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一、網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的差異
在傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過程中,要借助路由器進行數(shù)據(jù)傳遞,根據(jù)數(shù)據(jù)的目標(biāo)地址,路由器將數(shù)據(jù)包向各個鏈路發(fā)送。由于沒有統(tǒng)一的安排和協(xié)調(diào),在同一鏈路中會出現(xiàn)很多數(shù)據(jù)包,必須排隊等待通過的情況,這就制約了計算機網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度和效率的提升。2000年,新型網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)就得到了廣泛關(guān)注。網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)著力解決的問題是有效地將同時到達路由器的數(shù)據(jù)同時發(fā)送出去,不讓數(shù)據(jù)產(chǎn)生擁塞,從而提高數(shù)據(jù)傳輸速度。
二、網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)在無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
2.1網(wǎng)絡(luò)編碼的概念
網(wǎng)絡(luò)編碼是一種融合了路由和編碼的信息交換技術(shù),它的核心思想是在網(wǎng)絡(luò)中的各個節(jié)點上對各條信道上收到的信息進行線性或者非線性的處理,然后轉(zhuǎn)發(fā)給下游節(jié)點,中間節(jié)點扮演著編碼器或信號處理器的角色。
2.2網(wǎng)絡(luò)編碼應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢
網(wǎng)絡(luò)編碼融合了路由和編碼的概念,使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點不僅可以對數(shù)據(jù)進行存儲轉(zhuǎn)發(fā),還可以進行編碼處理,已證明了使用線性網(wǎng)絡(luò)編碼已經(jīng)能足夠達到網(wǎng)絡(luò)多播容量。但網(wǎng)絡(luò)編碼的好處不止這些,尤其是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)編碼應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)時。網(wǎng)絡(luò)編碼首先應(yīng)被應(yīng)用在無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。無線網(wǎng)絡(luò)的特性是不可靠性和廣播特性,使網(wǎng)絡(luò)編碼非常適合應(yīng)用在無線網(wǎng)絡(luò)上,因為無線鏈路的不可靠性和物理層廣播特性非常適合使用編碼的方法。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼,可以解決傳統(tǒng)路由、跨層設(shè)計等技術(shù)無法解決的問題,提高網(wǎng)絡(luò)編碼在無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。無線網(wǎng)絡(luò)的廣播特性使其非常適合使用網(wǎng)絡(luò)編碼,當(dāng)一個節(jié)點傳輸一個數(shù)據(jù)包給它的一個鄰居節(jié)點時,它的其它鄰居節(jié)點也可以接收到這個數(shù)據(jù)包。因此,當(dāng)一個節(jié)點的鄰居節(jié)點對不同的數(shù)據(jù)包感興趣時,可以將這些數(shù)據(jù)包編碼后再一起傳輸,這樣子可以使其所有的鄰居節(jié)點都收到感興趣的數(shù)據(jù)包并可以節(jié)約無線資源。
應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼,可以解決傳統(tǒng)路由、跨層設(shè)計等技術(shù)無法解決的問題,提高網(wǎng)絡(luò)性能。網(wǎng)絡(luò)編碼在無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用可以提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量,尤其是組播吞吐量??梢詼p少數(shù)據(jù)包的傳播次數(shù),降低無線發(fā)送能耗。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)部分節(jié)點或鏈路失效時采用隨機網(wǎng)絡(luò)編碼,最終在目的節(jié)點仍然能恢復(fù)原始數(shù)據(jù),增強網(wǎng)絡(luò)的容錯性和魯棒性。網(wǎng)絡(luò)編碼對無線網(wǎng)絡(luò)的性能改善主要體現(xiàn)在提高網(wǎng)絡(luò)編碼的吞吐量上,網(wǎng)絡(luò)編碼已經(jīng)被證明對于提高某些網(wǎng)絡(luò)的吞吐量有著很大的作用。運用網(wǎng)絡(luò)編碼可以在很大程度上提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量,但是同時會增加網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。不少研究者在研究提高無線網(wǎng)絡(luò)的組播吞吐量的同時,研究如何降低因采用網(wǎng)絡(luò)編碼帶來的復(fù)雜性。在網(wǎng)絡(luò)狀況惡劣的條件下,網(wǎng)絡(luò)編碼和路由之間組播吞吐量的差別不大,網(wǎng)絡(luò)編碼的優(yōu)勢體現(xiàn)在降低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性上;在網(wǎng)絡(luò)狀況較好的條件下,網(wǎng)絡(luò)編碼相對于路由方法,在很大程度上,提高了組播吞吐量。這為根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況動態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)編碼算法提供了可能。
2.3網(wǎng)絡(luò)編碼如何提高無線網(wǎng)絡(luò)的安全性
網(wǎng)絡(luò)編碼在提高無線網(wǎng)絡(luò)的安全性研究方面亦取得了一定的成果。在無線網(wǎng)絡(luò)組播中,對于數(shù)據(jù)包的惡意修改的檢測,過去是使用基于消息認(rèn)證碼或者數(shù)字簽名的方法?;诰W(wǎng)絡(luò)編碼產(chǎn)生了一種基于數(shù)據(jù)包的隨機網(wǎng)絡(luò)編碼檢測策略,這種方法計算量小,而且檢測概率可以根據(jù)通信控制開銷、網(wǎng)絡(luò)編碼復(fù)雜程度和檢測時間這些因素進行調(diào)控。但這種方法亦存在不足。這種方法要求接收節(jié)點需要預(yù)先獲得至少一個沒有被惡意修改過的數(shù)據(jù)包,并且數(shù)據(jù)包的內(nèi)容不能被攻擊者知曉,因此,這種方法對抗攻擊效果不好。
