袁健，江以玲

上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，上海 200093

FSM S無(wú)線流媒體傳輸模型

袁健，江以玲

上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，上海 200093

無(wú)線流媒體傳輸技術(shù)可以滿足用戶利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)在線視頻播放，但較惡劣的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境使在線流媒體，特別對(duì)于需實(shí)況轉(zhuǎn)播的流媒體系統(tǒng)，視頻畫面可能出現(xiàn)延遲、抖動(dòng)和失真等問(wèn)題，這在很大程度上影響了用戶觀看視頻的直觀感受。為了降低無(wú)線流媒體傳輸技術(shù)對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的要求，提高無(wú)線視頻傳輸?shù)腝oS（Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量），在國(guó)外視頻分幀傳輸?shù)乃枷肷?，提出一種FSMS（Frame Splitting Multichannel Streaming，分幀多信道傳輸）無(wú)線流媒體傳輸模型，并且基于該模型在Android移動(dòng)平臺(tái)上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一整套無(wú)線流媒體傳輸系統(tǒng)。系統(tǒng)測(cè)試表明，即使在大量幀丟失的較惡劣網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，運(yùn)用此模型可以顯著提高無(wú)線流媒體視頻播放的流暢性。

無(wú)線流媒體；Android；視頻分幀；多信道；實(shí)況轉(zhuǎn)播

1 引言

隨著計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)技術(shù)和寬帶網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，人們的生活，娛樂(lè)，學(xué)習(xí)等方式也發(fā)生了很大的改變，大量圖像，音樂(lè)和視頻等媒體數(shù)據(jù)開(kāi)始不斷地涌現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上[1]。為了能夠更加有效地提供視頻媒體服務(wù)，出現(xiàn)了流媒體技術(shù)[2]。流媒體技術(shù)不同于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)媒體下載模式，是利用緩存部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行播放，使用戶可以邊下載邊觀看，已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸?shù)闹髁骷夹g(shù)[3]。近年來(lái)，隨著智能手機(jī)的普及，人們希望能借助手機(jī)或其他PDA方便地實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量無(wú)線視頻的傳輸，完成如視頻通話、遠(yuǎn)程教學(xué)、視頻文件播放等應(yīng)用[4]。無(wú)線傳輸與有線傳輸相比，其傳輸質(zhì)量更易受外界諸多因素的影響，因此直接將有線流媒體傳輸技術(shù)移植到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中效果并不理想。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，特別是較惡劣的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境無(wú)法保證流媒體在帶寬，時(shí)延，抖動(dòng)和丟包等方面的需求[1]，再加上無(wú)線信道具有時(shí)變性，帶寬低，受周圍環(huán)境因素影響較大等劣勢(shì)，流媒體視頻的畫面質(zhì)量可能會(huì)出現(xiàn)畫面延遲，抖動(dòng)，播放不流暢等問(wèn)題，這在很大程度上影響了用戶觀看視頻的直觀感受。特別對(duì)于需實(shí)況點(diǎn)播和轉(zhuǎn)播的流媒體傳輸系統(tǒng)，如現(xiàn)場(chǎng)新聞的實(shí)時(shí)聯(lián)播，體育比賽的實(shí)況轉(zhuǎn)播等，在客戶端發(fā)送視頻播放請(qǐng)求后，為了轉(zhuǎn)播時(shí)間不滯后，服務(wù)器一般不先對(duì)視頻進(jìn)行預(yù)處理，而是邊處理邊傳輸。這類流媒體傳輸更加需要快速，流暢播放等特點(diǎn)。為了降低無(wú)線流媒體傳輸技術(shù)對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的要求，提高無(wú)線視頻傳輸?shù)腝oS（Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量），滿足更多用戶對(duì)無(wú)線視頻的需要，研究能適應(yīng)較惡劣無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的流媒體傳輸技術(shù)具有重要意義。

提高無(wú)線視頻傳輸?shù)腝oS涉及到了視頻編解碼，無(wú)線通信，優(yōu)化理論，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等許多該研究領(lǐng)域的核心技術(shù)[5]。目前國(guó)內(nèi)外還未有一種一致公認(rèn)的成熟的高質(zhì)量的無(wú)線流媒體傳輸模型和對(duì)應(yīng)的無(wú)線流媒體傳輸系統(tǒng)，本文基于2010年Hussein等人提出的視頻分幀傳輸思想[6]，提出了一種FSMS無(wú)線流媒體傳輸模型，并基于此模型在Android移動(dòng)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了一整套無(wú)線流媒體傳輸系統(tǒng)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)視頻播放質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，驗(yàn)證了即使在大量丟幀的較惡劣網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，此無(wú)線流媒體傳輸機(jī)制依然可以保證視頻畫面較流暢的播放，經(jīng)測(cè)試表明系統(tǒng)性能也良好。

