CN101990089A - 串流影音资料传输控制方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种串流影音数据传输控制方法及其设备，所述方法及其设备利用传输端的通报传输速率改善接收端播放延迟的情况。通报传输速率是根据先前周期的传输缓存器的数据剩余量和实际传输速率来确定的。而所述实际传输速率则是需求传输速率与可用传输速率中的较小者，其中，所述需求传输速率是根据数据剩余量和通报传输速率来确定的。因此，通报传输速率可随着数据剩余量的累积而调整，有效改善发生播放延迟的情况。

Description

串流影音资料传输控制方法及其设备

技术领域

本发明涉及一种串流影音数据传输控制方法及其设备，尤其涉及一种具有改善播放延迟的串流影音数据传输控制方法及其设备。

背景技术

在传输端，通常串流影音数据经编码后，撷取出其中的串流影音数据，以输入速率输入到传输缓存器，再以传输速率传输至接收端的接收缓存器；而后在接收端，以传输端的输入速率作为播放速率由接收缓存器取出数据。

当传输速率小于输入速率时，有些数据无法及时传至接收缓存器，发生影音延迟的现象；而当传输速率大于输入速率，但传输端与接收端间的可用传输速率仍然大于传输速率时，则浪费了频宽。

以下举例说明现有技术的缺点。如图1所示是设备100的示意图。撷取单元102由影音数据源撷取串流影音数据，并以估计传输速率r_est传送至传输缓存器B_T(以空心箭号框104表示)，再以实际传输速率r_act，由传输缓存器B_T传输至接收端的接收缓存器B_R(以空心箭号框106表示)，其中，传输量确定单元110根据实际传输速率r’_act(以实心箭号传输r’_act表示)确定估计传输速率r_est，并回传至撷取单元102(以实心箭号传输r_est表示)。在接收端，以播放速率将接收缓存器B_R内的数据输出(以空心箭号框108表示)。

估计传输速率r_est与实际传输速率r_act通常不相同，因此部分数据将被暂存在传输端的传输缓存器B_T；而后接收端仍将以传输端的估计传输速率r_est由接收缓存器B_R取出数据。当接收缓存器B_R内无数据时，接收端则发生播放延迟现象，以下以图2说明播放延迟现象。

如图所示，虚线上方表示传输端，下方表示接收端。传输端的传输缓存器B_T的上方的空心箭号框表示以估计传输速率r_est输入数据输入量，因本说明例的周期等于1秒，所以在周期内的数据输入量与估计传输速率r_est的值相等，箭号内的数字表示此值，并以箭号的长度表示估计传输速率r_est的大小；而传输缓存器B_T的下方的空心箭号框表示以实际传输速率r_act输出数据输出量，在周期内的数据输出量与实际传输速率r_act的值相等，箭号内的数字表示此值，并以箭号的长度表示实际传输速率r_act的大小；传输缓存器B_T阴影部分及其上的数字表示此周期传输后，传输缓存器B_T的数据剩余量。在本说明例中，第8周期的前几周期的实际传输速率r_act小于估计传输速率r_est，因此有部分数据被暂存于传输缓存器，可由传输缓存器B_T的数据剩余量看出。但接收端的接收缓存器B_R仍根据先前的估计传输速率取出数据，在本说明例中，接收端以2周期前传输端的估计传输速率r_est作为拨放速率r_play从接收缓存器取出数据，而使得第8周期接收缓存器的数据剩余量为0(kb)，发生了播放延迟。

因此，本发明建议采用通报传输速率(report transmission rate)以输入数据至传输缓存器B_T，用以降低接收端发生播放延迟的机会。

发明内容

本发明以传输缓存器内的数据剩余量调整与实际传输速率得出的通报传输速率作为传输缓存器的串流影音数据的输入传输速率，从而降低播放延迟发生的机率。

本发明的实施例公开一种串流影音数据传输控制方法，每到通报周期(report cycle)，以先前周期的实际传输速率与先前周期的数据剩余量确定通报传输速率；在当前通报周期内的每周期，以通报传输速率输入数据输入量到传输缓存器，再根据先前周期的数据剩余量及通报传输速率计算需求传输速率，并以需求传输速率与可用传输速率的较小者为实际传输速率，以将传输缓存器的数据传输至接收端。

