CN103561282A - 流媒体文件的数据传输方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种流媒体文件的数据传输方法和装置，其方法包括：当传输完第一数据段的第一预定数据长度后，获取第一数据段的第二预定数据长度内的网络带宽的平均值；当平均值小于根据原始网络带宽确定的带宽范围的下限值，或者，当平均值大于根据原始网络带宽确定的带宽范围的上限值时，获取数据质量与平均值相适应的第二数据段；其中，原始网络带宽与第一数据段的质量相适应；第一数据段与第二数据段相邻，且第一数据段在第二数据段之前；当传输完第一数据段后，传输第二数据段的数据。利用该发明，可以提高流媒体文件的数据传输质量和传输效率。

Description

流媒体文件的数据传输方法和装置

 

技术领域

本发明涉及数据传输领域，更为具体地，涉及流媒体文件的数据传输方法和装置。

 

背景技术

所谓流媒体是指采用流式传输的方式在Internet播放的媒体格式。流媒体又叫流式媒体，它是将一个视频传送服务器把节目当成数据包发出，传送到网络上。用户通过解压设备对这些数据进行解压后，节目就会像发送前那样显示出来。当今，网络带宽仍然是流媒体系统应用的最大瓶颈，为了应付网络带宽的不足，许多流媒体系统将解决办法放在流媒体系统架构的改进上。

传统的流媒体文件传输采用单一的码率传输，或者，先接收终端支持的分辨率，然后根据实测的传输带宽、终端支持的分辨率进行自适应编码调整流媒体数据的大小；由于该种数据传输方法，一方面，需考虑到终端支持的分辨率；另一方面，需要考虑到当前传输带宽的限制；这就需要在数据传输时，进行比较复杂的处理以得到数据传输策略，并且，在采用上述数据传输策略进行数据传输时，并不能有效利用当前的网络带宽，特别是对于那种下载流媒体文件批量在不同终端上播放的情形，当前网络带宽可以支持大数据传输，然而却只传输上述自适应调整后的比当前网络带宽可以支持的数据小的数据，由于各个终端支持的数据质量不尽相同，有的终端支持的数据质量高，有的终端支持的数据质量低。

综上，传统的流媒体文件传输存在数据传输的质量较差、传输效率低下的不足。

 

发明内容

本发明的目的在于提出一种流媒体文件的数据传输方法和装置，可以提高流媒体文件的数据传输质量和传输效率。

根据本发明的一个方面，提供了一种流媒体文件的数据传输方法，包括：当传输完第一数据段的第一预定数据长度后，获取第一数据段的第二预定数据长度内的网络带宽的平均值；当平均值小于根据原始网络带宽确定的带宽范围的下限值，或者，当平均值大于根据原始网络带宽确定的带宽范围的上限值时，获取数据质量与平均值相适应的第二数据段；其中，原始网络带宽与第一数据段的质量相适应；第一数据段与第二数据段相邻，且第一数据段在第二数据段之前；当传输完第一数据段后，传输第二数据段的数据。

根据本发明的另一个方面，提供了一种流媒体文件的数据传输装置，包括：

第一获取模块，用于当传输完第一数据段的第一预定数据长度后，获取第一数据段的第二预定数据长度内的网络带宽的平均值；第二获取模块，用于当平均值小于根据原始网络带宽确定的带宽范围的下限值，或者，当平均值大于根据原始网络带宽确定的带宽范围的上限值时，获取数据质量与平均值相适应的第二数据段；其中，原始网络带宽与第一数据段的质量相适应；第二数据段的质量与平均值相适应；第一数据段与第二数据段相邻，且第一数据段在第二数据段之前；传输模块，用于当传输完第一数据段后，传输第二数据段的数据。

利用上述方法及装置，将流媒体文件分成不同的数据质量的数据段；获取一定时期内的网络带宽的平均值；当该平均值触发传输与该平均值相适应的数据质量的数据段时，在传输完当前数据段后，传输与该平均值相适应的数据质量的数据段的数据；这就使得本发明的流媒体文件传输不需要经过比较复杂的处理以得到数据传输策略，并且，在采用上述数据传输策略进行数据传输时，只考虑网络带宽的因素，可以有效利用当前的网络带宽，传输流媒体文件；从而提高了流媒体文件的数据传输质量和传输效率。

 

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

 

