CN101917612A

CN101917612A - 一种流媒体视频编码方法及装置

Info

Publication number: CN101917612A
Application number: CN 200910242807
Authority: CN
Inventors: 何宇飞; 李军; 夏永宏; 温晓瑶
Original assignee: China Digital Video Beijing Ltd
Current assignee: China Digital Video Beijing Ltd
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2010-12-15

Abstract

本发明提供了一种流媒体视频编码方法及装置，以解决丢帧导致无法正确解码的问题。本发明通过实时检测网络带宽，并根据网络带宽实时调整关键帧产生的间隔来进行编码，通常在低带宽下减小关键帧产生的间隔来增加关键帧。这样，即使出现丢掉关键帧的情况，由于下一个关键帧能很快弥补上，因此不会影响解码，视频播放的画面也不会长时间的停滞，保证了用户浏览的流畅度，提升了视频图像的质量。

Description

一种流媒体视频编码方法及装置

技术领域

本发明涉及音视频技术领域，特别是涉及一种流媒体视频编码方法及装置。

背景技术

MPEG压缩标准是针对运动图像而设计的，基本方法是——在单位时间内采集并保存第一帧信息，然后就只存储其余帧相对第一帧发生变化的部分，以达到压缩的目的。MPEG压缩标准可实现帧之间的压缩。在多媒体数据压缩标准中，较多采用MPEG系列标准。MPEG系列压缩算法从早期的MPEG-1、MPEG-2发展到现在的MPEG-4以及最新的H.264，其核心压缩原理没有变化。MPEG系列压缩算法都在时域上对视频流进行压缩。

MPEG系列压缩算法采用了I帧、P帧和B帧的模式，当前大部分压缩芯片或者压缩算法并没有实现B帧。其中，I帧是关键帧，P帧是前向预测帧，B帧是后向预测帧。

当解码器收到一个I帧，可立刻进行解码，而不需要其它条件。但是，当解码器收到P帧或者B帧的时候，就不能够立刻进行解码，比如，P帧的解码需要解码器先解码该帧前面的P帧或者I帧。如果前面的P帧或者I帧在网络中丢掉，即使后面连续收到很多P帧，也无法正常解码。例如：在带宽不够的情况下网络丢掉一个I帧，即使随后的P帧都收到，仍然无法正确解码出图像。

综上所述，目前的MPEG压缩算法在低带宽容易丢帧的情况下，存在无法正确解码的问题。例如，对H.264来说，由于自身码流本身比较低，可能在低带宽下1秒能够传送15、16帧，但是，如果I帧在网络上丢失了，即使连续收到15帧P帧也无法正常解码出一幅图片，这时给用户的直观感觉是画面长时间停滞，低带宽下H.264居然比不上MJPEG。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种流媒体视频编码方法及装置，以解决丢帧导致无法正确解码的问题。

为了解决上述问题，本发明公开了一种流媒体视频编码方法，包括：

实时检测网络带宽；

根据网络带宽实时调整关键帧产生的间隔；

利用关键帧进行视频编码。

优选的，所述根据网络带宽实时调整关键帧产生的间隔，包括：

当网络带宽符合表示低带宽的预置条件时，减小关键帧产生的间隔，从而增加关键帧的数量。

优选的，所述利用关键帧进行视频编码之前，还包括：在关键帧中加入校验信息。

优选的，针对同一视频，采用多种码率进行编码。

优选的，对于每种码率的编码，当网络带宽符合表示低带宽的预置条件时，减小关键帧产生的间隔，从而增加关键帧的数量。

本发明还提供了一种流媒体视频编码装置，包括：

带宽检测单元，用于实时检测网络带宽；

关键帧调整单元，用于根据网络带宽实时调整关键帧产生的间隔；

编码单元，用于利用关键帧进行视频编码。

优选的，所述关键帧调整单元包括：

关键帧增加子单元，用于当网络带宽符合表示低带宽的预置条件时，减小关键帧产生的间隔，从而增加关键帧的数量。

优选的，所述装置还包括：

校验单元，用于在关键帧中加入校验信息。

优选的，所述编码单元针对同一视频，采用多种码率进行编码。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明针对MPEG压缩算法，通过实时检测网络带宽，并根据网络带宽实时调整关键帧产生的间隔来进行编码，通常在低带宽下减小关键帧产生的间隔来增加关键帧。这样，即使出现丢掉关键帧的情况，由于下一个关键帧能很快弥补上，因此不会影响解码，视频播放的画面也不会长时间的停滞，保证了用户浏览的流畅度，提升了视频图像的质量。