2 FSM S無(wú)線流媒體傳輸模型

2.1 視頻分幀傳輸思想

國(guó)內(nèi)關(guān)于無(wú)線流媒體QoS的研究大多關(guān)注如何從網(wǎng)絡(luò)，傳輸協(xié)議等方面進(jìn)行改善。比如自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬，無(wú)線流媒體傳輸中TCP協(xié)議的使用，可伸縮編解碼技術(shù)等。而Hussein等人提出的視頻分幀傳輸?shù)乃枷隱6]則從視頻數(shù)據(jù)的處理出發(fā)提高傳輸質(zhì)量，該思想可與前述的各方法疊加使用，同時(shí)從不同的角度共同提高無(wú)線流媒體傳輸?shù)腝oS。其基本思想如下：

在服務(wù)器端將要傳輸?shù)囊曨l分為連續(xù)的視頻幀，然后將每一幀都基于像素分割的方法拆分為兩個(gè)子幀，標(biāo)注為奇偶子幀，兩子幀的總像素值等于原視頻幀的像素值，子幀各通過(guò)一個(gè)無(wú)線信道進(jìn)行傳輸；采用TIRS（Time Interleaving Robust Stream ing，時(shí)間交叉魯棒傳輸）算法來(lái)對(duì)奇偶子幀進(jìn)行重新排序；在傳輸過(guò)程中，如果由于各種原因出現(xiàn)丟幀的情況，則對(duì)丟失的幀進(jìn)行重構(gòu)，以解決相鄰奇子幀或偶子幀的丟失問(wèn)題，從而改善視頻畫質(zhì)。這種方法基于很多數(shù)學(xué)理論，所以算法實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜，并增加了傳輸?shù)娜哂鄶?shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明運(yùn)用此算法，在傳輸過(guò)程中會(huì)間接增加傳輸?shù)囊曨l幀數(shù)據(jù)，最大值可達(dá)9%的遞增[6]，所以運(yùn)用此模型，雖然可以保證視頻的流暢播放，但是直接增加了無(wú)線信道的負(fù)荷，并不適合大范圍運(yùn)用到無(wú)線流媒體實(shí)際應(yīng)用中，實(shí)用價(jià)值不高。

本文基于該思想，加入了新的視頻編解碼以及發(fā)送延遲等技術(shù)，提出并設(shè)計(jì)一種FSMS無(wú)線流媒體傳輸模型，將原視頻幀拆分為4個(gè)子幀分別通過(guò)4個(gè)無(wú)線信道進(jìn)行UDP傳輸，并在Android移動(dòng)客戶端上進(jìn)行實(shí)現(xiàn)并測(cè)試。

2.2 FSM S無(wú)線流媒體傳輸模型介紹

FSMS無(wú)線流媒體傳輸模型是采用視頻分幀多信道傳輸技術(shù)的無(wú)線流媒體傳輸模型，該模型如圖1所示，其傳輸原理和普通流媒體傳輸系統(tǒng)有很大的不同。

圖1 FSMS無(wú)線流媒體傳輸模型圖

FSMS傳輸模型的具體原理為：

在服務(wù)器端，當(dāng)接收到來(lái)自客戶端的視頻播放請(qǐng)求后，首先把需要播放的視頻分成連續(xù)的視頻幀，再利用像素分割的方法將每個(gè)視頻幀拆分成4個(gè)子幀，每個(gè)子幀只擁有原幀1/4的像素，所以傳輸?shù)淖訋曨l總數(shù)據(jù)量與原視頻幀總數(shù)據(jù)量相同，未增加傳輸負(fù)荷。每個(gè)視頻子幀通過(guò)累積分幀之后形成了自己獨(dú)立的子幀流序列，再分別運(yùn)用編碼技術(shù)壓縮傳輸視頻數(shù)據(jù)量。為了降低同一傳輸信道中相同視頻幀中子幀的丟失和損壞對(duì)畫質(zhì)和播放流暢度的影響，每個(gè)子幀流序列分別延遲0，f，2f，3f（單位：s），經(jīng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸至目的客戶端。