附图说明

根据下述参照附图进行的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更加显而易见。在附图中：

图1示出了流媒体文件的码率自适应处理系统的功能框图；

图2示出了根据本发明的实施例的流媒体文件的传输方法的流程图；

图3示出了流媒体文件的码率自适应处理系统中流媒体文件的接收端的方框示意图；和

图4示出了根据本发明的实施例的流媒体文件的传输装置的方框示意图。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

 

具体实施方式

下面描述本公开的各个方面。应该明白的是，本文的教导可以以多种多样形式具体体现，并且在本文中公开的任何具体结构、功能或两者仅仅是代表性的。基于本文的教导，本领域技术人员应该明白的是，本文所公开的一个方面可以独立于任何其它方面实现，并且这些方面中的两个或多个方面可以按照各种方式组合。例如，可以使用本文所阐述的任何数目的方面，实现装置或实践方法。另外，可以使用其它结构、功能、或除了本文所阐述的一个或多个方面之外或不是本文所阐述的一个或多个方面的结构和功能，实现这种装置或实践这种方法。此外，本文所描述的任何方面可以包括权利要求的至少一个元素。

下面将参照附图描述本发明的各个实施例。

首先请参考图1，图1示出了流媒体文件的码率自适应处理系统的功能框图；

流媒体文件的码率自适应处理系统包括发送端和接收端；其中各模块的功能大致如下：

1）流媒体质量等级划分功能

其中，媒体质量等级可理解为流媒体文件的分辨率，和/或帧率，和/或像素位数；

与该功能有关的模块包括：磁盘文件管理模块、媒体质量等级划分模块、媒体文件重编码模块、媒体文件分段模块以及RTP的组装模块。

其中，磁盘文件管理模块为发送端功能模块，用于管理磁盘上的每一个文件，为上层提供读取文件内容、查询文件信息等接口；

媒体质量等级划分模块：用于媒体文件质量等级的划分；

媒体文件重编码模块：用于对外提供重编码的分辨率、像素位数的参数的设置，实现媒体文件的重编码；

媒体文件分段模块：用于实现媒体数据内容分段，以实现媒体内容等级切换时的快速重定位；

2）流媒体内容的切换调度和拥塞控制

与该功能有关的模块包括：媒体质量等级切换模块、拥塞控制模块和可用带宽的测量模块；

媒体质量等级切换模块：用于实现媒体质量等级的重新选择功能，以及在切换操作时，实现下一个需要发送的音视频帧的快速定位操作； 

拥塞控制模块：用于提供了适用于流媒体的拥塞控制机制；

可用带宽的测量模块：用于通过反馈的RTCP（RTP Control Protocol，RTP 控制协议）包进行实时地计算得到当前的可用带宽大小；

3）媒体数据发送和接收

媒体数据发送模块：用于根据当前的发送速率实现媒体数据内容向接收端的发送；

媒体数据接收模块：用于实现媒体数据内容的接收；

4）播放控制

与该功能有关的模块包括：播放器控制接口、VCR操作接口、filters管理器（即Filter Graph Manager：过滤器图标管理器）、音视频帧的重组模块、RTP(Reliable Transport Protocol，可靠传输协议)包的解封模块以及缓冲区管理模块；

播放器控制接口：用于为用户提供友好的VCR操作界面；

VCR操作接口：用于实现网络环境下播放时的VCR操作网络命令交互；

Filters管理器：用于实现播放器filters链路的创建、动态重连、实时解码播放等；

音视频帧重组模块：用于实现从RTP解封模块中还原出来的帧数据内容到音视频帧的重组；

缓冲区管理模块：用于实现接收端的媒体数据内容缓冲，并根据当前的网络性能和媒体质量等级自适应地调整容量。

本发明可以基于图1所示系统运行；图2示出了根据本发明的实施例的流媒体文件的传输方法的流程图；本发明提出的流媒体文件的传输方法包括：

S1、当传输完第一数据段的第一预定数据长度后，获取第一数据段的第二预定数据长度内的网络带宽的平均值；采用适合于流媒体应用的具有延迟预警的拥塞控制算法，并结合RTP/RTCP对该算法的计算因子进行实时采集，可以获取网络带宽。

