匯流串流技術：基礎暨實務

　　近年來由於數位匯流技術的推波助瀾之下，行動影音、廣播影音與數據影音標準及技術，不斷的推陳出新，也帶動智慧型電視、平板電腦及行動終端產品的影音服務整合趨勢，影音串流應用更趨成熟，透過各種影音平台與應用軟體整合，引領了跨界服務的應用思維，更驅動全新的商業服務模式與生活型態的改變。諸多先進國家將形塑數位匯流服務產業價值鏈，視為刺激經濟成長、增強國際競爭力及創造就業機會之良方。

　　《匯流串流技術基礎實務》一書，正是基於匯流串流技術變遷及市場環境脈動，涵蓋當前國際有關匯流影音技術、視訊串流伺服器、視訊網路協定應用及高階視訊編碼技術的説明，並列舉實作案例的模擬與探討，透過實務案例練習與基礎理論介紹，深入淺出的解釋，適時啟迪初學者對匯流影音技術及服務認知之具體展現。
 

作者簡介

童曉儒

　　學歷：美國明尼蘇達大學電腦科學博士
　　現職：屏東科技大學資訊管理系教授

余遠澤

　　學歷：國立成功大學資訊工程研究所博士
　　現職：高雄師範大學軟體工程學系
 

第一章  視訊編碼操作與品質測量

1-1 視訊編碼與技術

本章節主要探討視訊編碼的技術與應用。現今視訊編碼快速發展的主要因為是視訊內容儲存起來需要很大的儲存空間，且網路的傳輸能力和電腦儲存空間有限。而視訊編碼的原理是由於視訊是由連續畫面所構成，畫面彼此之間的相似度高，視訊壓縮（編碼）藉由移除視訊中的冗餘（redundancy）以減少資料量。視訊編碼技術有許多種類，而目前常見的編碼技術以H.261、H.263、MPEG-1、MPEG-2、H.264/AVC、H.264/SVC 為主，而本章節實驗主要針對H.264/AVC 及H.264/SVC 作探討。

1-1-1 簡介

H.264/AVC 雖然對於編碼效率與網路之間的適應性已經有所提升，但是對於影像串流的服務尚無法提供完整的適應性，尤其是在易受制於Mobile host（MH）移動行為與所處環境而造成高位元錯誤率（Bit error rate）及封包遺失率（Packet loss rate）的無線網路環境。因此，ITU-T VCEG與ISO MPEG 兩大組織共同組成聯合視訊小組，基於H.264/AVC 的編碼架構，額外延伸新的編碼技術-Scalable video coding（SVC），重新定義影像畫面的組成，其中又將影像品質調適又細分為Spatial scalability、Temporal scalability 和Quality（SNR）scalability 這三種可調方式。在此編碼技術中，影像是由層級式架構所組成，此架構中包含一個影像基本層（Base layer）與一個或多個影像增益層（Enhancement layer）。Base layer 只提供基本品質的影像畫面的資料，而Enhancement layer 則是提供增加Base layer 畫面品質的資料。雖然Base layer 只提供基本品質的畫面，但由於在解碼Enhancement layer 的資料時必須先參考Base layer 的資訊，所以對於整個視訊串流服務來說，Base layer 是最重要的部分。

對於H.264/SVC 的Encoder/Decoder，以Joint scalable video model （JSVM）最廣為使用，JSVM 是根據H.264/SVC 視訊編碼所開發的參考軟體，可以從編碼完的SVC 視訊格式中，利用各種可調視訊編碼，包括Spatial scalability、Temporal scalability 和Quality（SNR）scalability，提取不同的Bit stream layers 得到相對應視訊品質的影像。因此，實驗的背景動機為期望同學能瞭解JSVM 實際編碼的流程，以及能學習到如何透過JSVM 編碼出指定的Layer，並測量其視訊品質。

1-1-2 視訊編碼技術回顧

H.261 編碼技術