無線網(wǎng)絡(luò)廣播重傳處理中,多個接收節(jié)點中的任意一個節(jié)點的丟包都要求源節(jié)點重傳數(shù)據(jù)包,需要廣播發(fā)送較多的重傳次數(shù).本文將隨機線性網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)應(yīng)用在無線網(wǎng)絡(luò)廣播重傳中,提出一種新穎的廣播重傳方法(RLNCBR)。該方法中,源節(jié)點記錄多個接收節(jié)點中丟包最多的接收節(jié)點丟包數(shù),再按照隨機線性網(wǎng)絡(luò)編碼的方法編碼組合該丟包數(shù)個線性編碼包。源節(jié)點廣播重傳,接收節(jié)點采用運算編碼線性組合的方法獲得信息包數(shù)據(jù)。數(shù)學(xué)分析表明,該方法能保證所有接收節(jié)點的編碼可解性,同時重傳次數(shù)可達到理論最優(yōu)性。模擬測試結(jié)果表明:與傳統(tǒng)重傳方法相比,RLNCBR有效地減少了信息包的平均傳輸次數(shù),提高了傳輸效率。
三、網(wǎng)絡(luò)編碼在無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用發(fā)展方向
網(wǎng)絡(luò)編碼正在給現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)帶來革命性的變化:網(wǎng)絡(luò)編碼從用來達到有線網(wǎng)絡(luò)中的組播容量,發(fā)展到在有線和無線網(wǎng)絡(luò)中提高吞吐量、節(jié)省能量、增強魯棒性和安全性,甚至改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、改變網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計方法。網(wǎng)絡(luò)編碼在無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用還存在著以下的幾個問題:網(wǎng)絡(luò)編碼的具體實現(xiàn)和降低網(wǎng)絡(luò)編碼的復(fù)雜性?,F(xiàn)在已經(jīng)提出了很多網(wǎng)絡(luò)編碼方法,有集中式線性網(wǎng)絡(luò)編碼和分布式隨機網(wǎng)絡(luò)編碼,但是如何在實際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編碼,需要考慮許多實際應(yīng)用問題,例如同步、控制開銷等。網(wǎng)絡(luò)編碼在實際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中如何實現(xiàn)是一個很迫切的問題。采用網(wǎng)絡(luò)編碼可以在很大程度上提高網(wǎng)絡(luò)性能,但設(shè)計和實現(xiàn)上的復(fù)雜性也隨之增加。如何在不顯著增加網(wǎng)絡(luò)開銷,綜合考慮效率和性能的前提下,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編碼問題是將來需要進行深入研究的方向。
四、結(jié)束語
無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境由于環(huán)境的多變性,使得數(shù)據(jù)包在傳輸過程中更加容易丟失。目前,重傳常被用來實現(xiàn)無線廣播的錯誤處理,普通重傳方法思想基于發(fā)送方通過反饋得到接收方的出錯情況,重傳出錯的數(shù)據(jù)報文來恢復(fù)出錯的報文。:
網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)是近十年來飛速發(fā)展的一個研究課題。雖然還沒有應(yīng)用到實際的通信網(wǎng)絡(luò)中,但已引起了較大的關(guān)注,比如美國軍方已經(jīng)意識到網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的優(yōu)勢,已經(jīng)撥款研究網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)在移動自組網(wǎng)(MobileAdHocNetwork)中的應(yīng)用。因此,我們也應(yīng)當(dāng)及時跟蹤國際上的網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的發(fā)展趨勢。同時,結(jié)合各種應(yīng)用深入思考網(wǎng)絡(luò)所涉及的各種安全技術(shù)問題。
參考文獻
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中文MARC是中國機讀目錄(China Machine-Readable Catalogue)的簡稱,中文MARC的主要作用是將各類書目信息編目成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)計算機可讀形式,便于讀者檢索以及各圖書情報部門之間交流書目。學(xué)位論文是高校大學(xué)生為獲取相應(yīng)級別學(xué)位而撰寫的關(guān)于在校期間所學(xué)知識的應(yīng)用或所完成的科研成果。
目前,我國各高校的學(xué)位論文大部分都是用中文撰寫的,也有一小部分是用外文撰寫的。高校圖書館將學(xué)位論文收藏至自建特色數(shù)據(jù)庫,就需要對學(xué)位論文進行編目,對學(xué)位論文編目時要保證編目產(chǎn)生的關(guān)于學(xué)位論文的數(shù)據(jù)的質(zhì)量,以方便讀者檢索并利用學(xué)位論文。
1 中文MARC編目學(xué)位論文存在的問題
高校圖書館對文獻資源進行有效的分類標(biāo)引和主題標(biāo)引,并用相應(yīng)的著錄、編目格式使文獻資源的主要檢索項及特點形成書目的形式就是高校圖書館的編目工作[1]。學(xué)位論文編目的工作流程一般為:回溯編目―審校―典藏―貼書標(biāo)―入庫上架。學(xué)位論文作為一種特殊的文獻資源,其編目具有自己的特點:1)編目難度高。高校大學(xué)生研究的學(xué)術(shù)領(lǐng)域及學(xué)術(shù)方向繁多,其具體研究方向小而專,對非專業(yè)編目人員來說,分類編目比較困難;2)編目工作量巨大。教育事業(yè)飛速發(fā)展,各高校每年都在擴大招生,進而各高校每年產(chǎn)出的學(xué)位論文數(shù)量激增,而高校圖書館編目人員有限,而且圖書館每年還要有其他書目入館需要編目,因此編目人員總的工作量非常大。3)學(xué)位論文撰寫語種不統(tǒng)一。部分高校設(shè)有外國語學(xué)院,這些學(xué)院的部分學(xué)生所撰寫的學(xué)位論文所使用的語種一般為外文。
中文MARC是以UNIMARC為基本依據(jù),根據(jù)我國出版物的具體情況制定的[2]。中文MARC機讀記錄字段區(qū)有如下10個功能塊:0―標(biāo)識塊;1―編碼信息塊;2―著錄信息塊;3―附注塊;4―款目連接塊;5―相關(guān)題名塊;6―主題分析塊;7―責(zé)任者塊;8―國際使用塊;9―國內(nèi)使用塊[3]。中文MARC通過對每個功能塊增設(shè)功能不同的多種字段及子字段、對每個字段又增設(shè)不同要求的標(biāo)識符的方式更為詳細(xì)的記錄文獻信息。
高校圖書館編目學(xué)位論文最終要達到的目標(biāo)是:1)精準(zhǔn)、全面、直觀的反映出學(xué)位論文所表達的科研成果,包括科研成果的領(lǐng)域,關(guān)鍵詞等信息。2)準(zhǔn)確標(biāo)引學(xué)位論文,形成規(guī)范數(shù)據(jù),方便讀者進行檢索。編目學(xué)位論文是讀者可以使用學(xué)位論文的前提和基礎(chǔ),學(xué)位論文編目工作的質(zhì)量直接關(guān)系到讀者對學(xué)位論文的使用情
況[1]。因此,學(xué)位論文編目工作是高校圖書館工作中的一個重要分支,各高校對學(xué)位論文編目工作都很重視。但是由于學(xué)位論文本身具有的特殊性和中文MARC編目具有的高技術(shù)性,導(dǎo)致中文MARC在對學(xué)位論文進行編目的時候會出現(xiàn)一些問題,而這些問題的出現(xiàn)直接影響了學(xué)位論文編目的質(zhì)量,進而影響到學(xué)位論文在高校圖書館乃至整個學(xué)術(shù)界的正常流通。中文MARC在高校圖書館學(xué)位論文編目中存在如下問題。