S2、当平均值小于根据原始网络带宽确定的带宽范围的下限值，或者，当平均值大于根据原始网络带宽确定的带宽范围的上限值时，获取数据质量与平均值相适应的第二数据段；其中，原始网络带宽与第一数据段的质量相适应；第一数据段与第二数据段相邻，且第一数据段在第二数据段之前；其中，对于流媒体文件来说，数据质量可以是数据的分辨率，和/或帧率，和/或像素位数；

S3、当传输完第一数据段后，传输第二数据段的数据。

利用上述方法，将流媒体文件分成不同的数据质量的数据段；获取一定时期内的网络带宽的平均值；当该平均值触发传输与该平均值相适应的数据质量的数据段时，在传输完当前数据段后，传输与该平均值相适应的数据质量的数据段的数据；这就使得本发明的流媒体文件传输不需要经过比较复杂的处理以得到数据传输策略，并且，在采用上述数据传输策略进行数据传输时，只考虑网络带宽的因素，可以有效利用当前的网络带宽，传输流媒体文件；从而提高了流媒体文件的数据传输质量和传输效率。

 

本领域的技术人员可以理解经过步骤S1至S3是一个连续过程，当执行完步骤S3后，若还有该流媒体文件的数据段，则返回步骤S1；然后重复S1至S3的过程直至该流媒体文件的所有数据段传输完毕。

在本发明的一个或者多个实施方式中，传输数据时可以采用RTP/RTCP协议对媒体数据内容进行传输。对于视频H264编码，其RTP包的有三种打包模式，可参阅参考文件rfc3984；而对于音频AAC编码（Advanced Audio Coding，高级音频编码），其RTP包的格式可参阅参考文件rfc3640。

第二预定数据长度可以是第一数据段中某一数据对应的时间点至该数据段最后的时间点的时间长度。

在本发明的一个或者多个实施方式中，步骤S2中获取数据质量与平均值相适应的第二数据段的步骤可以包括但不限于以下步骤：

1、根据平均值从预设的网络带宽与数据段质量的对应关系中查找需转换的数据段的质量；其中，预设的网络带宽与数据段质量的对应关系用于表示不同网络带宽范围以及与之相应的数据段质量；如，将流媒体文件A有B、C、D三个数据段；每个数据段都有3个数据质量，按照一定的策略建立起网络带宽范围、数据段的数据质量的联系即可得到上述预设的网络带宽与数据段质量的对应关系；该建立过程可以在系统运行前预先设置；也可以在系统运行后预生成；

2、根据需转换的数据段的质量从缓冲区中选取第二数据段的数据；其中，缓冲区用于缓存同一源数据的不同数据质量的数据段数据。

在本发明的一个或者多个实施方式中，上述步骤中提到的根据需转换的数据段的质量从缓冲区中选取第二数据段的数据的步骤前还包括：

3、读取第一时间长度内的源数据；

4、按照预定步长将第一时间长度内的源数据分成若干源数据段；其中，预定步长为时间长度；

5、将每个源数据段生成不同质量的数据段；具体的，例如，将流媒体文件A分成连续的a1、a2、a3、a4四个数据段；每个数据段有b1、b2、b3三个数据质量；

6、缓存相邻的不同质量的数据段的数据。缓存时，可以缓存具有b1、b2、b3三个数据质量的a1和a2数据段；也可以缓存具有b1、b2、b3三个数据质量的a1、a2、a3数据段；还可以缓存具有b1、b2、b3三个数据质量的a1、a2、a3、a4数据段。 

在本发明的一个或者多个实施方式中，当传输完第二数据段的数据后，从缓冲区中删除与第二数据段的数据相关的数据；其中，与第二数据段的数据相关的数据包括：第二数据段的所有数据质量的数据；如上述例子中，数据段a2的b1、b2、b3三个数据质量的数据；

当缓冲区没有数据时，读取第二时间长度的源数据；按照预定步长将第二时间长度内的源数据分成若干源数据段；返回上述步骤5将每个源数据段生成不同质量的数据段的步骤；其中，第二时间长度顺序衔接在第一时间长度之后。

在本发明的一个或者多个实施方式中，步骤S2中获取数据质量与平均值相适应的第二数据段的步骤包括但不限于以下步骤：

7、根据平均值从预设的网络带宽与数据段质量的对应关系中查找需转换的数据段的质量；其中，预设的网络带宽与数据段质量的对应关系用于表示不同网络带宽范围以及与之相应的数据段质量； 