本发明的实施例公开一种串流影音数据传输控制设备，用于实现上述的串流影音数据传输控制方法，此串流影音数据传输控制设备包括串流影音数据撷取单元、传输缓存器以及传输量确定单元。传输量确定单元根据实际传输速率与传输缓存器的剩余数据量确定通报传输速率，以及控制串流影音数据撷取单元从影音数据源撷取出串流影音数据并以通报传输速率将数据传输予传输缓存器。

附图说明

通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是根据现有技术的设备的示意图。

图2是根据现有技术的播放延迟的说明例。

图3是根据本发明的方法的流程图。

图4是根据本发明的方法步骤的子步骤流程图。

图5是根据本发明的方法步骤的子步骤流程图。

图6是根据本发明的确定传输缓存器相关变量的实施例。

图7是根据本发明的改善播放延迟的实施例。

图8是根据本发明的设备实施例示意图。

图9a是根据本发明的设备实施例示意图。

图9b是根据本发明的设备实施例示意图。

【主要组件符号说明】

B_T       传输缓存器

B_R       接收缓存器

D_res     资料剩余量

D’_res   先前周期数据剩余量

r_est     估计传输速率

r_rep     通报传输速率

r_req     需求传输速率

r_avl     可用传输速率

r_act     实际传输速率

r’_act   先前周期实际传输速率

r_play    播放速率

t        周期

310～350 方法流程步骤

321～324 流程步骤320的子步骤

341～344a(b)流程步骤340的子步骤

100    现有技术架构

102    现有技术撷取单元

110    现有技术传输量决定单元

104、106、空心箭号框

108、804、806、

808

800    串流影音数据传输控制架构

816    串流影音数据编码单元

802    串流影音数据撷取单元

810    传输量决定单元

812    媒介存取控制单元

具体实施方式

在传输端，通常将串流影音数据经编码以及撷取出串流影音数据，以输入速率将数据传输到传输缓存器，并由传输缓存器以实际传输速率(即输出速率)将数据输出至接收端的接收缓存器，而后接收端以输入速率作为播放速率自接收缓存器取出数据。因输入速率与实际传输速率不相同，若实际传输速率小于输入速率时，导致部分数据暂存于传输缓存器，但接收端仍以输入速率由接收缓存器取出数据，而一旦接收缓存器无数据时，则发生播放延迟的现象；若实际传输速率大于输入速率，而传输端至接收端的可用传输速率仍大于实际传输速率时，可能导致频宽的浪费。

本发明的实施例利用实际传输速率以及传输缓存器的数据剩余量计算出通报传输速率作为输入速率，用以控制接收端的播放速率以及接收缓存器的数据剩余量而得以改善播放延迟的现象；实际传输速率为需求传输速率与可用传输速率中较小者，而需求传输速率是根据数据剩余量及通报传输速率计算出。确定通报传输速率与实际传输速率的方法如下：

如图3所示的根据本发明的串流影音数据传输控制方法的周期流程图，包括：判定本周期是否已到通报周期(步骤310)，如已到通报周期，则先确定通报传输速率r_rep(步骤320)，其是根据先前周期的实际传输速率r’_act与传输缓存器的先前周期数据剩余量D’_res确定通报传输速率r_rep；如未到通报周期，则无需更新通报传输速率r_rep，接着以通报传输速率r_rep输入数据输入量到传输缓存器(步骤330)；再来根据需求传输速率r_req与可用传输速率r_avl确定本周期的实际传输速率r_act(步骤340)，并以实际传输速率r_act从传输缓存器将数据输出量传输至接收端(步骤350)。