附图说明

图1是本发明实施例一所述一种流媒体视频编码方法的流程图；

图2是本发明实施例二所述一种流媒体视频编码方法的流程图；

图3是本发明实施例三所述一种流媒体视频编码装置的结构图；

图4是本发明实施例中MPEG-2帧结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

参照图1，是本发明实施例一所述一种流媒体视频编码方法的流程图。

针对MPEG压缩算法，如前所述，采用了I帧、P帧和B帧的模式，其中I帧是关键帧，P帧是前向预测帧，B帧是后向预测帧。解码时，解码器可以立刻对I帧进行解码，但如果没有I帧，P帧和B帧就无法解码。

本实施例对现有的MPEG编码进行了编码优化，其编码过程如下：

步骤101，实时检测网络带宽；

在计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。网络的信道带宽与它的数据传输能力存在一个稳定的基本关系：带宽越高，数据传输可利用的资源就越多，因而能达到越高的速度。

现有技术中有多种可以检测网络带宽的方法，如通过网络流量的方式等。本实施例可以选取一种比较简单的算法和较低的开销，对带宽进行实时检测，实时掌握实际的网络带宽，这样就可以对编码器的策略进行实时调整，从而最大利用带宽进行流媒体视频传输。

步骤102，根据网络带宽实时调整关键帧产生的间隔；

在MPEG系列编码算法中，通常用GOP(Group Of Picture)这一值来设置I帧产生的间隔。经过对比测试研究，在低带宽的情况下，可以将GOP的值调整到一个较小的合适值，这样1秒钟能够产生多个I帧，即使偶尔丢掉了一个I帧，下一个I帧也能很快弥补上，图像不至于长时间的停滞。

所谓GOP，意思是画面组，一个GOP就是一组连续的画面。MPEG编码将画面(即帧)分为I、P、B三种，I帧是一个完整的画面，而P帧和B帧记录的是相对于I帧的变化。例如，参照图4所示，是MPEG-2的帧结构，一个GOP包括的帧序列是IBBPBBPBBPBB。

正常情况下，如果网络带宽良好，则可以按照传统的MPEG编码设置正常情况下的I帧产生间隔，即设置GOP值。

但是，如果实际的网络带宽较低，即实时检测结果符合表示低带宽的条件，则本实施例通过减小I帧产生的间隔，即减小GOP值，可以增加I帧的数量。

甚至，在网络带宽非常良好的情况下，可以通过增大I帧产生的间隔，来减小I帧的数量。

步骤103，利用关键帧进行视频编码。

综上所述，本实施例可以根据网络带宽的变化实时调整I帧数量，尤其是在低带宽情况下，通过增加I帧来进行编码，即使网络出现丢掉I帧的情况，由于下一个I帧能很快弥补上，因此不会影响解码，视频播放的画面也不会长时间的停滞，保证了用户浏览的流畅度，提升了视频图像的质量。

例如，对于H.264来说，按照现有技术的编码方法，可能在低带宽下1秒能够传送15、16帧，但是，按照本发明所述方法在编码过程中增加I帧，在低带宽下1秒能够传送的帧数大于原来的16帧。如果I帧在网络上丢失了，由于I帧的增加导致I帧之间的间隔变小，解码器可以在很短的时间收到下一个I帧，利用所述下一个I帧继续进行解码。如果增加的I帧足够多，则解码过程不会由于丢帧而产生影响，那么视频播放的流畅度也不会受到影响。