1)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。當(dāng)前我國使用比較普遍的中文MARC編目標(biāo)準(zhǔn)有兩種:一種是國家圖書館編寫制定的全國圖書館聯(lián)合編目中心系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn);一種是北京大學(xué)圖書館編寫制定的中國高等教育文獻資源保障系統(tǒng),即CALIS系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)[3]。雖然采用這兩種中文MARC編目標(biāo)準(zhǔn)編目的數(shù)據(jù)覆蓋面都很廣,共享性也比較強,但還是應(yīng)該將這兩種標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合,制定一套唯一的編目標(biāo)準(zhǔn)。有了唯一的標(biāo)準(zhǔn),各高校圖書館在選擇編目系統(tǒng)時也不需要進行比較,既方便了高校圖書館編目工作,也能使圖書信息流通更順暢。
2)標(biāo)引不規(guī)范?!吨袊鴪D書分類法》是高校圖書館編目分類的主要依據(jù)。由于部分高校圖書館還有自己編寫的《圖書館編目分類細(xì)則》,并結(jié)合這兩個規(guī)范來進行編目,因此在很多編目細(xì)則上出現(xiàn)了不一致現(xiàn)象。
3)著錄字段不完整。中文MARC編目雖然具有詳細(xì)的編目規(guī)則,但是不同的編目員對規(guī)則的理解會有所不同。在中文MARC著錄中,字段和指示符都有詳細(xì)的規(guī)定,如果出現(xiàn)指示符的漏著、錯著都會直接影響到學(xué)位論文的檢索。
4)外文語種撰寫的學(xué)位論文編目格式不統(tǒng)一。當(dāng)前我國圖書館使用USMARC對外文圖書進行著錄,而有些圖書館認(rèn)為只有原版外文書籍才應(yīng)該用USMARC進行編目,其余外文圖書應(yīng)該按中文MARC格式來著錄。因此,使用外文撰寫的學(xué)位論文編目格式就出現(xiàn)了兩種,即USMARC格式和中文MARC格式。這種不一致的編目格式會嚴(yán)重影響到學(xué)位論文的網(wǎng)上共享,對數(shù)字圖書館的建設(shè)也有不利影響。
高校圖書館每年進書量都很大,新進圖書只有經(jīng)過編目才能入庫上架,讀者才能在館藏書目檢索系統(tǒng)中檢索到圖書,而高校圖書館專業(yè)的編目人員非常有限,因此就會出現(xiàn)非專業(yè)人員對圖書進行編目,比如燕山大學(xué)圖書館學(xué)位論文的編目工作就是由勤工助學(xué)的學(xué)生來完成的。編目工作對人員專業(yè)要求比較高,編目細(xì)則又非常繁雜,雖然專業(yè)的編目人員已經(jīng)設(shè)定號學(xué)位論文編目格式,但是非專業(yè)人員在對學(xué)位論文進行編目的時候很容易就會出現(xiàn)漏著、錯著的現(xiàn)象,而在對學(xué)位論文編目中出現(xiàn)的錯誤只有非常專業(yè)的編目人員才能及時發(fā)現(xiàn),這樣就會導(dǎo)致很多編目過程中出現(xiàn)的錯誤到最后都沒有被發(fā)現(xiàn),從而影響到讀者對學(xué)位論文的檢索。
1.前言
圖像壓縮是數(shù)字圖像壓縮的簡稱,圖像壓縮又稱為圖像壓縮編碼或圖像編碼。在數(shù)字圖像的存儲、處理和傳送過程中,采用高效的圖像壓縮技術(shù)可以節(jié)省傳輸資源、降低傳輸時間、提高傳輸效率??萍颊撐?。圖像壓縮要解決的問題是盡量減少表示數(shù)字圖像時需要的數(shù)據(jù)量[1]。科技論文。論文參考。
目前應(yīng)用較為廣泛的圖像壓縮方法有統(tǒng)計編碼、預(yù)測編碼、變換編碼、分形圖像壓縮編碼、利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像編碼等。近年來,奇異值分解方法在圖像壓縮編碼上的應(yīng)用得到了重視[2-3]。本文在介紹奇異值分解原理的基礎(chǔ)上,以512×512的Lena圖像為例,給出了算法的Matlab程序,并對算法進行了評價。
2.奇異值分解的圖像壓縮原理
矩陣A的奇異值定義如下[4]:設(shè)(r>0),且AHA的特征值為
(1)
則稱(i=1,2,…,n)為A的奇異值。
設(shè)Σ=diag(σ1,σ2,…,σr),由式(1)可知,σi(i=1,2,…,r)為A的非零奇異值。科技論文。U為m階酉矩陣,V為n階酉矩陣,若滿足
(2)
則稱式(2)為A的奇異值分解[4]。若U寫成U =[u1,u2,…,um]的形式,V寫成V=[v1,v2,…,vn]的形式,則式(2)可寫成如下形式:
(3)
由于大的奇異值對圖像的貢獻大,小的奇異值對圖像的貢獻小,所以可以從r個奇異值生成矩陣中選取前k個(k<r)近似表示圖像A,即?。?/p>
(4)
近似表示圖像A。
存儲圖像A需要mn個數(shù)值,存儲圖像Ak需(m+n+1)k個數(shù)值,若取
(5)
則可達到壓縮圖像的目的,比率
(6)
稱為壓縮率。論文參考。論文參考。
3.奇異值分解圖像壓縮的Matlab實現(xiàn)
Lena的圖像矩陣共有512個非零奇異值,其奇異值特征曲線如圖1所示,隨著i的增加,σi迅速減小。σ1=64519,當(dāng)i≥36時,σi<1000。
圖1 圖像Lena的奇異值特征曲線(512×512)
采用奇異值分解對該圖像進行壓縮,Matlab代碼如下:
infile='Lena.bmp';
outfile='Lena2.bmp';
k=40;
A=imread(infile);
A=double(A);
[u,s,v] = svds(A,k);
im = uint8(u * s* v');
imwrite(im,outfile);
figure;imshow(im);
原始圖像的文件名為Lena.bmp,將壓縮后的圖像命名為Lena2.bmp,程序的第6行計算矩陣A的最大k個奇異值與相關(guān)的奇異向量,得到u=[u1,u2,…,uk],s=diag(σ1,σ2,…,σk),v=[v1,v2,…,vk]。在使用svds函數(shù)時,需要先將A的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為double型(程序第5行),這里k取40(程序第3行)。程序第7行對應(yīng)公式(4),變量im存放壓縮后的圖像A40,程序第8行將A40保存為文件Lena2.bmp.
4.結(jié)果與討論
在公式(4)中,k的取值不同時,矩陣Ak表示的圖像效果有所不同,如圖2所示(a)為原始圖像,(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分別為A40、A80、A120、A160、A200所表示的圖像。從圖(2)可知,k的取值越大,壓縮后的圖像效果越好,但同時壓縮率越小。對圖像Lena而言,k取80時,壓縮后的圖像A80已非常接近原圖像。
(a)(b)(c)
(d)(e)(f)
圖2 k取值不同時圖像Lena基于奇異值分解壓縮的效果
不同的k值下,Lena圖像的壓縮率和峰值信噪比(dB)如表1所示:
表1 不同k值時Lena圖像的壓縮率和峰值信噪比(dB)
二、水文專業(yè)資產(chǎn)配置管理的主要問題
1、資產(chǎn)配置與具體水文條件結(jié)合程度欠缺,每一個水文站點都具有獨特的水文特征與自然環(huán)境,比如經(jīng)濟較發(fā)達省份已經(jīng)可以完全取消的對講機、通信鐵塔在偏遠(yuǎn)省份就必須采用,雨量場設(shè)置條件在各省設(shè)置條件也不同,因此專業(yè)設(shè)備配置應(yīng)考慮實際需求,結(jié)合地理、氣候、環(huán)境條件統(tǒng)籌考慮。
