制,只有相邻宏块在同一块组允许限制错误代码在一片,防止其扩散,在正确和宏块解码片用于恢复或隐藏这些错误从而达到antierror代码的效果。FMO模式如图9。
4.4。服务器服务器反馈拥塞控制
拥堵现象通常发生在通信网络环境并发或过度包病例数;在这个时候,如果网络不能满足应用需求,网络的一部分,没有时间来处理这部分将最终导致生活乃至整个网络性能下降的网络。交通拥堵经常发生在现场在很大程度上,影响接收机的质量生活流和拥塞控制;通过一种方式,有效减少网络拥塞在实际的研究中具有十分重要的意义。
由于系统设计摘要使用UDP数据传输,基于服务器反馈拥塞控制机制设计本文是为UDP而设计的。UDP目前拥塞控制机制主要有两种:第一是模仿类型减少AIMD拥塞控制的增加引起的TCP(金额将增加拥堵,他们的产品将会减少交通堵塞)。第二种类型是tcp友好拥塞控制(TFRC)。与速度的变化引起的抖动的AIMD机制,TFRC的稳定机制使得它更适合用于实时广播系统。接收端反馈定期对服务器的数据包,并发送端计算新率根据TCP稳态流公式并将它与当前发送速率和动态调整当前发送速率调整机制。
上述TFRC机制使用下列公式来计算吞吐量(namrata模型):
在公式(1),平均吞吐率;单位是B / S;问最小值在字节数据包的大小;TRTT回环的联系时间往返时间(RTT),单位是年代;TRTO TCP的重传超时时间,在年代;B是包丢失事件率的范围从0到1.0。对接收到的消息的默认数量为每个TCP承认回复是1。
4.5。部署和维护成本的减少
视频和音频采集终端的硬件使用的项目包括手机视频和音频采集的功能,和相应的手机客户端开发的研究和开发人员在软件。手机客户端支持Windows Mobile,苹果手机,安卓,塞班,和其他平台的手机模型;传输码率300 Kbps。和基本功能的手机客户端为所有注册用户开放俱乐部的官方网站,这完全满足广大新闻时间视音频采集配备3 ' 3项目GBox终端(单个);终端可以使用音频线连接到相机的主流接口,得到实时图像,通过单一卡使用3 g无线网络发送3 g生活媒体服务器。终端主要使用MPEG.4压缩格式;最大传输速率可达500 Kbps,它支持双向通话。项目还配备一些其他种类的硬件:3 gsuperbox终端,采用双外卡gbox3000板终端。这些终端可以是由一个平凡的人,专业培训后迅速部署。这个部署方法大大降低部署成本在早期阶段,实现新闻事件收集的个人作战计划。
5。系统性能测试
5.1。CPU占用测试
实时系统的测量性能指标主要反映在系统中并发处理场景。因为我的CPU占用率测试结果,分别。对于单个用户和20个用户1使用数据9每5分钟,总共20次9是必需的。最后的CPU占用率为1%∼3%条件下6∼9% CPU利用率的320用户,如图10。结果表明,系统服务器的CPU利用率密切相关的用户数量。当只有一个用户,系统服务器的CPU利用率约为1.5%。当你有20个用户,入住率是7%左右。CPU占用率并不直接与用户的数量成正比,和增加一定数量的用户相对较小。因此,CPU的系统可以实现有效配置满足多个用户同时在线。
5.2。影响测试基于服务器的拥塞控制的反馈
网络拥塞主要体现在视频延迟和图像质量。基于网络使用高峰时期,当有20个并发用户使用反馈控制方案,延迟测试方法之前和之后的每一个测试o。与此同时,将数据包发送到记录系统时间T1,并放入数据包的传输。我们在接收端接收数据包,提取时间戳,然后获取当前系统时间T2再次获得准确的延迟(T2-T1)。表1总结的结果有效性测试基于服务器反馈拥塞控制。根据表1,当拥塞控制方案本文不采用,延迟时间大约是2 s,帧跳跃和马赛克现象就会出现。然而,延迟时间大约是100 ms采用拥塞控制方案后,画面比较清晰、光滑,基本上没有帧丢失和模糊现象。根据UDP方式,本文提出了基于服务器反馈拥塞控制机制来达到预期的效果。实时直播更好拖延并发处理;小3系统已得到改进,图像质量是相对清晰、光滑,减少网络拥堵,减少数据包丢失,可以满足音频和视频广播的需求实时性能和图像质量。
5.3。图像处理测试
为了找出系统图像处理的性能,LUPA4000图像传感器的技术指标,如缺陷像素、光学响应的不均匀性,和信噪比进行了测试。
缺陷像素图像传感器的检测进行了24°C条件下的环境温度和20 ms积分时间。测试结果如表所示2。缺陷像素的数量是17371,占缺陷像素的总数的0.41%,其中的多数缺陷像素响应overbrightness在黑暗的背景。
标准的均方根偏差方法被用来测试光学响应的不均匀性。根据公式(2),光学响应的不均匀性PRNU CMOS图像传感器的计算。 在哪里设备的平均输出信号;n是感光表面像素的数量;和是输出信号的像素。根据上述方法,当环境温度是24°C和设备在half-saturation的状态,不均匀的光响应的LUPA4000图像传感器测试是2.09%。
改变曝光的图像传感器和测试不同的曝光下的信噪比。设置时LUPA4000饱和的输出信号作为网络连线,并测试LUPA4000图像传感器,其输出信号的信噪比网络连线值是10%,30%的网络连线,50%的网络连线,70%的网络连线,90%的网络连线,等测试结果如图11。
不同积分时间的图像(图像信号意味着覆盖10%的网络连线∼90%的网络连线)均匀的照明下,黑暗背景扣除,缺陷像素置换、非均匀校正,分别和不同处理组合进行了研究。信噪比改善在不同处理方法是显示在图4。基于上述分析,结合使用的三种方法和非均匀校正的处理方法+缺陷像素替换可以达到最好的处理效果。由于黑暗背景减法不同积分时间和温度的变化,需要收集背景将大大增加工作量,和实际操作应用程序是不容易的,所以考虑到工程实践,包括背景减法的组合方法不推荐;神经元来取代非均匀校正+方法的缺陷是最好的选择。均匀的照明下,非均匀校正+缺陷像素替换使用。
成像的图像处理方法,成像效果处理前后的比较图所示12。从图可以看出13通过图像处理,白噪声和边缘点的噪音消除原始图像,图像平滑和均匀,图像的灰度值分布更加集中。
6。结论
随着技术的不断发展,高清电视节目已经成为人们生活不可或缺的一部分。与传统的流媒体服务相比,本文构建5 g新闻直播系统基于国际先进的集成动态智能编码技术,更多的绑定技术,稳定可靠的4 K高清直播视频图像,实现了低成本、高灵活性,简单的可操作性,简单的网络,高抗干扰、和高稳定性,可以实现在任何时间和任何地方新闻广播。同时,系统不需要任何昂贵的传播工具,卫星链接,专业现场技术人员支持,只需要现场的记者和摄影人员完成远程播放效果,所以电视台的节目生产成本大大降低,而且人员输入的成本降低。同时,5 g传输已经出现,5 g的背包是处于开发阶段,4 K + 5 g直播已经意识到,和5 g网络虚拟现实项目生产和广播业务场景逐渐实现。进一步有机结合的4 K, 5 g, AI,和其他技术与广播和电视业务将实现整个广播和电视的创新业务。希望本文的研究设计提供一个参考未来UHD电视台的直播。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。