8、在第一数据段之后，按照预定步长从当前传输的流媒体文件中顺序选取数据段；数据分段的时间长度不宜太长，可以采用5秒钟时长的分段策略，在进行RTCP的反馈包交互时，时间间隔也可以为5秒钟。即可以将预定步长设定为5秒钟。

9、将选取的数据段按照需转换的数据段的质量进行转换得到第二数据段的数据。

在本发明的一个或者多个实施方式中，在步骤S3中传输第二数据段的数据的步骤中，先进行动态重连，当连接成功时，传输第二数据段的数据。

在本发明的一个或者多个实施方式中，将接收的第一数据段的数据和第二数据段的数据，按照终端的分辨率进行转换。

 

图3示出了流媒体文件的码率自适应处理系统中流媒体文件的接收端的方框示意图；

该接收端用于实现媒体数据的接收，对接收到的RTP包进行解封装，同时实现音视频帧的重组操作，为上层播放层提供音视频帧的获取接口；对接收到的网络数据进行缓冲，以等待播放模块获取数据进行解码播放；

开辟多大的缓冲区是缓冲区管理模块重点要解决的一个问题，如果采用固定大小的缓冲区，往往不能满足实际的应用需要，因为不同流媒体文件的分辨率、帧率和像素位数等都是不同，在相同大小缓冲区模式下，对不同的媒体质量，其能够缓冲的音视频帧数会有很大的差别，为了屏蔽这种差别，使得媒体能够流畅播放，需要自适应的调整缓冲区的大小。

 

本发明还提出一种流媒体文件的数据传输装置，图4示出了根据本发明的实施例的流媒体文件的传输装置的方框示意图；包括：第一获取模块，用于当传输完第一数据段的第一预定数据长度后，获取第一数据段的第二预定数据长度内的网络带宽的平均值；

第二获取模块，用于当平均值小于根据原始网络带宽确定的带宽范围的下限值，或者，当平均值大于根据原始网络带宽确定的带宽范围的上限值时，获取数据质量与平均值相适应的第二数据段；其中，原始网络带宽与第一数据段的质量相适应；第二数据段的质量与平均值相适应；第一数据段与第二数据段相邻，且第一数据段在第二数据段之前；

传输模块，用于当传输完第一数据段后，传输第二数据段的数据。

利用上述装置，将流媒体文件分成不同的数据质量的数据段；获取一定时期内的网络带宽的平均值；当该平均值触发传输与该平均值相适应的数据质量的数据段时，在传输完当前数据段后，传输与该平均值相适应的数据质量的数据段的数据；这就使得本发明的流媒体文件传输不需要经过比较复杂的处理以得到数据传输策略，并且，在采用上述数据传输策略进行数据传输时，只考虑网络带宽的因素，可以有效利用当前的网络带宽，传输流媒体文件；从而提高了流媒体文件的数据传输质量和传输效率。

在本发明的一个或者多个实施方式中，第二获取模块包括：

查找单元，用于根据平均值从预设的网络带宽与数据段质量的对应关系中查找需转换的数据段的质量；其中，预设的网络带宽与数据段质量的对应关系用于表示不同网络带宽范围以及与之相应的数据段质量；

第一选取单元，用于根据需转换的数据段的质量从缓冲区中选取第二数据段的数据；其中，缓冲区用于缓存同一源数据的不同质量的数据段数据。

在本发明的一个或者多个实施方式中，第二获取模块包括：

查找单元，根据平均值从预设的网络带宽与数据段质量的对应关系中查找需转换的数据段的质量；其中，预设的网络带宽与数据段质量的对应关系用于表示不同网络带宽范围以及与之相应的数据段质量；

第二选取单元，用于在第一数据段之后，按照预定步长从当前传输的流媒体文件中顺序选取数据段；

转换单元，用于将选取的数据段按照需转换的数据段的质量进行转换得到第二数据段的数据。

 

在本发明的一个或者多个实时方式中，流媒体文件的数据传输装置还包括：读取单元、分段单元、数据段产生单元、缓存单元；其中，读取单元用于读取第一时间长度内的源数据；分段单元用于按照预定步长将第一时间长度内的源数据分成若干源数据段；数据段产生单元用于将每个源数据段生成不同质量的数据段；其中，预定步长为时间长度；缓存单元用于缓存相邻的不同质量的数据段的数据。