2、資產(chǎn)配置與單站任務(wù)匹配程度不緊密。目前各省水文站點資產(chǎn)配置主要依據(jù)《水文基礎(chǔ)設(shè)施及技術(shù)裝備管理規(guī)范》(sl415-2007)進行站點,而《水文基礎(chǔ)設(shè)施及技術(shù)裝備管理規(guī)范》是水文站網(wǎng)通用型標(biāo)準(zhǔn),且適當(dāng)考慮了水文任務(wù)需求的專業(yè)資產(chǎn)配置余量,因此機械照搬規(guī)范,容易形成配置浪費。
3、資產(chǎn)配置與管理模式不匹配。水文站一般地點分散、人員相對較少,隨著大量的站點建設(shè)與設(shè)備配置投入,因單位編制崗位的限制,因管理人員不不夠、職責(zé)不明確,容易造成管理不到位,形成不必要的損失浪費。
4、資產(chǎn)配置與財務(wù)管理結(jié)合不緊密。事業(yè)單位資產(chǎn)管理特別是專業(yè)資產(chǎn)配置,需要專業(yè)部門提供需求,一般不屬于財務(wù)管理職責(zé)范圍,在沒有可靠分析資產(chǎn)使用的經(jīng)濟性、可靠性的情況下,容易造成圖方便工作,不管配置使用效率的現(xiàn)象。
5、資產(chǎn)資產(chǎn)編碼規(guī)則不完整。水文專業(yè)資產(chǎn)部分因?qū)I(yè)任務(wù)需要在國家標(biāo)準(zhǔn)的資產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)里與測繪、氣象、網(wǎng)絡(luò)、通信、環(huán)保部門部分重復(fù),按國家標(biāo)準(zhǔn)資產(chǎn)分類不清晰、資產(chǎn)類別不完整。水文資產(chǎn)信息不能實時調(diào)整、更新,信息不太準(zhǔn)確,給水文站網(wǎng)規(guī)劃、管理、分析及防汛測報等帶來了諸多不便。
6、資產(chǎn)處置報廢更新處置程序亟待加強。報廢處置與更新配置密切相關(guān),水文行業(yè)資產(chǎn)管理通用資產(chǎn)一般各省財政主管部門會出臺通用資產(chǎn)配置管理標(biāo)準(zhǔn),依據(jù)《水文儀器報廢技術(shù)規(guī)定》(sl415-2007)及有關(guān)國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)文件,但因水文專業(yè)資產(chǎn)的專業(yè)性,單項資產(chǎn)金額較大,其報廢處置更新一般由省水文主管部門負(fù)責(zé)從嚴(yán)控制,由于現(xiàn)階段水文專業(yè)資產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大,更新不斷加快,可操作的專業(yè)資產(chǎn)報廢處置程序還有待強化,水文行業(yè)資產(chǎn)處置報廢亟需規(guī)范。
三、解決思路
水文站點多、分散但管理架構(gòu)完整, 水文任務(wù)職責(zé)分類相對清晰、專業(yè)技術(shù)規(guī)范要求基本完備,設(shè)備需求相對同質(zhì)化、批量化,且因水文行業(yè)的垂直管理優(yōu)勢,具備統(tǒng)籌管理的基礎(chǔ)。省級水文行業(yè)的專業(yè)資產(chǎn)配置管理應(yīng)該以各省水文事業(yè)發(fā)展規(guī)劃的目標(biāo)和需求為依據(jù)。從各省地理條件、水文監(jiān)測專業(yè)需要出發(fā),考慮各省財政狀況和資產(chǎn)管理要求,在分析各地區(qū)水文管理架構(gòu)和模式、水文專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和條件、水文技術(shù)設(shè)備應(yīng)用和推廣基礎(chǔ)上,通過在分析水文專業(yè)要求基礎(chǔ)上,建立既滿足工作需要,又響應(yīng)財政主管部門管理要求的省水文行業(yè)資產(chǎn)配置管理模式,以促使水文行業(yè)資產(chǎn)管理規(guī)范化。
1 、構(gòu)建管理架構(gòu)與模式
省級水文系統(tǒng)生產(chǎn)職能分配方案為:測站——生產(chǎn)中心;縣基地——應(yīng)急、巡測中心;市分局——保障中心;省局——技術(shù)管理中心,建立“測站用校結(jié)合、基地巡急兼?zhèn)?、分局綜合儲備、省局統(tǒng)籌調(diào)配、行業(yè)分析評估”。職能分配結(jié)合各省水文任務(wù)、管理層次、水文技術(shù)裝備特點。
依托水文測站,按水文技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求,推行對主要水文觀測要素監(jiān)測“用校結(jié)合、測站管理”的基層配置管理方案。
縣基地滿足縣水文巡測任務(wù)需要;滿足應(yīng)急監(jiān)測分級任務(wù)需要;滿足便攜、移動式需要;滿足所轄站點備用物資需要,滿足物資管理的人員配置要求;依托縣水文巡測基地,建立“急巡兼?zhèn)洹⒒毓芾怼睉?yīng)急、水文巡測配置管理方案。
市基地滿足區(qū)域水文巡測站點需要;滿足應(yīng)急監(jiān)測分級任務(wù)需要;滿足便攜、移動式需要;滿足測洪備用方案需要;滿足所轄站點備用物資需要,即“儲備保障、區(qū)域管理”;依托各市分局基地,建立“綜合保障、區(qū)域管理”技術(shù)儲備及設(shè)備管理方案。
配置重點在省基地的裝備, 管理重點在“調(diào)余劑缺、統(tǒng)籌管理”。行業(yè)管理重點在,統(tǒng)籌分析行業(yè)設(shè)備狀況,分析評估工作方案、技術(shù)設(shè)備匹配狀態(tài),滿足技術(shù)評價、考核、分析需要。依托省局基地及技術(shù)管理力量,實施全省水文生產(chǎn)任務(wù)、資產(chǎn)配置的“調(diào)余劑缺、統(tǒng)籌管理”管理調(diào)度方案;依靠水文系統(tǒng)實施新技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備使用評估“分析評估、應(yīng)用管理”的五項管理體系。
2 、明確任務(wù)需求與技術(shù)選配方案
水文資產(chǎn)配置,應(yīng)著力做好前期工作,細(xì)化單站單點任務(wù)技術(shù)要求、地理位置水系河床等特征,結(jié)合水文測驗技術(shù)方案與經(jīng)濟發(fā)展,明確需采用的技術(shù)方案與設(shè)備選型,減少盲目配置,解決資產(chǎn)配置的任務(wù)匹配、技術(shù)匹配、管理匹配問題。中國論文服務(wù)網(wǎng),經(jīng)濟勵志打造論文范文格式最完整、管理職稱論文范文最詳盡的論文資源網(wǎng)站。為廣大需要職稱評定,經(jīng)濟論文快速寫作的客戶提供有效參考。
3 、制定統(tǒng)一編碼, 提供準(zhǔn)確信息
資產(chǎn)配置的基礎(chǔ)應(yīng)建立在統(tǒng)一的水文行業(yè)編碼基礎(chǔ)上,以便于計算管理、分析,適時掌握資產(chǎn)信息,做到科學(xué)分析、利用統(tǒng)籌調(diào)劑,資產(chǎn)編碼的一般原則應(yīng)做到以下幾點。
編碼要有針對性在國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上細(xì)化水文行業(yè)專業(yè)資產(chǎn)小類時,細(xì)化的固定資產(chǎn)必須體現(xiàn)水文行業(yè)固定資產(chǎn)特點與工作特征,便于直觀統(tǒng)計水文設(shè)施與設(shè)備。
編碼要有科學(xué)性選擇水文行業(yè)資產(chǎn)的本質(zhì)屬性和特征作為分類的依據(jù),細(xì)化的固定資產(chǎn)小類在功能上應(yīng)與其本身存在一種必然的聯(lián)系,使分類體系結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性。