客戶端通過(guò)相對(duì)應(yīng)的緩存延遲方法使4個(gè)子幀流序列按照原始幀序列進(jìn)行排序。排序完畢后，CFS（Check Frame Sequence）機(jī)制將按照序號(hào)檢驗(yàn)在傳輸過(guò)程中是否有丟幀的情況發(fā)生，若無(wú)丟幀則直接組合成播放視頻原幀，若有丟幀發(fā)生，丟幀重構(gòu)算法將被用于對(duì)原始視頻子幀進(jìn)行恢復(fù)和替代。恢復(fù)完成后，所有的子幀再重新組合為原始視頻幀并在移動(dòng)客戶端播放。

視頻原幀的子幀分割數(shù)量可以為2的n次方，比如2，4，8，16等。如果選擇分割為兩個(gè)子幀，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可證明，信道帶寬利用率不高，丟幀重構(gòu)后的視頻播放的流暢性提高效果不明顯（除非在傳輸過(guò)程中采用文獻(xiàn)[6]中的TIRS算法來(lái)傳輸幀數(shù)據(jù)）。若選取較大值，如8或16，雖然在子幀丟失的情況下，對(duì)保證原視頻的播放流暢性的效果較好，但是在傳輸過(guò)程中由于需要通過(guò)8或16個(gè)無(wú)線信道進(jìn)行傳輸，對(duì)于采用多線程來(lái)實(shí)現(xiàn)信道開(kāi)辟和調(diào)度的服務(wù)器和移動(dòng)客戶端而言，線程越多，服務(wù)器和客戶端的負(fù)擔(dān)也就越大，配置要求也越高。綜合各種因素，模型選取將原幀分割為4個(gè)子幀，測(cè)試實(shí)驗(yàn)也證明未采用TIRS算法的FSMS傳輸模型，由于采用了四信道延遲傳輸和無(wú)冗余數(shù)據(jù)傳輸，傳輸效率高，傳輸效果好。

CFS機(jī)制是用特定的算法來(lái)檢驗(yàn)傳輸過(guò)程中的丟幀情況，丟幀重構(gòu)算法則是丟失的幀重新構(gòu)造。當(dāng)4個(gè)子幀流序列中，有1個(gè)或者2個(gè)子幀流序列中有子幀丟失，那么用移位算法計(jì)算得到的相鄰子幀像素值來(lái)替代丟失子幀的像素值，并且將計(jì)算得到的值和原序列像素值一并進(jìn)行重組；當(dāng)有3個(gè)子幀流序列中有子幀丟失，那么直接復(fù)制存在的那個(gè)子幀像素值來(lái)代替丟失的3個(gè)像素值，再將它們一并重組。在這種情形下，視頻的質(zhì)量會(huì)受到很大的影響，但是播放流暢度還是可以保證；如果4個(gè)子幀流序列中都有子幀丟失，那么丟幀重構(gòu)算法將不起任何作用，丟失的子幀將不能被重新構(gòu)造，視頻播放時(shí)可能會(huì)有失真發(fā)生。

3 FSM S模型的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

基于FSMS模型的一個(gè)無(wú)線流媒體傳輸系統(tǒng)被設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)選用Eclipse和Android SDK搭建開(kāi)發(fā)環(huán)境，客戶端選用了Android平臺(tái)，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為Java。

該無(wú)線流媒體傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括：視頻分幀及幀分子幀，多信道傳輸，H.264編解碼，幀序列檢驗(yàn)和丟幀重構(gòu)等技術(shù)。該系統(tǒng)的總體技術(shù)流程如圖2所示。

3.1 視頻分幀和原幀分子幀

開(kāi)源Xuggler類庫(kù)提供了利用Java解壓縮，修改和重新壓縮任何媒體或者流文件的功能。本系統(tǒng)選用Xuggler包來(lái)實(shí)現(xiàn)視頻分幀功能。引用該類庫(kù)中的相關(guān)方法可實(shí)現(xiàn)將原視頻流分割成連續(xù)的視頻幀。原幀分子幀指每一個(gè)視頻幀基于像素分割法被分成4個(gè)子幀，如圖3所示，首先將整個(gè)視頻原幀上的所有像素點(diǎn)先劃分為一個(gè)個(gè)4×4的像素矩陣，然后再將每一個(gè)像素矩陣分割為4個(gè)子像素矩陣，每個(gè)子像素矩陣相當(dāng)于各取原矩陣1/4的像素點(diǎn)，其余為空（空則不被傳輸），再分別組成各自對(duì)應(yīng)的子幀，按照這樣的劃分和分割方法，每一個(gè)子幀將都擁有原視頻幀1/4的像素值。系統(tǒng)利用BufferesImage和ImageIO包中的內(nèi)置方法實(shí)現(xiàn)分幀。