实施例二：

本实施例是对实施例一的进一步优化，具体如下。

参照图2，是本发明实施例二所述一种流媒体视频编码方法的流程图。

步骤201，针对同一视频，采用多种码率进行编码；

码率就是数据传输时单位时间传送的数据位数，码率也叫码流(DataRate)，一般用的单位是kbps即千位每秒。通俗一点的理解就是取样率，单位时间内取样率越大，精度就越高，处理出来的文件就越接近原始文件，但是文件体积与取样率是成正比的，所以几乎所有的编码格式重视的都是如何用最低的码率达到最少的失真。

例如，对于同一音视频节目源(实时直播节目源或点播节目源)，可以设置64K-128K、128K-256k、300K、500K、1M、2M等不同的码流，以供用户选择。用户在收看直播节目或者点播视频节目时，如果当前的网络状态较好，网速较快，则可以选择300K或500K的高码流进行高清播放；如果在后续播放过程中，由于连接的用户数越来越多，网络变慢，则用户可以选择128K-256k的低码流进行切换，以适应网络状态的变化，保证画面播放的流畅。

针对每一种码率的编码过程如下：

步骤202，实时检测网络带宽；

步骤203，根据网络带宽实时调整关键帧产生的间隔；

如果实际的网络带宽较低，则可以将GOP的值调整到一个较小的合适值，即减小I帧产生的间隔，可以增加I帧的数量。

步骤204，在关键帧中加入校验信息；

所述校验信息用于保证服务器播放的内容不会被随意篡改。

步骤205，利用关键帧进行视频编码。

上述流程中，每一种码率的原始视频流都会在低带宽情况下通过增加关键帧的方法，来避免解码过程中由于丢帧(关键帧)导致的无法解码。

实施例三：

参照图3，是本发明实施例三所述一种流媒体视频编码装置的结构图。

所述编码装置主要包括：

带宽检测单元31，用于实时检测网络带宽；

关键帧调整单元32，用于根据网络带宽实时调整关键帧产生的间隔；

编码单元33，用于利用关键帧进行视频编码。

在低带宽情况下，所述关键帧调整单元32可以包括：

优选的，所述编码装置还可以包括：

校验单元34，用于在关键帧中加入校验信息。

所述校验信息用于保证服务器播放的内容不会被随意篡改。

优选的，所述编码单元33针对同一视频，采用多种码率进行编码。

用户在收看直播节目或者点播视频节目时，如果当前的网络状态较好，网速较快，则可以选择300K或500K的高码流进行高清播放；如果在后续播放过程中，由于连接的用户数越来越多，网络变慢，则用户可以选择128K-256k的低码流进行切换，以适应网络状态的变化，保证画面播放的流畅。

综上所述，所述编码装置对传统的MPEG系列编码算法进行了优化改进，可以根据网络带宽的实时状态调整关键帧的数量，在低带宽情况下增加关键帧，这样即使网络传输中丢掉了关键帧，由于关键帧的数量较多，下一个关键帧会马上传到，因此解码可以正常进行。利用所述编码装置，可以提高视频播放的流畅性，并提升视频图像的质量。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上对本发明所提供的一种流媒体视频编码方法及装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种流媒体视频编码方法，其特征在于，包括：

实时检测网络带宽；

根据网络带宽实时调整关键帧产生的间隔；

利用关键帧进行视频编码。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据网络带宽实时调整关键帧产生的间隔，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用关键帧进行视频编码之前，还包括：在关键帧中加入校验信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：针对同一视频，采用多种码率进行编码。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：

对于每种码率的编码，当网络带宽符合表示低带宽的预置条件时，减小关键帧产生的间隔，从而增加关键帧的数量。

6.一种流媒体视频编码装置，其特征在于，包括：

带宽检测单元，用于实时检测网络带宽；

编码单元，用于利用关键帧进行视频编码。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述关键帧调整单元包括：

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

校验单元，用于在关键帧中加入校验信息。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述编码单元针对同一视频，采用多种码率进行编码。