編碼規(guī)則應(yīng)系統(tǒng)性將水文行業(yè)資產(chǎn)的屬性或特征按一定的順序排列,予以系統(tǒng)化表述,便于從整體上把握固定資產(chǎn)之間的關(guān)系。
編碼應(yīng)可擴展性信息的類別和分類體系結(jié)構(gòu)應(yīng)適應(yīng)信息量急劇增長和變化的需要,分類體系結(jié)構(gòu)在原有的基礎(chǔ)上有擴展的余地,其中包括新的類別的增補和在原有類別的基礎(chǔ)上進行分解細(xì)化。
0 引言
以數(shù)字視頻的采集、壓縮、處理為核心的現(xiàn)代視頻監(jiān)控技術(shù),采用先進圖像處理芯片對視頻進行壓縮處理,把智能圖像處理技術(shù)用于圖像顯示、監(jiān)控成為嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重點研究方向[1]。無論是MPEG1、MPEG2或者是MPEG4、H.263都已經(jīng)無法滿足運動圖像壓縮的要求,這時新一代的H.264標(biāo)準(zhǔn)便被制定,H.264作為新一代的編碼方式,有效提升了視頻壓縮率,僅需原先的一半帶寬即可播放相同質(zhì)量的視頻,而且視頻編碼的碼率更加靈活,架構(gòu)主要包括,幀內(nèi)預(yù)測、幀間預(yù)測、轉(zhuǎn)換、量化、去區(qū)塊濾波器、熵編碼等模塊,下面將研究H.264視頻編碼的關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用前景。[2]
1 H.264壓縮標(biāo)準(zhǔn)
H.264是兩個組織專家ITU-T和ISO為多媒體傳輸設(shè)計的數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)[3],全稱是MPEG-4AVC,翻譯成中文意思是“活動圖像專家組-4的高等視頻編碼”,或稱為MPEG-4Part10。各種分辨率的視頻圖像格式都可以被H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)支持,包括sub-QCIF、QCIF、CIF、4CIF、16CIF等[4]。H.264是一種視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn),同時也是一種被廣泛使用的高精度視頻的錄制、壓縮和格式。H.264比其他編碼標(biāo)準(zhǔn)有著更高的視頻質(zhì)量和更低的碼率,被廣泛用于網(wǎng)絡(luò)流媒體數(shù)據(jù)、各種高清晰度電視陸地廣播以及衛(wèi)星電視廣播等領(lǐng)域。H.264的特點是能低碼率、高清晰持續(xù)提供較高的視頻質(zhì)量,能大大加強圖像的編碼效率和改善圖像數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸效率。[1],使網(wǎng)絡(luò)更加靈活、適應(yīng)性更強,最大的好處就是節(jié)約了成本,彌補了技術(shù)差距,讓存儲與視頻管理變得更高效。
2 H.264編碼器的結(jié)構(gòu)和特點
H.264只是規(guī)定了輸入碼流的格式及編碼之后輸出比特流的句法結(jié)構(gòu),其標(biāo)準(zhǔn)的編碼思路是混合編碼模式,以幀間和幀內(nèi)預(yù)測來清除空間和時間的冗余分量,用變換和量化編碼來清除頻域冗余分量。H.264視頻編碼在一定情況下提高了視頻壓縮編碼性,其視頻解碼與編碼實現(xiàn)的過程相反,依據(jù)幀內(nèi)編碼進行逆量化,反變換,重構(gòu)幀,最后經(jīng)塊濾波器平滑濾波后得到重建圖像,[1]H.264編碼器的功能組成框圖如1。
3 H.264編碼器關(guān)鍵環(huán)節(jié)分析
3.1 幀內(nèi)預(yù)測 比起H.263,H.264提供了更多不同的工具來降低碼率,以編碼單位來說,h.264中每個宏塊(macroblock/mb)大小都是固定的16×16像素,能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率視頻的壓縮,對于幀間編碼來說,它允許變換塊的大小根據(jù)運動補償塊的大小進行自適應(yīng)的調(diào)整;對于幀內(nèi)編碼來說,它允許變換塊的大小根據(jù)幀內(nèi)預(yù)測殘差的特性進行自適應(yīng)的調(diào)整。
3.2 幀間預(yù)測 H.264標(biāo)準(zhǔn)與早期標(biāo)準(zhǔn)不同之處在于,它所使用的是塊結(jié)構(gòu)運動補償,運算精度精確到1/4像素點上。[8]不僅如此,H.264標(biāo)準(zhǔn)還使用了多幀預(yù)測的方法,能夠明顯改善預(yù)測增益。[5]
3.3 整數(shù)變換與量化 H.264中整型變換與之前的MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)所采用的DCT變換都有區(qū)別:
①它是整形變換(所有的操作都為整數(shù)運算,不存在解碼精度損失)。②用整數(shù)算術(shù)變換可以確保編解碼之間實現(xiàn)零失配。③變換的核心運算部分只用到加法和移位運算,不需要乘除運算。④到量化器的縮放乘積因子為整數(shù),減少了乘積因子的數(shù)據(jù)位數(shù)。[4]量化的目的是減小信號的值域,以更少的比特來表示信號,從而達到減少數(shù)據(jù)量的目的。H.264中量化的步長總共有52種,其按照12.5%遞增,并且變換系數(shù)的讀取有雙掃描和之字形兩種方式。
3.4 熵編碼 熵編碼是對數(shù)據(jù)的冗余信息進行壓縮的方法,變長編碼和Huffman編碼相結(jié)合進行,以較短的字長表示出現(xiàn)概率較大的數(shù)據(jù),較長的字長表示出現(xiàn)概率較小的數(shù)據(jù)來達到降低數(shù)據(jù)量的目的。
CAVLC是一種變長編碼。先對變換系數(shù)進行zig-zag掃描。用行程碼(L,V)表示掃描以后的數(shù)據(jù),V代表數(shù)值,L代表該數(shù)出現(xiàn)的次數(shù)。因為視頻塊在整形變換和量化后,大部分變換系數(shù)成為0,只有很少的數(shù)據(jù)在低頻部分,用行程數(shù)L代表連續(xù)出現(xiàn)的0的個數(shù),V代表0串后挨著的非零值,接著對L和V分別采用Huffman編碼進一步壓縮,有不同的碼表可以查詢亮度塊和色度塊。行程編碼大大降低了編碼的碼字字長。CABAC是一種二進制算術(shù)編碼,其通過構(gòu)建模型來預(yù)測當(dāng)前的視頻信號。相對于CAVLC編碼,CABAC的編碼效率更高,更節(jié)省碼率。[4]
3.5 碼率控制 H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)雖然對于編碼器的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)模式?jīng)]有具體的規(guī)定,但編碼器實現(xiàn)的核心問題要解決編碼器的結(jié)構(gòu)、相應(yīng)的視頻編碼如何控制。H.264編碼器采用基于拉各朗日Lagrangian優(yōu)化算法的率失真優(yōu)化模型實現(xiàn)視頻編碼的控制,其實現(xiàn)方法簡單而且效率高。[5]
H.264編碼標(biāo)準(zhǔn)由于以上關(guān)鍵技術(shù)的支持,獲得了較高性能編碼,但編碼器復(fù)雜度增加,約為MPEG2的4倍,MPEG4的2倍。其高復(fù)雜度原因有兩個方面,一是編碼選項復(fù)雜,二是計算量高。具體內(nèi)容有宏塊的劃分及搜索模式的組合的選取、高精度亞像素運動補償和多參考頓預(yù)測,H.264更細(xì)化,更精確的數(shù)據(jù)壓縮導(dǎo)致了計算量高。[6]
4 應(yīng)用前景
