CN101635830B - 视频点播的方法、服务端及客户端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了视频点播的方法、服务端及客户端，其中，该方法预先设置码率表，该码率表中包含各个视频节目名、各个视频节目的码率以及各个视频节目所在的客户端；该方法包括：接收访问客户端发送的关于视频节目的请求，该请求中包括指定码率；如果在码率表中没有查找出具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端，则在码率表中查找出大于该指定码率的码率，并在码率表中获取与查找出的码率对应的被访问客户端，指示被访问客户端按照指定码率对视频节目进行压缩，指示访问客户端从被访问客户端获取压缩后的视频节目，并对应访问客户端请求的该视频节目将指定码率以及被访问客户端添加到码率表中。本发明方案能够为客户端提供指定码率的视频节目。

Description

视频点播的方法、服务端及客户端

技术领域

本发明涉及通信领域的信息交互技术，尤其涉及视频点播的方法、服务端及客户端。

背景技术

现有的视频点播技术包括对等视频点播，下面对其进行说明。

对等视频点播是基于点对点(P2P，Peer to Peer)网络的视频点播技术。传统视频点播技术往往是一个服务端对多个客户端，客户端只能从服务端获取视频源。对等视频点播取消了服务端、客户端的这种简单划分，取而代之的是对等点，服务端和客户端称为对等点，视频资源分布在各个对等点上，极大地丰富了视频节目的来源。每个对等点都可以将自己私有的视频资源共享给其它对等点，也可以从其它对等点点播自己喜欢的视频节目。这种情况下，服务端只起桥梁和管理作用，基本不参与视频资源的传输，缓解了带宽压力，也推动了视频资源的共享。该方案在服务端保存了节目-客户端表，该节目-客户端表中包含了各个客户端的视频节目以及各视频节目所在客户端的地址；进行对等视频点播时，请求方向服务端发送关于视频节目的请求；服务端接收请求后，在节目-客户端表中查找出与请求中指定视频节目对应的客户端地址，将查找出的客户端地址返回给请求方；请求方根据接收的客户端地址从相应的被请求客户端获取指定视频节目。

该对等视频点播方案存在以下缺点：

请求方只能被动地接受被请求客户端保存的固定码率的视频节目，不能请求指定码率的视频节目。

发明内容

本发明提供一种视频点播的方法，该方法能够为访问客户端提供指定码率的视频节目。

本发明提供一种视频点播的服务端，该服务端能够为访问客户端提供指定码率的视频节目。

本发明提供一种视频点播的客户端，该客户端能够获取指定码率的视频节目。

一种视频点播的方法，该方法预先设置码率表，该码率表中包含各个视频节目名、各个视频节目的码率以及各个视频节目所在的客户端；该方法包括：

接收访问客户端发送的关于视频节目的请求，该请求中包括指定码率；

在码率表中查找出具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端，指示访问客户端从所述具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端获取视频节目；

如果在码率表中没有查找出具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端，则在码率表中查找出大于该指定码率的码率，并在码率表中获取与查找出的码率对应的被访问客户端，指示被访问客户端按照指定码率对视频节目进行压缩，指示访问客户端从被访问客户端获取压缩后的视频节目，并对应访问客户端请求的该视频节目将指定码率以及被访问客户端添加到码率表中。

一种服务端，该服务端包括码率表设置模块和指定码率点播模块；

所述码率表设置模块，用于设置码率表，该码率表中包含各个客户端的视频节目名、各视频节目的码率以及各个视频节目所在的客户端；

所述指定码率点播模块，用于接收访问客户端发送的关于视频节目的请求，该请求中包括指定码率；在所述码率表中查找出具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端，指示访问客户端从所述具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端获取视频节目；

在码率表中没有查找出具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端时，所述服务端进一步包括压缩点播模块，用于在码率表中查找出大于该指定码率的码率，并在码率表中获取与查找出的码率对应的被访问客户端，指示被访问客户端按照指定码率对视频节目进行压缩，指示访问客户端从被访问客户端获取压缩后的视频节目。

