CN101699867A

CN101699867A - 一种视频数据传输速率动态调整方法

Info

Publication number: CN101699867A
Application number: CN 200910272566
Authority: CN
Inventors: 严春哲; 黄江兵; 田逢春
Original assignee: Wuhan Century ICT Industry Co Ltd
Current assignee: Wuhan Century ICT Industry Co Ltd
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2010-04-28

Abstract

本发明涉及基于互联网的数字视频数据传输领域，特别是一种视频数据传输速率动态调整方法，其包括如下步骤：步骤1)、源端根据I、P帧间隔设置进行视频信息编码，然后向接收端发送数据分组，数据分组包括序列信息、时间戳信息；步骤2)、接收端在接收到数据分组后，至少统计包括包丢失信息在内的信息，将接受到的正确数据包传给解码器，然后将统计信息回送到源端；步骤3)、源端根据接收到的接收端统计信息，调整I、P帧循环队列中的P帧的发送数量，再对调整过的P帧的序列号、时间戳进行重新排列，然后源端向接收端发送数据分组；步骤4)、接收端接收经步骤3)调整过的数据分组。本发明可以大大增强互联网环境中视频数据传输的应用效果。

Description

一种视频数据传输速率动态调整方法

技术领域

本发明涉及基于互联网的数字视频数据传输领域，特别是一种视频数据传输速率动态调整方法。

背景技术

数字视频技术广泛应用于通信、计算机、广播电视等领域，带来了会议电视、可视电话及数字电视、媒体存储等一系列应用，促使了许多视频编码标准的产生。ITU-T与ISO/IEC是制定视频编码标准的两大组织，ITU-T的标准包括H.261、H.263、H.264，主要应用于实时视频通信领域，如会议电视；MPEG系列标准是由ISO/IEC制定的，主要应用于视频存储(DVD)、广播电视、因特网或无线网上的流媒体等。两个组织也共同制定了一些标准，H.262标准等同于MPEG-2的视频编码标准，而最新的H.264标准则被纳入MPEG-4的第10部分。

无论是H.261、H.263、H.264还是MPEG标准系列，其主要提高编码效率的技术方法都是帧间预测，通过帧间相同以及差异信息的处理提供视频的编码效率，因此也带来的帧间相关性的特点，因此在H.264标准中增加了灵活宏块排序(FMO)、任意像条排序、冗余图像等技术减少传输中数据丢失对解码的影响，同时在其他一些相关标准中，也有快速刷新等方法去减弱传输丢包对解码的影响，而对实时性要求较高的应用场景，抗丢包的方式还有图像冻结等方法，而无论哪种方法如果丢包是由于实际可用带宽小于视频数据要求传输带宽引起，源发送端不降低发送的数据量，最终的图像效果是不可能保证的。

随着网络和多媒体技术的飞速发展，视频在互联网上的应用越来越广泛，在点对多点应用的视频传输中，由于每个点的带宽不一致，如果不采用多编码器的方法，就只能依照木桶原理，按照最低的带宽进行编码，导致整个系统效果由最低带宽的点决定，严重影响了用户体验。

多速率多点播放是一种把视频分发给一组不同种类接收者的办法，其方式是在编码端进行多种速率的压缩，根据用户带宽进行自适应选择合适的速率发送。现有技术方案大大增加了编码端的负荷，在播放端数量增大，网络情况复杂而且有较大波动情况下，视频的解码质量和接收码流适配困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对以上现有技术的不足，提供一种可以大大增强互联网环境中点对多点视频应用效果及质量的一种视频数据传输速率动态调整方法。

本发明解决以上问题的技术方案是：一种视频数据传输速率动态调整方法，其不同之处在于：其包括如下步骤：

步骤1)、源端根据I、P帧间隔设置进行视频信息编码，然后向接收端发送数据分组，数据分组包括序列信息、时间戳信息；

步骤2)、接收端在接收到数据分组后，至少统计包括包丢失信息在内的信息，将接受到的正确数据包传给解码器，然后将统计信息回送到源端；

步骤3)、源端根据接收到的接收端统计信息，调整I、P帧循环队列中的P帧的发送数量，再对调整过的P帧的序列号、时间戳进行重新排列，然后源端向接收端发送数据分组；

步骤4)、接收端接收经步骤3)调整过的数据分组。

按以上方案，所述步骤1)中，源端根据I、P帧间隔设置进行视频信息编码，并将此参数通知发送模块，发送模块和每一个接收端维护一个数据通道和一个控制信息通道。

按以上方案，所述步骤1)中，所述源端按满速率向接收端发送数据分组。

按以上方案，所述步骤2)中，所述接收端在接收到数据分组后，统计包括包丢失信息、时延信息在内的信息。

按以上方案，所述步骤1)中，所述源端采用RTP协议向接收端发送数据分组。

按以上方案，所述步骤2)中，所述接收端通过RTCP协议将统计信息回送到源端。

按以上方案，所述统计信息按照设定的定时周期定时回送到源端。

按以上方案，所述步骤3)中，源端在接收到接收端的统计信息后，如丢包率超过所设定的调整门限，则减少I、P帧循环队列中的P帧的发送数量，再对调整过的P帧的序列号、时间戳进行重新排列，然后源端向接收端发送数据分组。