H.264作為一種具有高效壓縮性能的視頻壓縮編碼技術(shù),其在制定的過程中就充分參考和吸收了H系列和MPEG系列的優(yōu)秀研究成果,修改或重新制定了其中不合理的部分,使其有很好的壓縮性能。H.264能夠比H.263和MPEG-4大約省去50%的碼率。[7]H.264的高效的視頻壓縮能力和優(yōu)異的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性,為視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃蕴峁┝吮U希淇蓮V泛應(yīng)用于數(shù)字?jǐn)z像、英特網(wǎng)、數(shù)字視頻錄像、DVD及電視廣播等領(lǐng)域的圖像壓縮。
5 結(jié)束語
網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)要達到良好的監(jiān)控效果,僅提高攝像頭的分辨率是不行的,只有通過改善數(shù)字視頻的壓縮技術(shù),降低視頻傳輸?shù)恼`碼率,提高視頻的質(zhì)量,才能推動網(wǎng)絡(luò)視頻走向智能化。[1]H.264標(biāo)準(zhǔn)的推出是視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的一次重要的進步,盡管其算法復(fù)雜,但是能夠大幅度提高編碼效率,使得應(yīng)用范圍更加的廣泛。
參考文獻:
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傳統(tǒng)的規(guī)則LDPC碼的編碼主要可以分為四步,分別如下。其框圖如圖1所示,編碼步驟如下:(1)明確規(guī)則LDPC碼的H矩陣的列重和行重。(2)構(gòu)造LDPC碼的H矩陣。(3)將校驗矩陣H轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)形式。(4)根據(jù)線性分組碼系統(tǒng)形式的校驗矩陣與生成矩陣之間的關(guān)系得到相應(yīng)的生成矩陣G,編碼生成的碼字為C=uG。
1.2LDPC碼的譯碼算法
LDPC碼有很多種譯碼方式,常見的譯碼方式主要有:加權(quán)比特翻轉(zhuǎn)譯碼、比特翻轉(zhuǎn)譯碼、大數(shù)邏輯譯碼、后驗概率譯碼以及和積算法譯碼等。本論文簡要介紹和積算法。所謂和積算法,就是一種迭代譯碼算法,它的傳播是基于置信度的。下一次迭代的輸入,是上一次譯碼結(jié)束時可靠度量度的計算結(jié)果。直到達到了某個特定的條件后,譯碼的迭代過程才會停止,進而系統(tǒng)會作出硬判決。
2我國的LDPC碼在將來地空通信中的應(yīng)用
地空通信具有許多特點,比如信號的能量衰減比較嚴(yán)重,信息的傳輸延時比較大等等。因此必須采取特殊的方法,才能夠保證信息傳輸時的可靠性。地空通信信道對于信道編碼是一種理想的信道。(1)地空通信信道和無記憶的高斯信道很相似,都是Shannon編碼理論的信道模型。(2)地空通信信道可以使用很低的頻帶利用率的編碼和二進制調(diào)制方案,因為地空通信信道具有很豐富的帶寬。(3)由于地空通信中傳輸距離非常遠(yuǎn),信號的能量衰減比較多,所以采用的都是低碼速率通信。以前地空通信使用的都是Turbo碼。Turbo碼具有很多優(yōu)點,比如誤碼性能很好,但是仍然存在著誤碼平臺。相對于Turbo碼,LDPC碼更適合作為地空通信的信道編碼,這是因為LDPC碼具有很低的譯碼復(fù)雜度、更低的誤碼平臺以及更大的吞吐量。要想設(shè)計出更加適合于地空通信的LDPC碼,還需要考慮到功耗效率、編碼器和譯碼器的結(jié)構(gòu)以及復(fù)雜度等等。作為一種重要的信道編碼,LDPC碼必將會在地空通信中發(fā)揮重要的作用。
1. IPTV內(nèi)涵及特點
IPTV,也叫網(wǎng)絡(luò)電視,是指基于IP協(xié)議的電視廣播服務(wù)。該業(yè)務(wù)以電視機或個人計算機為顯示終端,通過機頂盒接入寬帶網(wǎng)絡(luò),可以向用戶提供數(shù)字廣播電視、VOD點播、視頻錄像等諸多寬帶流媒體業(yè)務(wù)。論文參考網(wǎng)。
IPTV的主要特點在于其交互性和實時性。相對于傳統(tǒng)的電視業(yè)務(wù),IPTV業(yè)務(wù)具有如下一些優(yōu)勢:
(1)用戶可以根據(jù)個人的喜好選擇使用IPTV業(yè)務(wù)所提供的高質(zhì)量(接近DVD水平的)內(nèi)容。
(2)用戶可以在任何時間觀看已經(jīng)播放的視頻節(jié)目或已經(jīng)存在的內(nèi)容信息。
(3)從技術(shù)和業(yè)務(wù)本身的特點來看,IPTV業(yè)務(wù)可以向用戶提供無限數(shù)量的不同信息,為用戶提供個性化信息。論文參考網(wǎng)。
(4)IPTV業(yè)務(wù)實現(xiàn)了媒體提供者和媒體消費者的實質(zhì)性互動。
2. IPTV的熱點技術(shù)
2.1流媒體技術(shù)
所謂流媒體是指采用流式傳輸?shù)姆绞皆贗nter-net/Intranet播放的媒體格式,如音頻、視頻或多媒體文件。流媒體在播放前并不下載整個文件,只將開始部分內(nèi)容存入內(nèi)存,在計算機中對數(shù)據(jù)包進行緩存并使媒體數(shù)據(jù)正確地輸出。流媒體的數(shù)據(jù)流隨時傳送隨時播放,只是在開始時有些延遲。顯然,流媒體實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)就是流式傳輸,流式傳輸主要指將整個音頻和視頻及三維媒體等多媒體文件,經(jīng)過特定的壓縮方式解析成一個個壓縮包,由視頻服務(wù)器向用戶計算機順序或?qū)崟r傳送。在采用流式傳輸方式的系統(tǒng)中,用戶不必像采用下載方式那樣等到整個文件全部下載完畢,而是只需經(jīng)過幾秒或幾十秒的啟動延時,即可在用戶的計算機上利用解壓設(shè)備對壓縮的A/V、3D等多媒體文件解壓后進行播放和觀看。此時多媒體文件的剩余部分將在后臺的服務(wù)器內(nèi)繼續(xù)下載。與單純的下載方式相比,流媒體可以邊下載邊播放,這種流式傳輸方式不僅使啟動延時大幅度地縮短,而且對系統(tǒng)緩存容量的需求也大大降低,極大地減少了用戶在線等待的時間。論文參考網(wǎng)。與平面媒體不同。流媒體最大的特點在于互動性,這也是運用了流媒體技術(shù)的IPTV最具吸引力的地方。
2.2 音、視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)
眾所周知,媒體傳輸系統(tǒng)之間的互操作性至關(guān)重要,而保持這種互操作性的關(guān)鍵,就是需要制定傳媒設(shè)備制造商及運營商在制造產(chǎn)品及提供服務(wù)過程中必須遵守的開放標(biāo)準(zhǔn)。在提供網(wǎng)絡(luò)流媒體服務(wù)方面,已經(jīng)有數(shù)個音、視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)得到較充分的發(fā)展。
2.2.1視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)
通過對視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的壓縮效率、可擴展性、容錯能力及占用的運算資源等因素加以折衷考慮,最適合目前IPTV網(wǎng)絡(luò)傳輸及終端制造水平的應(yīng)該是M PEG-4視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。M PEG-4標(biāo)準(zhǔn)的制定開始于1995年,于1999年2月M PEG專家組正式公布了M PEG-4(ISO/IEC 14496)V1.0版本。同年底M PEG-4V2.0版本亦告完成,且于2000年年初正式成為國際標(biāo)準(zhǔn),是第一個基于音視頻內(nèi)容或?qū)ο蟮木幋a標(biāo)準(zhǔn),它從音視頻場景中,按照人的直觀感受分為若干個音視頻對象,并分別對這些對象進行形狀、紋理及運動矢量等編碼,而不是象傳統(tǒng)編碼方式那樣是基于像素進行編碼。M PEG-4視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),作為MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的一部分,通常稱為M PEG-4視頻。它提供了大量視頻編碼工具,而這些工具都要占用一定的運算資源。設(shè)備的復(fù)雜度及成本較高。為了滿足不同層次的應(yīng)用,在不損失互操作性的前提下,M PEG-4定義了由對象類型,類(Profile)及等級(Level)組成的分級策略。M PEG的類規(guī)定了用于協(xié)同操作點(interoperability point)的技術(shù),等級規(guī)定了一個類的范圍或大小。