一种客户端，该客户端包括请求发送模块和视频节目获取模块；

所述请求发送模块，用于向服务端发送关于视频节目的请求，该请求中包括指定码率；

所述视频节目获取模块，用于在服务端的指示下从具有等于该指定码率的视频节目的客户端获取视频节目；

所述客户端进一步包括压缩模块和数据传输模块；

所述压缩模块，用于在服务端的指示下将视频节目按照指定码率进行压缩；

所述数据传输模块，用于在服务端的指示下传送压缩模块压缩后的视频节目。

从上述方案可以看出，本发明预先设置码率表，该码率表中包含各个视频 节目、各个视频节目的码率以及各个视频节目所在的客户端，进行视频点播时，在码率表中查找出具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端，指示访问客户端从所述具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端获取视频节目。这样，满足了访问客户端对指定码率的需求。

附图说明

图1为本发明视频点播的方法示例性流程图；

图2为码率控制中的反馈过程示意图；

图3为本发明视频点播的方法流程图实例；

图4为本发明视频点播的系统结构示意图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明进一步详细说明。

本发明基于P2P实现视频点播，在本发明的P2P网络中，服务端预先设置码率表，该码率表中包含各个客户端的视频节目、各视频节目的码率以及各个视频节目所在的客户端，服务端主要充当管理者的作用，包括：对各个客户端内的视频节目进行统计、根据请求查询码率表，指示客户端进行视频节目的获取以及指定客户端进行码率转换，等；各个客户端在某一时刻可以作为关于指定码率视频节目的请求者，在另一时刻又可以作为关于指定码率视频节目的提供者，这里，将关于指定码率视频节目的请求者称为访问客户端，将关于指定码率视频节目的提供者称为被访问客户端。参见图1，为本发明视频点播的方法示例性流程图，该方法包括以下步骤：

步骤101，服务端接收访问客户端发送的关于视频节目的请求，该请求中包括指定码率。

步骤102，服务端在码率表中查找是否具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端，如果有，则执行步骤103，否则执行步骤104。

服务端对各个客户端存储的视频节目进行统计，在码率表中存储各个视频节目、对应各个视频节目的码率以及各个视频节目所在客户端。可选地，码率表中不仅包括各个客户端存储的视频节目信息，还包括服务端存储的视频节目信息。服务端可以存储一些高码率的原始视频节目，以直接提供给各个请求视频节目的客户端。

服务端实时对码率表进行管理和维护，包括查找、增加和删除等，具体地：根据访问客户端的请求查找与指定码率视频节目对应的被访问客户端；当客户端生成了某个视频节目的新码率后，在码率表中增加相应的码率；当某个视频节目的码率很久没有被其它客户端使用时，删除该码率。

需要说明的是，本步骤中，当服务端在码率表中没有查找到具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端时，可以结束流程；为了进一步完善本发明的方案，也可以执行步骤104。

步骤103，服务端指示访问客户端从具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端获取视频节目。

服务端将具有等于该指定码率视频节目的被访问客户端的地址通知给访问客户端，访问客户端与被访问客户端之间建立连接，之后，访问客户端从被访问客户端获取视频节目。

步骤104，服务端在码率表中查找大于该指定码率的码率，并在码率表中获取与该查找出的码率对应的被访问客户端，指示被访问客户端按照指定码率对视频节目进行压缩，指示访问客户端从所述被访问客户端获取压缩后的视频节目。

根据实际经验发现，客户端进行压缩时，提供的压缩后码率一般小于该客户端原始存储的码率，因此，步骤104中服务端指示具有大于指定码率的视频节目的被访问客户端按照指定码率对视频节目进行压缩。被访问客户端进行压缩的视频节目可以是被访问客户端自身存储的，也可以是从服务端下载得到的，还可以时从其它客户端下载得到的。

可选地，服务端不仅存储码率表，还存储共享队列，共享队列中存储了各 个客户端是否愿意共享压缩视频节目的信息。相应地，本步骤包括：服务端在码率表中查找大于该指定码率的码率，并在码率表中获取与该查找出的码率对应的被访问客户端，在共享队列中查找被访问客户端是否愿意共享压缩视频节目，如果愿意，则指示被访问客户端按照指定码率对视频节目进行压缩，并指示访问客户端从所述被访问客户端获取压缩后的视频节目；如果不愿意，则结束流程。

共享队列中还可包括各个客户端共享压缩视频节目的时间段。相应地，本步骤包括：

服务端在共享队列中查找被访问客户端是否愿意共享压缩视频节目，如果不愿意，则结束流程；如果愿意，则判断当前时间是否在该被访问客户端共享压缩视频节目的时间段内，如果在，则指示被访问客户端按照指定码率进行压缩，并指示访问客户端从所述被访问客户端获取压缩后的视频节目，如果不在，则结束流程。

