摘要
近年来，随着短视频直播的兴起，视频传输设备在生活中的应用越发普及。人们对图像清晰度、帧率、码率等技术指标的要求不断提高，视频帧所包含的数据量也在急速增加。在有限的网络带宽下，传统的视频采集设备面临压缩率不足、帧率低、延迟高等技术瓶颈，这使得它们无法应用于超清图像的传输场景。因此，面对不断提升的视频质量，提高视频传输系统的编解码效率、降低传输延迟显的尤为重要。 针对上述问题，本论文提出一种基于H.265编解码协议的低延迟视频传输系统，用于解决超清图像传输场景下传输延迟较高的问题。论文围绕RK3399硬件设计，Linux+Android嵌入式开发、H.265编解码等几个方面展开研究，在此基础上引入多个优化策略降低系统传输延迟，提高编码效率。主要完成的工作如下： 1.设计和提出了一种基于H.265编解码协议的低延迟视频传输系统，用于实现对超清图像的低延迟传输。对比于传统视频传输设备，本设计的特点包括：使用软件编码技术，避免硬件编码中数据在硬件层面集成后不利于参数修改的问题，提高了系统的可移植性和可拓展性；基于H.265编解码协议，实现了超清1080P视频的低延迟传输，解决了软件编码在超清视频编码场景下具有较高延迟的问题；系统硬件设计上对编码终端功能模块进行集成，大小为120mm*100mm*15mm，具有体积小、方便携带的优点。 2.通过多种低延迟策略对视频传输系统整体延迟时间进行优化。依托RK3399强大的运算能力，对X265编码器配置进行优化以加快编码速率；对拥塞控制算法的慢启动时间进行把控以减少丢包导致的数据波动，提升网络传输稳定性，降低传输延迟时间；使用环形FIFO的数据结构替代传统线性结构的缓存区设计，提升多线程调度下系统的运行效率；通过调用Android原生的MediaCodec对解码器进行配置优化，结合硬件加速，实现高效的H.265解码；对Android显示控件进行优化，加快视频刷新率，实现高帧率刷新显示；使用AsyncTask重写多线程内容，避开工作线程+Handler的异步消息传输组合，实现高效的异步通信。 3.实现了基于H.265的低延迟视频传输系统在实验环境下的测试与分析。针对不同信号强度，对五种不同分辨率视频序列进行传输测试，结果表明：局域网内，在满足编码质量的前提下，对1080P质量的视频进行传输，系统端到端的网络传输延迟时间为127ms，压缩比为131.8，编码终端功耗小于6W。与优化前的视频传输系统相比，优化后的视频传输系统总延迟时间减少了11.9%。系统功能完整、性能优异、满足低延迟特性，具有一定的实用性。
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