2.2.2 音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)
在音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的制定上,目前人們將注意力集中到幾個現(xiàn)存的蜂窩通信語音編碼標(biāo)準(zhǔn)上。這些標(biāo)準(zhǔn)包括AM R(Adaptive M ulti-R ate)編碼算法以及EVRC(Enhanced Variable R ate C oder)編碼算法等,這兩種算法都具有良好的抗誤碼能力。M PEG-4音頻包括如M PEG-4 AAC(Advanced Audio Coding)等音頻編碼標(biāo)準(zhǔn),以支持寬帶、可擴展音頻通信。
2.2.3 網(wǎng)絡(luò)傳輸標(biāo)準(zhǔn)
流媒體的含義即按照實時或點播方式通過網(wǎng)絡(luò)向通用媒介進行音視頻廣播,而面向連結(jié)的TC P需要較多的開銷,故不太適合傳輸實時數(shù)據(jù)。流媒體傳輸一般采用實時傳輸協(xié)議R TP/U D P來傳輸實時多媒體數(shù)據(jù)。
2.2.4 顯示終端設(shè)備制造技術(shù)
2005年7月海爾在青島國際消費電子博覽會上,正式對外國內(nèi)第一款擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的流媒體電視新品“美高美”系列數(shù)字平板電視。美高美可以通過流媒體接口實現(xiàn)與多種外設(shè)的無縫連接,并讀取16種流媒體文件,而且還可以同時接駁兩個外部存儲設(shè)備,不同存儲器中的流媒體文件可以經(jīng)由電視平臺互動轉(zhuǎn)存,必將推動IPTV更廣泛使用。
3. IPTV最新動態(tài)與開發(fā)展望
在國外,IPTV已進入實質(zhì)運營階段,據(jù)權(quán)威研究機構(gòu)美國加特納公司的報告,2006年,歐洲網(wǎng)絡(luò)電視供應(yīng)商的收入預(yù)計將達到3億多歐元,而到2010年其收入則可達到30億歐元。中央電視臺2005年正式向全國推出網(wǎng)絡(luò)電視(IPTV)服務(wù),該業(yè)務(wù)的內(nèi)容主要利用中央電視臺目前已有的40萬小時的電視節(jié)目。同時中國兩家最大的商業(yè)IP網(wǎng)絡(luò)運營者中國電信和中國網(wǎng)絡(luò)通信公司也在進行IPTV的試驗或試運行。2006年4月,國家廣電總局首次正式發(fā)放網(wǎng)絡(luò)電視牌照,而擁有央視背景的中視網(wǎng)絡(luò)發(fā)展有限公司和上海文廣旗下的東方網(wǎng)絡(luò)電視有限公司,成為了首批獲準(zhǔn)經(jīng)營網(wǎng)絡(luò)電視的“幸運兒”。由于網(wǎng)絡(luò)電視必須依靠寬帶運營商傳送節(jié)目,國內(nèi)許多電信企業(yè)也借機進入了這一市場。
總之,IPTV蘊涵著巨大的商機,是未來廣電網(wǎng)新的業(yè)務(wù)增長點和增值服務(wù)。將來三網(wǎng)合一的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境還會帶來各種融合業(yè)務(wù)形態(tài)。
參考文獻:
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1、引言
H.264是一種高性能的視頻編解碼技術(shù), 它是ITU-T的VCEG(視頻編碼專家組)和ISO/IEC的MPEG(活動圖像編碼專家組)的聯(lián)合視頻組(JVT:joint video team)開發(fā)的一個新的數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),它既是ITU-T的H.264,又是ISO/IEC的MPEG-4的第10 部分。論文寫作,整像素預(yù)測。
作為新一代的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),它具有很高的數(shù)據(jù)壓縮比率和優(yōu)異的性能,廣泛應(yīng)用于視頻會議、視頻點播、高清視頻、移動播放器等多個領(lǐng)域。
H.264最大的優(yōu)勢是具有很高的數(shù)據(jù)壓縮比率,在同等圖像質(zhì)量的條件下,H.264的壓縮比是MPEG-2的2倍以上,是MPEG-4的1.5~2倍。論文寫作,整像素預(yù)測。和MPEG-2和MPEG-4ASP等壓縮技術(shù)相比,H.264壓縮技術(shù)將大大節(jié)省用戶的下載時間和數(shù)據(jù)流量收費。論文寫作,整像素預(yù)測。尤其值得一提的是,H.264在具有高壓縮比的同時還擁有高質(zhì)量流暢的圖像。
在H.264的編碼芯片結(jié)構(gòu)中,相比幀內(nèi),幀間(Inter Prediction)編碼的效率高,但是運算復(fù)雜度也比較高。幀間編碼的核心運算部分是“ME”(motion estimation)即運動估計,占用最多的邏輯與時鐘資源。幀間預(yù)測的運動估計過程分為整像素運動估計(IME)和分像素運動估計(FME),首先找到整像素的最佳MV,然后再進行分像素的搜索。除了巨大的計算復(fù)雜度,編碼過程也很長,包括預(yù)測,重構(gòu)和熵編碼。
2、運動估計運算
H.264幀間預(yù)測是利用已編碼視頻幀/場和基于塊的運動補償?shù)念A(yù)測模式。由于引入了1/4像素精度、多種分割預(yù)測等先進技術(shù),在獲得更高壓縮率的同時,其算法復(fù)雜度也大大提高,使得幀間預(yù)測編碼耗時占到整個編碼計算時間的50%以上,若采用全軟件實現(xiàn)高清圖像的實時編解碼,明顯力不從心,這就要求使用高性能的硬件編解碼器來完成高清實時編解碼任務(wù),這也是本人研究的主要內(nèi)容。
編碼宏塊(16x16象素)可以分割成不同大小的塊像數(shù)據(jù),例如16x16、16x8、8x16、8x8、8x4、4x8、4x4等七種模式。而“ME”的再對各種宏塊分割方式下的每個塊象素進行預(yù)測運算,然后由后續(xù)模塊統(tǒng)計和比較出最優(yōu)的分割方式。
運動估計包括整像素預(yù)測(IME)和分像素預(yù)測(IME)兩部分,這兩部分是串行的。每一個宏塊,只有在IME 做完之后,找到最佳整像素MV,再進行FME。
在進行IME計算時,首先要計算MVP,對于一個塊象素,預(yù)測運算就是在參考幀中搜索出最佳匹配(即兩者差異最小)的同尺寸塊象素作為當(dāng)前塊的參考區(qū)域。如果在整個參考幀的范圍下進行全面的搜索,固然可以得到最為匹配的區(qū)域,但是復(fù)雜度太大。事實上,相鄰塊在參考幀中的匹配區(qū)域一般位置比較接近。綜合考慮算法復(fù)雜度,編碼效果,資源使用等方面,幀間預(yù)測做了如下處理:首先根據(jù)周邊塊的Mv值預(yù)測出當(dāng)前塊的Mv值,即Mvp,然后在Mvp所指參考幀中象素點周邊搜索最佳塊象素。
MVP的搜索過程如圖2所示,假定E為當(dāng)前的宏塊、宏塊分割或者亞宏塊分割,除了16x8和8x16,MVP為A、B、C的MV的中值;對于16x8分割,上面部分MVP由A預(yù)測,下面部分MVP由B預(yù)測;對于8x16分割,左面部分MVP由B預(yù)測,右面部分MVP由C預(yù)測。論文寫作,整像素預(yù)測。以MVP作為搜索的起點。