确定通报传输速率(图3所示范例的步骤320)的范例示于图4。根据先前周期的实际传输速率r_act预估估计传输速率r_est(步骤321)，侦测传输缓存器先前周期的数据剩余量D’_res(步骤322)，根据传输缓存器先前周期的数据剩余量D’_res计算通报传输速率调整值Δ(步骤323)，然后根据估计传输速率r_est与通报传输速率调整值Δ确定通报传输速率r_rep(步骤324)。特别地，通报传输速率调整值Δ可正向调整或负向调整估计传输速率r_est以作为通报传输速率r_rep。

常用于预估估计传输速率r_est(步骤321)的方法包括平均值(mean)法、中间值(median)法、无限冲激响应(Infinite Impulse Response，IIR)法以及实时(Instant)法。须特别说明此四种估计传输速率仅为举例而非限制本发明的应用。

利用通报传输速率调整值Δ调整估计传输速率r_est以确定通报传输速率r_rep(步骤324)的方法的两个实施例分别如等式(1)和等式(2)所示：

r_rep＝r_est-αΔ...............................................(1)

r_rep＝α(r_est-Δ).............................................(2)

其中，α为调整系数，其根据不同实施例而可以是定值或动态调整，通常调整系数α的范围介于0与1的间(记为[0，1])。通报传输速率调整值Δ的计算(步骤323)示于等式(3)：

$\mathrm{\Δ}=\frac{D_{\mathrm{res}}^{\′}}{T}...\left(3\right)$

其中，T为通报周期，其不小于一个周期。

确定实际传输速率r_act(图3实施例的步骤340)示于图5，首先根据先前周期的传输缓存器的数据剩余量D’_res与当前周期的数据输入量D_in确定需求传输速率r_req(步骤341)，如等式(4)所示：

$r_{\mathrm{req}}=\frac{{D^{\′}}_{\mathrm{res}}+D_{\mathrm{in}}}{t}...\left(4\right)$

其中，t为一个周期。侦测可用传输速率r_avl(步骤342)，比较需求传输速率r_req与可用传输速率r_avl(步骤343)并以其中较小者为实际传输速率r_act。

如图6所示是确定传输缓存器B_T的相关变量的举例说明。第1列表示周期t的序号，图中4与5分别为第4周期(先前周期)与第5周期(本周期)。为说明方便，令周期t为1秒，通报周期T为2周期(2秒)，并假设本周期为通报周期。本实施例以等式(1)确定通报传输速率r_rep，等式(1)所需的估计传输速率r_est示于图中第2列，其中虚线空心箭号框的长度示意传输速率的大小，框内的数字表示r_est的值，在本周期为150(kb/s)；调整系数α为说明方便设定为0.3；通报传输速率调整值Δ可由等式(3)计算，而等式(3)中所需的先前周期的数据剩余量D’_res为68.5(kb)，算出的通报传输速率调整值Δ为34.3(kb/s)，因此本周期的通报传输速率r_rep为139.7(kb)。

接着，在本周期内，以通报传输速率r_rep输入数据输入量D_in到传输缓存器B_T，因本实施例的1周期为1秒，数据输出量D_in与通报传输速率r_rep的值相同，在图中以第3列(列r_rep)的实心箭号框表示，框内的数字表示r_rep与D_in的值，并以箭号的长度示意传输速率的大小。本周期的传输至传输缓存器B_T的数据输入量D_in为139.7(kb)。

再来，以需求传输速率r_req与可用传输速率r_avl的较小者为实际传输速率r_act，在图中以第4列(列r_req/r_avl)的二虚线空心箭号框表示，框内的数字分别表示需求传输速率r_req与可用传输速率r_avl的值。根据等式(4)计算出需求传输速率r_req，其所需的先前周期数据剩余量D’_res与本周期的数据输入量D_in分别为68.5(kb)与139.7(kb)，因此本周期的需求传输速率r_req为208.2(kb/s)。因本周期的可用传输速率r_avl为100(kb/s)小于需求传输速率r_req，实际传输速率r_act为r_avl，即100(kb/s)。本周期由传输缓存器B_T的数据输出量D_out为100(kb)。