本步骤中查找出的被访问客户端可能为一个，也可能为至少两个，如果查找出的被访问客户端为至少两个，服务端从该至少两个被访问客户端中选取一个，指示其进行压缩，选取的方式可自行设定，例如：随机选取；或者，选取距离访问客户端最近的被访问客户端；或者，按照共享队列中愿意共享的先后顺序，选取最先愿意共享的访问客户端；等。

本步骤指示访问客户端从被访问客户端获取视频节目时，服务端将选取的被访问客户端的地址通知给访问客户端，访问客户端与被访问客户端之间建立连接，之后，访问客户端从被访问客户端获取视频节目。

可选地，为了考核各个客户端在压缩共享中的贡献大小，服务端为各个客户端设置荣誉点，并对荣誉点进行管理和维护。具体地，服务端为每个客户端设置一个账号，对应账号记录荣誉点。如果客户端的压缩共享能力被选中使用，为其它客户端贡献了新码率，则增加该客户端的荣誉点；如果客户端向服务端申请和使用了新码率，则减少该客户端的荣誉点。荣誉点的设置是为了平衡压缩共享的权利和义务，以避免某些客户端免费地享受其它客户端的压缩资源。 关于荣誉点的实际运用可灵活地自行设定，如，给每个客户端一个初始荣誉点，在后续的使用过程中，如果客户端的荣誉点小于某设定值，则不再允许该客户端共享其它客户端的压缩资源。

本发明涉及的客户端包括机顶盒和PC机，还包括其它终端设备，其中，该机顶盒包括IPTV机顶盒。各客户端都具有压缩功能，压缩分为硬压缩和软压缩，硬压缩指使用专门的视频压缩芯片进行视频节目压缩，软压缩指利用客户端内处理器本身的能力进行压缩。硬压缩与软压缩的特点如表1所示。

特征	软压缩	硬压缩
			硬件	不需要额外的视频压缩芯片。	需要额外的视频压缩芯片。如TI  公司的达芬奇芯片。
压缩效率	一般。	高，因为专业。
			支持压缩算法	全部。只要有对应的软编码器，  如MPEG2、MPEG4、H.264，同  时支持多种文件容器，如ASF、  AVI、MP4、MOV等。	单一。通常只能支持一种或两种压  缩格式。如MPEG2。同样，文件格  式也比较单一。
扩展性	扩展性强。	扩展性差。
			适用平台	一般用在PC机上。	一般用在IPTV机顶盒等嵌入式设  备上。
是否支持升级	可在服务端下载新的软编解码  器。	难于升级。

表1软压缩与硬压缩比较

从表1可以看出，软压缩比硬压缩灵活性强，包括支持多种压缩标准和文件容器，同时可以在线升级；并且，各种编码器和文件容器可以由服务器统一提供，各客户端自动从服务端下载升级。硬压缩一般运用于IPTV机顶盒，通过视频压缩芯片对IPTV机顶盒的CPU扩展出压缩功能，硬压缩具有压缩效力高的特点。

当今主流的视频压缩标准包括ISO/IEC的MPEG系列，如MPEG2、MPEG4等；包括ITU的H系列，如H.264；还包括国内的AVS标准。无论哪一种标准追求的都是最高的压缩率，并提供最好的质量。为达到这个目的，每个标准都引用了一些特殊的技术，如帧内编码、帧间编码。I帧采用帧内编码，P帧依赖前面的帧进行编码，B帧同时依赖前面和后面的帧。压缩的基本思想是，去掉 统计冗余、空间冗余、时间冗余以及视觉冗余等。现代的视频压缩技术，多数都是有损的，因为无损压缩十分有限。

以基于H.264标准的视频编码的基本过程为例，视频压缩的过程包括：宏块划分、帧内预测、运动估计、运动补偿、变换、量化、扫描与重排序、熵编码以及打包成NAL包等。

压缩过程中，涉及到一个重要的技术：码率控制。码率控制的本质就是动态调整编码器参数，得到目标比特数，它为视频序列中的图像组GOP、图像或者子图像分配一定的比特。现有的码率控制算法主要是通过调整量化参数大小来改变码率。量化参数通常也称作量化步长，步长越小，更多的细节就会被保留，编码后的码率越大；步长越大，更多细节都就丢失，编码后的码率越小。