圖2 無(wú)線流媒體傳輸系統(tǒng)技術(shù)流程示意圖

圖3 幀分子幀示意圖

3.2 多信道傳輸

多信道傳輸模塊是此系統(tǒng)中最重要的模塊，采用Java NIO中的Channel對(duì)象和多線程技術(shù)相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，本系統(tǒng)選用UDP協(xié)議作為傳輸層協(xié)議。程序里Server類中的datagram channels（數(shù)據(jù)報(bào)通道）被設(shè)置成不阻塞且監(jiān)聽(tīng)注冊(cè)，當(dāng)有來(lái)自客戶端的連接請(qǐng)求后，客戶端的socket地址將會(huì)首先被添加到線程池中。W riter類用來(lái)處理流媒體數(shù)據(jù)的多信道傳輸，線程池中的某個(gè)線程被喚醒后，通過(guò)識(shí)別客戶端socket地址，開(kāi)辟新的通道channels來(lái)傳輸流媒體數(shù)據(jù)。4個(gè)子視頻幀序列通過(guò)4個(gè)無(wú)線信道進(jìn)行傳輸，每個(gè)無(wú)線信道由一個(gè)線程操作，多線程使用的好處在于線程之間共用內(nèi)存，相互間的切換速度快[7-8]，提高了執(zhí)行效率，改善了移動(dòng)客戶端CPU處理能力遠(yuǎn)不及PC機(jī)的缺點(diǎn)。只需指定某個(gè)線程的睡眠時(shí)間即可實(shí)現(xiàn)各信道的傳輸延遲。

多信道傳輸?shù)牟糠株P(guān)鍵代碼如下：

3.3 H.264數(shù)據(jù)編解碼

為了減少系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)量和保證視頻的清晰度和流暢性，系統(tǒng)采用H.264標(biāo)準(zhǔn)對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行編解碼。H.264是國(guó)際組織新制定的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，具有高壓縮比，碼率低，圖像質(zhì)量高，容錯(cuò)性強(qiáng)，應(yīng)用廣泛等諸多優(yōu)點(diǎn)。

系統(tǒng)選用的Android平臺(tái)目前不支持使用H.264標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編解碼（H264格式的視頻也只支持解碼，不支持編碼）[9]。為了實(shí)現(xiàn)H.264標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各種不同格式的音視頻數(shù)據(jù)編解碼，系統(tǒng)使用了Java的JNI技術(shù)，由Android NDK對(duì)C++編寫的函數(shù)進(jìn)行編譯生成庫(kù)文件后，Java工程項(xiàng)目程序即可調(diào)用完成數(shù)據(jù)的編解碼。

3.4 視頻幀序列檢驗(yàn)和丟幀重構(gòu)

在Android客戶端，當(dāng)接收到來(lái)自服務(wù)器端傳輸來(lái)的子幀流序列后，同樣的數(shù)據(jù)報(bào)通道（datagram channel）被打開(kāi)并開(kāi)始接收相應(yīng)的子幀流序列。

子幀流序列按照序號(hào)組合在一起后，如果CFS機(jī)制檢查出在傳輸過(guò)程中有丟幀的情況發(fā)生，則M pi類中的相應(yīng)方法就會(huì)采用特定的算法對(duì)丟失的幀進(jìn)行重新構(gòu)造。最簡(jiǎn)單的算法是采用取相鄰子幀像素平均值的方法來(lái)進(jìn)行丟幀重構(gòu)，但由于邏輯移位指令的執(zhí)行時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于乘除指令，因此系統(tǒng)用邏輯移位運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)以大大縮短指令運(yùn)行時(shí)間。對(duì)丟失子幀相鄰幀的像素值（或RGB值）進(jìn)行移位計(jì)算后，用結(jié)果值代替丟失子幀的像素值。丟失的子幀重構(gòu)后，recreate（）方法讀取所有子幀的像素值，重新組合成視頻原幀播放。M pi類中關(guān)鍵代碼如下：

4 系統(tǒng)的功能和性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)分析

4.1 系統(tǒng)功能測(cè)試

程序在Eclipse編譯環(huán)境中編譯成功后，將其移植到安裝Android操作系統(tǒng)的智能手機(jī)中，利用W i-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)器，測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了此無(wú)線流媒體系統(tǒng)在功能上滿足最基本的視頻傳輸需求，服務(wù)器端發(fā)送的視頻可以在Android客戶端流暢地播放。