按以上方案，所述I、P帧循环队列中的P帧的具体调整处理方法为：在每一个I、P帧循环队列里，按照设定调整幅度从队列的队尾向前依次丢弃1个或1个以上数量的P帧，从而保证视频数据的相关性。

按以上方案，所述时间戳的调整则根据P帧减少的数量及原有P帧数量进行。

按以上方案，所述步骤3)中，当源端在接收到接收端的统计信息后，如果丢包率为零，则判断接收端不丢包时长是否超过时限或是否接收到设定数量的不丢包统计信息，如接收端不丢包时长超过时限或接收到设定数量的不丢包统计信息，并且源端针对此接收端的数据发送已经进行过降速调整，则发送端对此接收端对应的发送速率进行增速调整，增加I、P帧循环队列中的P帧的发送数量，再对调整过的P帧的序列号、时间戳进行重新排列，然后源端向接收端发送数据分组。

按以上方案，所述步骤3)中，P帧的序列号、时间戳的排列方法为：将所述序列号在整个I、P帧循环队列内进行连续排列，将时间戳在整个I、P帧循环队列内进行均匀排列。

对比现有技术，本发明的有益优点是：

1、针对视频编码的特点，在一个I帧(视频编码关键帧)周期内，通过增加或减少I、P帧循环队列中的P帧的发送数量来增加或减小源端发送到接收端的数据量，(减少I、P帧循环队列中的P帧的方法包括：丢弃P帧等)，从而调整I、P帧循环队列中的P帧的发送数量。在点对多点情况下，通过控制反馈回源端的统计信息，确定每个接收端所应发送P帧的合适数量，以达到1次编码，多个速率发送的目的，且调整力度和范围可通过参数形式设定，从而大大增强了在互联网环境中点对多点视频的应用效果及质量。当然，对于点对单点的情况，本发明也是适合的，通过控制反馈回源端的统计信息，确定该接收端所应发送P帧的合适数量，根据接收端情况的变化增加或减小源端发送到接收端的数据量。

2、调整过的P帧的序列号、时间戳进行重新排列；

序列号重新排列：针对每一个目的端所发送的数据分组，在调整P帧发送数量后，应保证序列号在所有I、P帧中保持连续，以保证接收端能够正确获得统计信息；

时间戳重写排列：针对每一个目的端所发送的数据分组，在调整P帧发送数量后，实际I、P帧的时间戳在原有I、P帧循环所对应的时间周期内调整以保持时间戳信息的均匀。

序列号和时间戳的调整同样可以增强用户最终解码的主观质量。

本发明针对特定的工作场景，如视频会议、非高速监控场景等对帧率要求不严格，对图像质量要求相对较高的点对多点互联网工作场景，提出了一种视频数据传输速率动态调整方法，使系统针对每个点都能提供不同的速率，而不增加编码器的负荷，其调整范围根据用户可接受的程度以及特定工作场景而定，调整可达最高速率50％以上，达到不同用户、不同带宽质量感受，而编码器硬件复杂度并不增加的效果。在点对点或点对多点的应用场景下，都可以采用本发明所提出的方法。

附图说明

图1是本发明实施例源端和接收端之间信息的交互过程流程图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明实施方式。

图1是本发明实施例源端和接收端之间信息的交互过程流程图，如图1所示：一种视频数据传输速率动态调整方法，其包括如下步骤：

首先是步骤101，源端根据I、P帧间隔设置进行视频信息编码，然后向接收端发送数据分组，数据分组包括序列信息、时间戳信息。

在步骤101，源端根据I、P帧间隔设置进行视频信息编码，并将此参数通知发送模块，发送模块和每一个接收端维护一个数据通道和一个控制信息通道。

在步骤101，所述源端按满速率向接收端发送数据分组。

在步骤101，所述源端采用RTP协议向接收端发送数据分组。

接着进入步骤102，接收端在接收到数据分组后，至少统计包括包丢失信息在内的信息，将接受到的正确数据包传给解码器，然后将统计信息回送到源端。

在步骤102，所述接收端在接收到数据分组后，统计包括包丢失信息、时延信息在内的信息。

在步骤102，所述接收端通过RTCP协议将统计信息回送到源端。

在步骤102，所述统计信息按照设定的定时周期定时回送到源端。

最后进入步骤103，源端根据接收到的接收端统计信息，调整I、P帧循环队列中的P帧的发送数量，再对调整过的P帧的序列号、时间戳进行重新排列，然后源端向接收端发送数据分组。在步骤3)中，P帧的序列号、时间戳的排列方法可按以下方法进行：将所述序列号在整个I、P帧循环队列内进行连续排列，将时间戳在整个I、P帧循环队列内进行均匀排列。