最后，在本周期内，以实际传输速率r_act将数据输出量D_out输出传输缓存器B_T，因本实施例的1周期为1秒，1周期的数据输出量D_out与实际传输速率r_act的值相同，在图中以第5列(列r_act)的实线空心箭号框内的数字表示r_act与D_out的值。

本周期传输缓存器B_T的数据剩余量D_res为108.2(kb)，计算方式示于等式(5)：

D_res＝D’_res+D_in-D_out...............(5)

参照图7是本发明改善播放延迟的实施例。虚线以上为传输端，以下为接收端。在接收端，接收缓存器内B_R的数据是以播放速率r_play取出，并且因本实施例的1周期为1秒，接收缓存器B_R的周期数据输出量与播放速率r_play的值相同，以接收缓存器下方的空心箭号框内的数字表示此值。在传输端，数据输入量D_in以通报传输速率r_rep输入传输缓存器，而在接收端，本实施例以2周期前的通报传输速率r_rep为播放速率r_play，将与数据输入量D_in相当的数据量输出。例如在第7周期时，接收端的播放速率r_play为第5周期时传输缓存器B_T的通报传输速率r_rep，须注意的是，因第5周期是通报周期，所以传输缓存器B_T的通报传输速率r_rep根据第4周期传输缓存器B_T的数据剩余量D_res调整。比较图7与先前技术图2在第7周期的播放速率，分别为139.7(kb/s)与150(kb/s)，因通报周期为2秒，所以第8周期的播放速率与第7周期相同。在现有技术图2中第8周期接收缓存器B_R的数据剩余量D_res为0(kb)发生了播放延迟，但在图7中，第8周期接收缓存器B_R的数据剩余量D_res为7.1(kb)，改善了播放延迟的现象。

以下说明实施此方法的系统设备的实施例，并请同时参照图8的本发明提供的串流影音传输控制设备800实施例，用以实现前述的串流影音传输控制方法，本串流影音传输控制设备800包括：串流影音数据撷取单元802，由影音数据源中撷取出串流影音数据，并以通报传输速率输出该串流影音数据(以空心箭号框804表示)；传输缓存器B_T，用以接收串流影音数据，以实际传输速率输出串流影音数据与暂存未被传输的剩余数据(以空心箭号框806表示)；以及传输量确定单元810，其根据此实际传输速率r’_act与传输缓存器的数据剩余量D’_res确定通报传输速率r_rep，而实际传输速率r_act是由侦测传输缓存器B_T的输出速率所得(以实心箭号传送r’_act表示)，传输缓存器B_T的数据剩余量D’_res是由侦测传输缓存器的数据剩余量D’_res所得(以实心箭号传送D’_res表示)，并且将确定的通报传输速率r_rep通报至串流影音数据撷取单元802(以实心箭号传送r_rep表示)。

请继续参照图8，本发明提供的串流影音数据传输控制设备800设置在传输端，自传输端的传输缓存器B_T输出后的串流影音数据及剩余数据经过传输管道以实际传输速率r_act输入接收端的接收缓存器B_R，并且，接收端以先前的通报传输速率r_rep为播放速率r_play将串流影音数据从接收缓存器B_R取出(以空心箭号框808表示)。

请参阅图9a的本发明提供的串流影音数据传输控制设备800的实施例，其延伸自图8所示的实施例，本实施例还包括媒介存取控制(Medium Access Control，MAC)单元812，用以控制传输缓存器B_T的实际传输速率r_act(以实心箭号814表示)，并且将实际传输速率r’_act通报给传输量控制单元810(以实心箭号传送r’_act表示)。

请参阅图9b的本发明提供的串流影音数据传输控制设备800的实施例，其延伸自图8所示的实施例，本实施例还包括串流影音数据编码单元816，用以提供串流影音数据撷取单元802的影音数据源(以箭号818表示)。在实施例中，串流影音数据编码单元816使用可调适视讯编码(Scalable Variable Coding，SVC)。