4.2 系統(tǒng)性能測(cè)試

為了驗(yàn)證運(yùn)用FSMS模型的無(wú)線流媒體傳輸系統(tǒng)播放視頻的流暢度，本文對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了3個(gè)不同的性能測(cè)試。

實(shí)驗(yàn)1丟幀視頻的流暢度與畫質(zhì)模擬測(cè)試

測(cè)試一段長(zhǎng)約1 m in的簡(jiǎn)短MP4格式的視頻，分辨率為標(biāo)準(zhǔn)176×144像素值，發(fā)送幀率為30 frame/s，幀總數(shù)為1 800 frame，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11，無(wú)線信道帶寬約為240 kb/s。通過(guò)發(fā)送不同質(zhì)量的視頻來(lái)模擬較惡劣的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，分別對(duì)四種不同的情況進(jìn)行了視頻播放測(cè)試：原幀（不丟失）播放，原幀分別丟失1、2、3個(gè)子幀播放，效果如圖4所示（為便于查看效果，選用一簡(jiǎn)單畫面，不采用手機(jī)截圖），圖4中（b）～（d）分別表示丟失1、2、3個(gè)子幀后接收到的視頻畫面效果（此情況是每一個(gè)視頻幀都丟失1，2，3個(gè)子幀）。

圖4 丟幀測(cè)試效果圖

從圖4可以看出，丟幀后視頻圖像與原圖像相比清晰度下降，但仍可分辨出圖像輪廓。經(jīng)測(cè)試丟幀后的視頻依然可以流暢播放，只是對(duì)視頻的畫面質(zhì)量產(chǎn)生影響，丟幀數(shù)量越多，則視頻質(zhì)量越差。

實(shí)驗(yàn)2 FSMS無(wú)線流媒體傳輸系統(tǒng)與普通流媒體傳輸系統(tǒng)的流暢度對(duì)比測(cè)試

為了測(cè)試在信號(hào)不強(qiáng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，F(xiàn)SMS無(wú)線流媒體傳輸系統(tǒng)與普通流媒體傳輸系統(tǒng)的流暢性的不同表現(xiàn)，使用和實(shí)驗(yàn)1相同的測(cè)試環(huán)境，測(cè)試視頻選取30段不同質(zhì)量，相同制式（MP4格式，分辨率為標(biāo)準(zhǔn)176×144）的簡(jiǎn)短視頻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，每段視頻播放時(shí)間在3～5 m in之間，總共播放時(shí)間約為139 m in。在同一臺(tái)服務(wù)器上部署兩個(gè)傳輸系統(tǒng)，先使用手機(jī)自帶的普通流媒體播放器播放這些視頻，調(diào)整手機(jī)位置尋找視頻出現(xiàn)斷續(xù)播放的位置，記錄失真的次數(shù)并記錄。再使用同一手機(jī)在同一地點(diǎn)用采取FSMS模型的播放器播放同樣這些視頻并記錄，表1為測(cè)試的情況記錄。由表1數(shù)據(jù)可以明顯看出，F(xiàn)SMS系統(tǒng)在很大程度上減少了在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中，因嚴(yán)重丟幀造成視頻失真的發(fā)生次數(shù)。

表1 不同系統(tǒng)播放質(zhì)量對(duì)比表

實(shí)驗(yàn)3不同系統(tǒng)視頻流暢度客觀及主觀測(cè)試

客觀測(cè)試：本文在相同的無(wú)線信道狀態(tài)下（信道誤比特率為10-3），對(duì)實(shí)驗(yàn)2所采用的30段簡(jiǎn)短視頻中，隨即抽取5段視頻的各前300幀進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境也和實(shí)驗(yàn)1相同（帶寬240 kb/s，幀率30 frame/s）。同樣采用普通流媒體系統(tǒng)和FSMS系統(tǒng)分別傳輸這5段視頻幀序列來(lái)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比值選用PSNR值（峰值信噪比），它是一種評(píng)價(jià)圖像的客觀標(biāo)準(zhǔn)，單位為dB，PSNR值越大，就代表失真越少[8]。表2列出了各視頻幀序列在相同信道狀況下兩種傳輸系統(tǒng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

表2 兩種傳輸系統(tǒng)對(duì)不同幀序列在相同信道狀況下的對(duì)比測(cè)試結(jié)果

從表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，與普通流媒體系統(tǒng)相比，F(xiàn)SMS模型系統(tǒng)能獲得平均2～3 dB左右的質(zhì)量增益，表明在客戶端能獲得更高的視頻重建質(zhì)量。

