[發明專利]基于H264的SPICE視頻編解碼擴展方法及系統

在審

• 申請號: 201410325929.1
• 申請日: 2014-07-09
• 公開（公告）號: CN104144349A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 校朋;謝朝陽;朱宏濤;丁星;武靜
• 申請（專利權）人: 中電科華云信息技術有限公司
• 主分類號: H04N21/2343
• 分類號: H04N21/2343;H04N21/4402;H04N21/643
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明屬于信息技術(IT)領域，涉及一種典型的虛擬桌面交付協議軟件，具體涉及基于H264的新型SPICE視頻編解碼擴展方法及相應的系統。

背景技術

隨著云計算和電子商務的迅猛發展，企業信息化的規模和終端數量都給IT部門提出了更高要求。在近幾年中，桌面虛擬化借助云計算的勢頭以云桌面或者云終端的概念獲得快速發展。

桌面虛擬化依賴于服務器虛擬化，在數據中心的服務器上進行服務器虛擬化，生成大量的獨立的桌面操作系統(虛擬機或者虛擬桌面)，同時根據專有的虛擬桌面協議將桌面推送給終端設備。用戶終端通過以太網登陸到虛擬主機上，只需要記住用戶名和密碼及網關信息，即可隨時隨地的通過網絡訪問自己的桌面系統，從而實現單機多用戶。

提供桌面虛擬化系統解決方案的公司非常多，主要包括微軟、紅帽、思杰、VMware以及國內的幾家公司，各家大體實現方式類似，但具體技術存在較大差異。由于紅帽的桌面虛擬化系統解決方案基于KVM虛擬化技術和SPICE協議技術，且源代碼開放，社區活躍度極高，很多中小型廠商大多采用此方法。

紅帽的桌面虛擬化(或類似)解決方案簡化了桌面管理，減少了基礎設施成本，并提供了從受控數據中心對完整Windows和Linux桌面環境的訪問權限。其基于強大、高性能的KVM(基于內核的虛擬機)系統管理程序技術，紅帽的桌面虛擬化(或類似)解決方案憑借最高的虛擬機密度，提供了行業領先的可擴展性，同時帶來了更高的效率并減少了復雜度。

SPICE是一項兼容BS/CS、高性能、動態的自適應遠程桌面交付技術，能為終端用戶帶來和物理桌面個人計算機難以區分的體驗。SPICE是為遠程訪問虛擬化桌面而專門設計和創建，它是紅帽的桌面虛擬化(或類似)解決方案的默認桌面交付協議，將用戶連接至虛擬化桌面。

盡管紅帽的桌面虛擬化(或類似)解決方案擁有非常多的優勢，但其默認的虛擬桌面交付協議SPICE在視頻應用場景下卻有重大不足，其帶寬占用非常高，這直接導致網絡瓶頸的較易出現，因此無法應用到公有云環境。其根本原因是：SPICE協議默認使用MJPEG算法對從虛擬機的虛擬顯卡中獲取的原始RGB視頻數據進行有損編碼壓縮，在保證一定質量的前提下，需要大量的網絡帶寬。

關于MJPEG標準請參考ISO標準文檔。

經檢索發現如下相關文獻。

期刊名稱：《計算機工程與科學》第35卷第12期2013年12月

文章名稱：《基于SPICE協議的桌面虛擬化技術研究與改進方案》

摘要：隨著云計算的不斷發展，虛擬桌面解決方案VDl日益成熟，桌面虛擬化成為典型的云計算應用。虛擬桌面技術能夠有效地解決傳統個人計算機使用過程中存在的諸多問題，降低企業的運維成本，受到業界的廣泛關注。SPICE協議作為開源的虛擬桌面傳輸協議具有其獨特的技術架構和應用特性，通過SPICE協議能夠在服務器和遠程用戶終端上部署虛擬桌面，并提供性能比較好的用戶體驗QoE。但是，SPICE協議本身目前還存在許多不足之處，不能適用于帶寬較低的網絡環境。在討論了虛擬桌面傳輸協議的原理以及影響虛擬桌面性能的因素的基礎上，詳細分析了SPICE協議的架構以及核心技術，指出目前SPICE協議的不足，并提出了保證QoE情況下的改進方案，對于當前桌面虛擬化技術的發展將起到一定的指導作用。

技術要點比較：

1.該文章提出對SPICE的視頻處理進行MJPEG2000編解碼擴展，但未說明具體方案及實施方法，且MJPEG2000的算法壓縮率遠遠不及H264的算法壓縮率。參考資料：“H.264幀內編碼和JPEG2000對靜止圖像進行編碼的性能比較”，記載于《中國圖象圖形學報》第11卷第3期2006年3月，該參考資料分析了H264的幀內編碼和JPEG2000的原理，對比了兩者的壓縮率，JPEG2000處于劣勢，另外H264還支持幀間編碼，可以大幅度提高壓縮率。

關于H264和JPEG2000的技術細節可參考ISO標準文檔。

2.該文章提出對SPICE的視頻處理方案進行調整，但未說明具體方案及實施方法，其參照了RDP協議的視頻重定向原理，但實現難度較大，復雜度高且兼容性差。這種方法和本發明為兩種不同的思路。(這種方法的難度和復雜度主要體現在需要為不同的視頻格式數據提供解析并轉發，且需要客戶端擁有不同類型的視頻解碼能力；其兼容性差是因為其具有RDP類似的特性，即視頻重定向可能需要依賴某一種特定的播放器)

發明內容