表2显示了量化步长、码率、质量的关系。

量化步长	码率	质量
			增大	升高	升高
减小	降低	降低

表2量化步长、码率、质量间的关系

但是，码率的实际大小，不只受量化步长影响，还受图像本身的特征、熵编码时的统计冗余等影响，而这些都是不可预知的，而且随时都在发生变化。因此，码率控制在理论上是不可完全精确的，量化步长与码率之间只有定性关系是确定的，定量关系不能确定。为了尽可能精确地控制码率必须使用闭环反馈机制。闭环反馈机制就是根据原始视频的复杂度、解码缓冲的大小动态调整量化步长，得到符合要求的码率。

图2显示了反馈的过程。由图可以看出，量化步长和其它信息一起决定了码率的大小，但一般来讲量化步长的影响最大。通过预期的码率计算出大概的量化步长，设置量化步长，可以得到一个实际的码率，将这个目标码率作为反馈与预期的码率进行比较，如果比目标的大，则相应地再减小量化步长，反之如果比目标的小，则增大量化步长。通过不断反馈直到实际码率和目标码率达成一致。实际码率和目标码率有一定误差，但只要把误差限制在要求的范围之 内就可以了。

下面通过图3所示的流程对本发明视频点播方法进行举例说明。该流程包括以下步骤：

步骤301，服务端接收访问客户端发送的关于视频节目的请求，该请求中包括指定码率。

步骤302，服务端在码率表中查找是否具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端，如果有，则执行步骤303，否则执行步骤304。

步骤303，服务端指示访问客户端从具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端获取视频节目，结束流程。

步骤304，服务端在码率表中查找大于该指定码率的码率，并在码率表中获取与该查找出的码率对应的被访问客户端。

本步骤中，如果查找出的被访问端为至少两个，则从中选取一个作为被访问客户端。

步骤305，服务端在共享队列中查找被访问客户端是否愿意共享压缩视频节目，如果愿意，则服务端向被访问客户端发送指示信息，该指示信息包含按照指定码率对指定视频节目进行压缩；否则，结束流程。

步骤306，被访问客户端查找本地是否存储有指定的视频节目，如果存储有，则执行步骤307，否则，从服务端或其它客户端下载指定的视频节目，执行步骤307。

从服务端或其它客户端下载指定视频节目的方法包括：被访问客户端通过服务端的码率表获知指定的视频节目所在客户端的地址，根据获取的该地址从客户端下载视频节目。需要说明的是，被访问客户端获取指定视频节目时，不对指定视频节目的码率做要求；并且，服务端也可向被访问客户端提供指定的该视频节目。

步骤307，被访问客户端对视频节目进行解码，得到解码后的视频，对解码后的视频按照指定码率进行压缩，得到压缩后的视频节目。

步骤308，服务端指示访问客户端与被访问客户端之间建立连接，并将 指定码率以及被访问客户端地址，对应访问客户端请求的视频节目添加到码率表中。

步骤309，访问客户端与被访问客户端之间建立连接，访问客户端从被访问客户端获取压缩后的视频节目。

参见图4，为本发明视频点播的系统结构示意图，该系统包括服务端和多个客户端，所述多个客户端包括访问客户端和被访问客户端；

所述服务端，用于设置码率表，该码率表中包含各个客户端的视频节目、各视频节目的码率以及各个视频节目所在的客户端；服务端接收访问客户端发送的关于视频节目的请求，该请求中包括指定码率，在码率表中查找出具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端，指示访问客户端从所述具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端获取视频节目；

所述访问客户端，用于向服务端发送该请求，并在服务端的指示下从被访问客户端获取视频节目；

所述被访问客户端，用于在服务端的指示下将视频节目传输给访问客户端。

可选地，该服务端包括码率表设置模块和指定码率点播模块；

所述码率表设置模块，用于设置码率表，该码率表中包含各个客户端的视频节目、各视频节目的码率以及各个视频节目所在的客户端；

所述指定码率点播模块，用于接收访问客户端发送的关于视频节目的请求，该请求中包括指定码率；在所述码率表中查找出具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端，指示访问客户端从所述具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端获取视频节目。

可选地，在码率表中没有查找出具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端时，所述服务端进一步包括压缩点播模块，用于在码率表中查找出大于该指定码率的码率，并在码率表中获取与查找出的码率对应的被访问客户端，指示被访问客户端按照指定码率对视频节目进行压缩，指示访问客户端从被访问客户端获取压缩后的视频节目。