圖2 MVP 計算
IME在進行當(dāng)前宏塊MB(x)的MVP計算的時候,前面的宏塊MB(x-1)包含分像素的MV還未得到,這個時候我們無法得到準(zhǔn)確的A,所以我們此時以MB(x-1)的16x16分割搜索時所得到的整像素MV來代替A,并把據(jù)此計算得到的MVP作為搜索的起點。
3、IME模塊及功能
IME模塊的架構(gòu)如下圖所示
圖3 IME模塊架構(gòu)圖
IME的主要功能是:
(1)數(shù)據(jù):把原始和參考YUV從inter_config模塊中取出,為PS和FME模塊準(zhǔn)備預(yù)測所需數(shù)據(jù);
(2)控制:控制幀間預(yù)測的過程
IME的模塊劃分及各自功能:
Pipe_ctrl:不同分割間的搜索和選擇 將不同分割方式的順序搜索改為并行,用兩條水線來實現(xiàn)加速 Pipe0:進行P16x16,P8x16,P4x8 ;Pipe1:進行P8x8,P16x8,P8x4,4x4由兩條共同完成(為了減少pipe0的等待時間,把pipe1的部分工作放到pipe0中)
MVp_ctrl:每種分割的具體搜索過程
(1)計算MVp值
(2)控制reg_ctrl模塊的數(shù)據(jù)存取
Reg_ctrl:為相連模塊準(zhǔn)備數(shù)據(jù)
(1)為整像素準(zhǔn)備數(shù)據(jù),傳輸給PS模塊;
(2)為分像素搜索準(zhǔn)備數(shù)據(jù),傳輸給FME模塊;
(3)為重構(gòu)準(zhǔn)備數(shù)據(jù),傳輸給FME模塊
4、與IME模塊相關(guān)的主要功能模塊
圖3中與IME工作相關(guān)的有兩個主要的部分,一個是Inter_config 模塊,還有一個是PS模塊,它們在系統(tǒng)中起著重要的作用。論文寫作,整像素預(yù)測。
1. Inter_config模塊及功能描述
Inter_config模塊,即幀間數(shù)據(jù)調(diào)度模塊,其數(shù)據(jù)傳送如圖4所示,Inter_config模塊有兩部分功能:一是為IME服務(wù),把IME所需的數(shù)據(jù)從DDR取到Sram;二是為Loop Filter服務(wù),把LoopFilter模塊的deblock運算所需要的一部分?jǐn)?shù)據(jù)從DDR取到Sram以及將deblock運算后的宏塊數(shù)據(jù)存入DDR。
圖4 Inter_config模塊數(shù)據(jù)傳送
Inter_config模塊與IME有關(guān)的工作包括:
1)取原始YUV數(shù)據(jù),Luma部分直接拉給IME_Reg_o,Chroma部分存入Sram0。
2)為IME準(zhǔn)備計算所需的9個宏塊的Luma數(shù)據(jù),并存入Sram0和Sram1。
3)將這9個宏塊的Chroma數(shù)據(jù)準(zhǔn)備到Sram1中,用于Chroma資料拼接之用。
4)接收到IME_ChromaStart_i信號有效后,開始FME運算所需Chroma數(shù)據(jù)的相關(guān)準(zhǔn)備工作。包括:①從Sram0中取Chroma的原始YUV送給IME;②從Sram0中取Chroma3x3Mb數(shù)據(jù)并進行拼接(將每個block對應(yīng)的2x2像素,向右向下擴展,變成3x3像素)后送給IME。論文寫作,整像素預(yù)測。
5)把最后一行的5個mv(當(dāng)前Mb最后一行的block的4個mv及右側(cè)相鄰的1個mv)存入Sram0,作為下一宏塊行進行Mvp預(yù)測所需數(shù)據(jù)。
2. PS模塊功能描述
PS模塊,即預(yù)測選擇模塊,本模塊主要用于選擇當(dāng)前編碼宏塊的最佳預(yù)測方式,幀內(nèi)預(yù)測還是幀間預(yù)測;若是幀間預(yù)測還需給出宏塊的最佳分割以及分割的最佳MV,除此之外,還需求殘差值,用于后面的重建。其主要功能如下:
1)接收IME模塊的整像素亮度值,以進行整像素搜索,找出最佳的整像素MV;
2)將兩套流水線所得出的cost進行比較,選出最佳partition;
3)接收inter_ctrl模塊中IME模塊的亞像素亮度值,以進行亞像素搜索,找出最佳的亞像素MV以及cost,并與最佳的整像素MV的cost相比較,選擇最佳的MV;
4)將選出的最佳的cost與intra_ctrl中的最佳的cost,比較得出最佳的預(yù)測方式,幀間還是幀內(nèi);
5)若選出的是幀內(nèi),則結(jié)束當(dāng)前宏塊的幀間操作,準(zhǔn)備下一個宏塊的幀間操作;若選出的是幀間,則接收IME或FME的亮度和色度值,進行求殘差操作,送給DCT以備后面重建。
5、總結(jié)及展望
本文對幀間編碼中IME運算所需數(shù)據(jù)進行探討和分析,并提出一套架構(gòu)設(shè)計方案,時序和資源使用都比較優(yōu)化。設(shè)計方案在空間上具有較高的并行度,處理能力高,非常適合實現(xiàn)高清視頻編碼。目前市場上對于H.264的研究開發(fā)一般都是基于PC或者DSP解決,很少有基于硬件實現(xiàn)的開發(fā),功能上還不足以實現(xiàn)高清實時信號的編碼和解碼。本設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)幀間預(yù)測的關(guān)鍵部分,在后續(xù)的研究中如果能使用H.264標(biāo)準(zhǔn)在幀間預(yù)測所帶來的高壓縮率,如果能將其帶來的復(fù)雜度的增加限制在可容忍的范圍內(nèi),支持幀間預(yù)測的高清實時視頻編解碼的芯片實現(xiàn)是非常有意義的,應(yīng)用前景很廣闊。
參考文獻
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近年來,各地蔬菜科研、推廣單位承擔(dān)完成了大量科研項目,成功選育出大批蔬菜新品種,提出了系列實用栽培模式和栽培技術(shù)。為了促進發(fā)展、擴大交流,特向社會各界征集稿件,歡迎國內(nèi)外蔬菜科研領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的論文投稿。
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8、請作者自留備份稿,本部不退稿。
主要欄目:現(xiàn)代職業(yè)新理念、職場宏觀管理、職業(yè)政策研究、職業(yè)心理研究、職業(yè)教育研究、法制建設(shè)、主題論壇、高管論壇、爭鳴、觀點輯要、國外研究與借鑒、調(diào)查與探索等
1.來稿要求論點明確、數(shù)據(jù)可靠、邏輯嚴(yán)密、文字精煉,每篇論文必須包括題目、作者姓名、作者單位、單位所在地及郵政編碼、摘要和關(guān)鍵詞、正文、參考文獻和第一作者及通訊作者簡介(包括姓名、性別、職稱、出生年月、所獲學(xué)位、目前主要從事的工作和研究方向),并請在文稿的首頁地腳處注明論文屬何項目、何基金(編號)資助,沒有的不注明。
2.論文摘要盡量寫成報道性文摘,包括目的、方法、結(jié)果、結(jié)論4方面內(nèi)容(100字左右),應(yīng)具有獨立性與自含性,關(guān)鍵詞選擇貼近文義的規(guī)范性單詞或組合詞(3~5個)。
3.文稿篇幅(含圖表)一般不超過4000字,一個版面2400字內(nèi)。文中量和單位的使用請參照中華人民共和國法定計量單位最新標(biāo)準(zhǔn)。外文字符必須分清大、小寫,正、斜體,黑、白體,上下角標(biāo)應(yīng)區(qū)別明顯.
4.文中的圖、表應(yīng)有自明性。圖片不超過2幅,圖像要清晰,層次要分明。
5.參考文獻的著錄格式采用順序編碼制,請按文中出現(xiàn)的先后順序編號。所引文獻必須是作者直接閱讀參考過的、最主要的、公開出版的文獻。未公開發(fā)表的、且很有必要引用的,請采用腳注方式標(biāo)明,參考文獻不少于3條。
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