综合上述，本发明提出一种串流影音数据传输控制方法，在传输端，根据串流影音数据由传输端至接收端的实际传输速率及传输缓存器内的数据剩余量通报通报传输速率用以输入串流影音数据；并且在接收端，以先前的通报传输速率作为播放速率将串流影音数据从接收缓存器取出。因为通报传输速率根据先前传输缓存器的数据剩余量调整，降低了播放延迟发生的机会。本发明还提出实现上述方法的设备，主要以传输量确定单元根据实际传输速率及传输缓存器的数据剩余量确定通报传输速率，并使串流影音数据撷取单元以此通报传输速率将撷取出的串流影音数据输入传输缓存器。

以上的所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不用于限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (15)

1.一种串流影音数据传输控制方法，包括：

在到通报周期时，根据先前周期的实际传输速率与传输缓存器的先前周期的数据剩余量确定通报传输速率；

在每个周期，以所述通报传输速率输入数据输入量到所述传输缓存器中；以及

在每个周期，根据需求传输速率与可用传输速率确定当前周期的实际传输速率，从而从所述传输缓存器输出数据输出量。

2.如权利要求1所述的串流影音数据传输控制方法，其特征在于，确定所述通报传输速率包括下列步骤：

根据当前周期的所述实际传输速率预估估计传输速率；

根据先前周期的所述数据剩余量计算通报传输速率调整值；以及

根据所述估计传输速率与所述通报传输速率调整值确定所述通报传输速率。

3.如权利要求2所述的串流影音数据传输控制方法，其特征在于，所述通报传输速率调整值可正向调整或负向调整所述估计传输速率以确定所述通报传输速率。

4.如权利要求2所述的串流影音数据传输控制方法，其特征在于，确定所述通报传输速率的方法是调整系数乘上所述通报传输速率调整值，再利用所述估计传输速率扣除所述调整系数与所述通报传输速率调整值的积，所述通报传输速率调整值为先前周期的所述数据剩余量除以通报周期。

5.如权利要求4所述的串流影音数据传输控制方法，其特征在于，所述调整系数是定值或动态调整值。

6.如权利要求4所述的串流影音数据传输控制方法，其特征在于，所述调整系数介于0～1。

7.如权利要求2所述的串流影音数据传输控制方法，其特征在于，确定所述通报传输速率的方法是所述估计传输速率扣除所述通报传输速率调整值后乘上调整系数，所述通报传输速率调整值是先前周期的所述数据剩余量除以通报周期。

8.如权利要求6所述的串流影音数据传输控制方法，其特征在于，所述调整系数可以是定值或动态调整值。

9.如权利要求6所述的串流影音数据传输控制方法，其特征在于，所述调整系数介于0～1。

10.如权利要求1所述的串流影音数据传输控制方法，其特征在于，确定所述实际传输速率包括：

根据先前周期的所述数据剩余量与当前周期的所述数据输入量确定所述需求传输速率；以及

比较所述可用传输速率与所述需求传输速率，并以较小者作为所述实际传输速率。

11.如权利要求10所述的串流影音数据传输控制方法，其特征在于，确定需求传输速率的方法包括将先前周期的所述数据剩余量加上当前周期的所述数据输入量后除以周期。

12.一种串流影音数据传输控制设备，所述设备实现权利要求1所述的串流影音数据传输控制方法，所述串流影音数据传输控制设备包括：

串流影音数据撷取单元，由影音数据源中撷取出串流影音数据，并以通报传输速率输出所述串流影音数据；

传输缓存器，用于接收所述串流影音数据，以实际传输速率输出所述串流影音数据与暂存未被传输的剩余数据；以及

传输量确定单元，控制所述串流影音数据撷取单元，根据所述实际传输速率与所述传输缓存器的数据剩余量确定所述通报传输速率。

13.如权利要求12所述的串流影音数据传输控制设备，其特征在于，所述传输量确定单元还可侦测所述实际传输速率。

14.如权利要求12所述的串流影音数据传输控制设备，还包括媒介存取控制单元，用于控制所述实际传输速率，并将所述实际传输速率通报给所述传输量确定单元。

15.如权利要求12所述的串流影音数据传输控制设备，还包括串流影音数据编码单元，用于提供所述串流影音数据撷取单元的所述影音数据源。

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