步骤103可分为几种情况：

1、在步骤103)，源端在接收到接收端的统计信息后，如丢包率超过所设定的调整门限，则减少I、P帧循环队列中的P帧的发送数量，再对调整过的P帧的序列号、时间戳进行重新排列，然后源端向接收端发送数据分组。更具体的，在步骤103，所述I、P帧循环队列中的P帧调整处理方法为：在每一个I、P帧循环队列里，按照设定调整幅度从队列的队尾向前依次丢弃1个或1个以上数量的P帧，从而保证视频数据的相关性，减少针对此接收端的数据发送量。所述时间戳的调整则根据P帧减少的数量及原有P帧数量进行。

2、所述步骤3)中，当源端在接收到接收端的统计信息后，如果丢包率为零，则判断接收端不丢包时长是否超过时限或是否接收到设定数量的不丢包统计信息，如接收端不丢包时长超过时限或接收到设定数量的不丢包统计信息，并且源端针对此接收端的数据发送已经进行过降速调整，则发送端对此接收端对应的发送速率进行增速调整，增加I、P帧循环队列中的P帧的发送数量，再对调整过的P帧的序列号、时间戳进行重新排列，然后源端向接收端发送数据分组。在每一个I、P帧循环队列里，按照预定调整幅度增加P帧的发送数量。

最后进入步骤104，接收端接收经步骤3)调整过的数据分组。

本方法理论结合应用实践，根据视频编码算法的特点以及工作场景的限定，可通过不同的参数集，设定不同的调整幅度、范围。

所有的调整幅度与I、P帧间隔的设定相关，间隔越大，调整幅度越小，可调整的范围由于主观感受的原因也将减小；间隔越小，调整幅度越大，可调整的范围也将增加。

在点对单点或点对多点的应用场景下，都可以采用本发明所提出的方法。

凡是依据本发明的技术本质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化和修饰，均仍属于本发明的保护范围内。

Claims

1.一种视频数据传输速率动态调整方法，其特征在于：其包括如下步骤：

步骤4)、接收端接收经步骤3)调整过的数据分组。

2.如权利要求1的视频数据传输速率动态调整方法，其特征在于：所述步骤1)中，源端根据I、P帧间隔设置进行视频信息编码，并将此参数通知发送模块，发送模块和每一个接收端维护一个数据通道和一个控制信息通道。

3.如权利要求1的视频数据传输速率动态调整方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述源端按满速率向接收端发送数据分组。

4.如权利要求1的视频数据传输速率动态调整方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述接收端在接收到数据分组后，统计包括包丢失信息、时延信息在内的信息。

5.如权利要求1的视频数据传输速率动态调整方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述源端采用RTP协议向接收端发送数据分组。

6.如权利要求1的视频数据传输速率动态调整方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述接收端通过RTCP协议将统计信息回送到源端。

7.如权利要求1的视频数据传输速率动态调整方法，其特征在于：所述统计信息按照设定的定时周期定时回送到源端。

8.如权利要求1的视频数据传输速率动态调整方法，其特征在于：所述步骤3)中，源端在接收到接收端的统计信息后，如丢包率超过所设定的调整门限，则减少I、P帧循环队列中的P帧的发送数量，再对调整过的P帧的序列号、时间戳进行重新排列，然后源端向接收端发送数据分组。

9.如权利要求8的视频数据传输速率动态调整方法，其特征在于：所述I、P帧循环队列中的P帧的具体调整处理方法为：在每一个I、P帧循环队列里，按照设定调整幅度从队列的队尾向前依次丢弃1个或1个以上数量的P帧，从而保证视频数据的相关性。

10.如权利要求9的视频数据传输速率动态调整方法，其特征在于：所述时间戳的调整则根据P帧减少的数量及原有P帧数量进行。

11.如权利要求1的视频数据传输速率动态调整方法，其特征在于：所述步骤3)中，当源端在接收到接收端的统计信息后，如果丢包率为零，则判断接收端不丢包时长是否超过时限或是否接收到设定数量的不丢包统计信息，如接收端不丢包时长超过时限或接收到设定数量的不丢包统计信息，并且源端针对此接收端的数据发送已经进行过降速调整，则发送端对此接收端对应的发送速率进行增速调整，增加I、P帧循环队列中的P帧的发送数量，再对调整过的P帧的序列号、时间戳进行重新排列，然后源端向接收端发送数据分组。

12.如权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9或10或11的视频数据传输速率动态调整方法，其特征在于：所述步骤3)中，P帧的序列号、时间戳的排列方法为：将所述序列号在整个I、P帧循环队列内进行连续排列，将时间戳在整个I、P帧循环队列内进行均匀排列。