可选地，该客户端包括请求发送模块和视频节目获取模块；

所述请求发送模块，用于向服务端发送关于视频节目的请求，该请求中包括指定码率；

所述视频节目获取模块，用于在服务端的指示下从具有等于该指定码率的视频节目的客户端获取视频节目。

可选地，该客户端进一步包括压缩模块和数据传输模块；

所述压缩模块，用于在服务端的指示下将视频节目按照指定码率进行压缩；

所述数据传输模块，用于在服务端的指示下传送压缩模块压缩后的视频节目。

可选地，所述压缩模块可以通过视频压缩芯片实现。

本发明预先设置码率表，进行视频点播时，在码率表中查找出具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端，指示访问客户端从所述具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端获取视频节目。从而，满足了访问客户端对指定码率的需求。

进一步地，如果在码率表中没有查找到具有等于指定码率的视频节目的被访问客户端时，在码率表中查找大于该指定码率的码率，并在码率表中获取与该查找出的码率对应的被访问客户端，指示被访问客户端按照指定码率对视频节目进行压缩，然后，指示访问客户端从所述被访问客户端获取压缩后的视频节目。这样，为访问客户端提供的视频节目并不仅限于被访问客户端固有的码率，实现了动态地为访问客户端提供多种码率的视频节目。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种视频点播的方法，其特征在于，预先设置码率表，该码率表中包含各个视频节目名、各个视频节目的码率以及各个视频节目所在的客户端；该方法包括：

接收访问客户端发送的关于视频节目的请求，该请求中包括指定码率；

在码率表中查找出具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端，指示访问客户端从所述具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端获取视频节目；

如果在码率表中没有查找出具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端，则在码率表中查找出大于该指定码率的码率，并在码率表中获取与查找出的码率对应的被访问客户端，指示被访问客户端按照指定码率对视频节目进行压缩，指示访问客户端从被访问客户端获取压缩后的视频节目，并对应访问客户端请求的该视频节目将指定码率以及被访问客户端添加到码率表中。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指示被访问客户端按照指定码率对视频节目进行压缩之前，该方法包括：

在设置的共享队列中查找被访问客户端是否愿意共享压缩视频节目，所述共享队列中存储了各个客户端是否愿意共享压缩视频节目的信息，如果愿意，则指示被访问客户端按照指定码率对视频节目进行压缩。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，如果在码率表中获取的被访问客户端至少为两个，则指示距离访问客户端最近的被访问客户端按照指定码率对视频节目进行压缩；或者，按照共享队别中愿意共享的先后顺序，指示最先愿意共享的被访问客户端按照指定码率对视频节目进行压缩；或者，随机选取一个被访问客户端按照指定码率对视频节目进行压缩。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指示访问客户端从被访问客户端获取压缩后的视频节目之后，该方法包括：

访问客户端与被访问客户端之间建立连接，访问客户端从被访问客户端获取压缩后的视频节目。

5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，被访问客户端进行压缩的视频节目是被访问客户端自身存储的，或者，是从服务端或其它客户端下载得到的。

6.一种服务端，其特征在于，该服务端包括码率表设置模块和指定码率点播模块；

所述码率表设置模块，用于设置码率表，该码率表中包含各个客户端的视频节目名、各视频节目的码率以及各个视频节目所在的客户端；

所述指定码率点播模块，用于接收访问客户端发送的关于视频节目的请求，该请求中包括指定码率；在所述码率表中查找出具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端，指示访问客户端从所述具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端获取视频节目；

在码率表中没有查找出具有等于该指定码率的视频节目的被访问客户端时，所述服务端进一步包括压缩点播模块，用于在码率表中查找出大于该指定码率的码率，并在码率表中获取与查找出的码率对应的被访问客户端，指示被访问客户端按照指定码率对视频节目进行压缩，指示访问客户端从被访问客户端获取压缩后的视频节目。

7.一种客户端，其特征在于，该客户端包括请求发送模块和视频节目获取模块；

所述请求发送模块，用于向服务端发送关于视频节目的请求，该请求中包括指定码率；

所述视频节目获取模块，用于在服务端的指示下从具有等于该指定码率的视频节目的客户端获取视频节目；

所述客户端进一步包括压缩模块和数据传输模块；

所述压缩模块，用于在服务端的指示下将视频节目按照指定码率进行压缩；

所述数据传输模块，用于在服务端的指示下传送压缩模块压缩后的视频节目。

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