基于海思Hi3521A芯片H264编解码视频传输

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随着物联网时代的到来,一些领域(如导弹飞行视频监控领域)对视频低延时、低带宽传输提出越来越高的要求。市面上相关的视频实时传输系统时延在200ms-500ms不等,且存在因传输带宽大而丢帧严重的情况。不能很好满足实时性要求严格的传输领域。在这样的需求背景下,本课题便提出了对实时视频进行低延时、低带宽传输的研究。另外,在网络环境较差的低带宽情况下,需要控制较低压缩码率来适应严重受限的网络传输能力。目前视频监控系统平台越来越小型化,要求对视频图像的编码、传输以及解码系统实现低功耗、小型化。基于以上现状,本课题基于H.264算法,展开了基于海思Hi3521A芯片H.264编解码视频传输的深入研究。为了以上系统平台,本文选择了Hi3521A作为H.264 Codec核心芯片,完成了系统硬件设计、系统嵌入式编解码软件设计以及相关上位机设计。实现了基于H.264编解码低延时、低带宽的720p30分辨率视频传输系统。在视频监控传输工程中,为了解决对高清视频低时延编解码的实时传输,经过对H.264的深入了解和研究后,提出了一种编码优化算法。该算法有效降低了系统对视频采集、图像压缩、传输和解码过程中的码率大小,有效控制了整个系统传输时延,使整个系统传输时延控制在100ms左右。同时为了降低视频传输带宽,提高视频传输质量和实时效率,本文采用了RTSP和UDP网络协议传输,并采用了FEC算法和双链路负载均衡策略来降低丢包误码率。该系统涉及的主要工作有:查阅视频编解码传输原理相关资料、降低时延和丢包误码率优化算法研究、降低带宽系统优化研究、SoC芯片选型、系统硬件设计、系统嵌入式编解码程序设计、相关上位机软件设计以及软硬件联调。其中系统硬件设计部分以Hi3521A为核心,搭载外围设备(如摄像头、显示器、DDR3、以太网卡等)来设计完成。编解码程序是在PC机(Ubuntu系统)上开发和编译完成并运行在硬件开发板上的嵌入式程序。两个上位机软件的设计基于C++语言和GUI开发程序Qt,运行与PC机上,实现带宽调试以及丢帧误码率的统计。经过软硬联调后,系统能满足低延时、低带宽传输指标(时延低于120ms,1200-1500码率下带宽不超过200KB/s)要求。并且带宽调试上位机软件能实现不同码率值下系统带宽的调试。丢帧误码率统计上位机软件能实现丢帧和误码率的实时统计以及通过视频播放的质量来验证相关丢帧误码率统计的正确性。
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