主觀測(cè)試：為了進(jìn)一步驗(yàn)證模型對(duì)于流媒體播放流暢度的改善性，本文還進(jìn)行了一項(xiàng)主觀實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)試不同人員對(duì)視頻播放流暢度的感受。該實(shí)驗(yàn)采用了一種通用且有效的測(cè)試方式——MOS（M ean Opinion Score，主觀意見(jiàn)得分）。MOS是國(guó)外廣泛使用的一種主觀評(píng)定方法之一[9]。

對(duì)于無(wú)線流媒體傳輸系統(tǒng)，MOS的1～5級(jí)具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

本次測(cè)試邀請(qǐng)了16位學(xué)生為無(wú)線流媒體系統(tǒng)進(jìn)行MOS打分，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。實(shí)驗(yàn)環(huán)境如下：同實(shí)驗(yàn)1，將事先處理過(guò)的丟幀視頻在校園無(wú)線WLAN網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器分別運(yùn)用普通流媒體系統(tǒng)和FSMS流媒體系統(tǒng)上播放，各位同學(xué)按照表2定義打分。MOS主觀感受評(píng)定結(jié)果如圖5所示。

表3 MOS質(zhì)量評(píng)價(jià)等級(jí)表

圖5 MOS等級(jí)評(píng)分結(jié)果圖

從圖5可以看到，采用FSMS模型的流媒體傳輸技術(shù)明顯比普通流媒體技術(shù)獲得了更高的MOS等級(jí)評(píng)分值，范圍約在3.9～4.5之間，而普通流媒體技術(shù)在帶寬不高的WLAN網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下明顯播放直觀感受較差，MOS值在1.6～2.9之間。這表明運(yùn)用FSMS模型，即使在較為惡劣的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，也可以顯著提高視頻流媒體播放的流暢性。

5 結(jié)束語(yǔ)

為了提高較惡劣無(wú)線環(huán)境下視頻播放的流暢性，本文提出了一種FSMS模型，并運(yùn)用該模型結(jié)合現(xiàn)代智能手機(jī)新平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)通信的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于Android平臺(tái)和多信道技術(shù)的無(wú)線流媒體傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)可運(yùn)行在較惡劣的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，特別適合于實(shí)時(shí)編碼傳輸?shù)膶?shí)況轉(zhuǎn)播流媒體系統(tǒng)。系統(tǒng)測(cè)試表明此模型很大程度上改善了流媒體視頻播放的流暢度，但對(duì)于帶寬很低的（如帶寬20～40 kB）無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，視頻也會(huì)出現(xiàn)不流暢播放的現(xiàn)象。因此下一步的工作是結(jié)合國(guó)內(nèi)提高無(wú)線流媒體QoS的新技術(shù)，如自適應(yīng)帶寬，雙TCP傳輸?shù)?，研究在更惡劣網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，提高實(shí)時(shí)無(wú)線流媒體網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牧鲿扯群唾|(zhì)量。

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YUAN Jian,JIANG Yiling

School of Optical-Electrical and Computer Engineering,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093,China

Wireless streaming media transmission technology can meet the needs of online video playback over wireless network. But some problems of video picture quality such as delay, jitter and distortion may occur in the poor wireless network environment especially for lively broadcasted streaming media system, which influences the intuitive feeling of video watching to a large extent. In order to reduce the requirements of wireless streaming media transmission technology to wireless network and improve the QoS（Quality of Service）of wireless video transmission, this paper presents a FSMS model（Frame Splitting Multichannel Streaming）for wireless streaming media transmission which is based on the theories of video frame splitting transmission abroad. And a whole wireless streaming media transmission system based on this model is designed and implemented successfully on Android platform. System tests demonstrate that this model significantly improves the smoothness of the video played on mobile devices in the presence of great frame losses over unreliable wireless network.

wireless streaming media;Android;video frame splitting;multichannel;live broadcast

A

TP393

10.3778/j.issn.1002-8331.1208-0404

YUAN Jian,JIANG Yiling.FSMS wireless streaming media transmission model.Computer Engineering and Applications,2014,50（16）：113-117.

袁?。?971—），女，博士研究生，副教授，主要研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，Web數(shù)據(jù)挖掘，智能優(yōu)化；江以玲（1988—），男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)挖掘，信息檢索。E-mail：yuanjianwq@163.com

2012-08-31

2012-10-30

1002-8331（2014）16-0113-05