 

在本发明的一个或者多个实时方式中，流媒体文件的数据传输装置还包括删除单元；其中，当传输完第二数据段的数据后，删除单元从缓冲区中删除与第二数据段的数据相关的数据；

当缓冲区没有数据时，读取单元读取第二时间长度的源数据；分段单元按照预定步长将第二时间长度内的源数据分成若干源数据段；数据段产生单元将每个源数据段生成不同质量的数据段；其中，第二时间长度顺序衔接在第一时间长度之后。

在本发明的一个或者多个实时方式中，在传输模块传输第二数据段的数据时，先进行动态重连，当连接成功时，传输第二数据段的数据。

在本发明的一个或者多个实时方式中，与流媒体文件的数据传输装置对应设置的接收端将接收的第一数据段的数据和第二数据段的数据，按照终端的分辨率进行转换。

 

本发明可以应用于PC客户端也可以应用于移动终端；此外，典型地，本发明所述的移动终端可为各种具有蓝牙功能的手持终端设备，例如具有蓝牙功能的手机、个人数字助理（PDA）。

此外，根据本发明的方法还可以被实现为由移动终端中的处理器（比如CPU）执行的计算机程序，并且存储在移动终端的存储器中。在该计算机程序被处理器执行时，执行本发明的方法中限定的上述功能。

此外，根据本发明的方法还可以实现为一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机可读介质，在该计算机可读介质上存储有用于执行本发明的方法中限定的上述功能的计算机程序。

此外，上述方法步骤以及系统单元也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元功能的计算机程序的计算机可读存储设备实现。

本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现所述的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明的范围。

尽管前面公开的内容示出了本发明的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的发明实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想多个，除非明确限制为单数。

虽然如上参照图描述了根据本发明的各个实施例进行了描述，但是本领域技术人员应当理解，对上述本发明所提出的各个实施例，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (10)

1.一种流媒体文件的数据传输方法，其特征在于：

当传输完第一数据段的第一预定数据长度后，获取所述第一数据段的第二预定数据长度内的网络带宽的平均值；

当所述平均值小于根据原始网络带宽确定的带宽范围的下限值，或者，当所述平均值大于根据原始网络带宽确定的带宽范围的上限值时，获取数据质量与所述平均值相适应的第二数据段；其中，所述原始网络带宽与所述第一数据段的质量相适应；所述第一数据段与所述第二数据段相邻，且所述第一数据段在所述第二数据段之前；

当传输完所述第一数据段后，传输所述第二数据段的数据。

2.根据权利要求1所述的流媒体文件的数据传输方法，其特征在于，所述获取数据质量与所述平均值相适应的第二数据段的步骤包括：

根据所述平均值从预设的网络带宽与数据段质量的对应关系中查找需转换的数据段的质量；其中，所述预设的网络带宽与数据段质量的对应关系用于表示不同网络带宽范围以及与之相应的数据段质量；

根据所述需转换的数据段的质量从缓冲区中选取第二数据段的数据；其中，所述缓冲区用于缓存同一源数据的不同质量的数据段数据。

3.根据权利要求2所述的流媒体文件的数据传输方法，其特征在于，所述根据需转换的数据段的质量从缓冲区中选取第二数据段的数据的步骤前还包括：

读取第一时间长度内的源数据；

按照预定步长将第一时间长度内的源数据分成若干源数据段；

将每个源数据段生成不同质量的数据段；其中，所述预定步长为时间长度；

缓存相邻的不同质量的数据段的数据。

4.根据权利要求3所述的流媒体文件的数据传输方法，其特征在于，当传输完所述第二数据段的数据后，从所述缓冲区中删除与所述第二数据段的数据相关的数据；

当所述缓冲区没有数据时，读取第二时间长度的源数据；按照所述预定步长将第二时间长度内的源数据分成若干源数据段；返回所述将每个源数据段生成不同质量的数据段的步骤；其中，所述第二时间长度顺序衔接在所述第一时间长度之后。

5.根据权利要求1所述的流媒体文件的数据传输方法，其特征在于，所述获取数据质量与所述平均值相适应的第二数据段的步骤包括：

根据所述平均值从预设的网络带宽与数据段质量的对应关系中查找需转换的数据段的质量；其中，所述预设的网络带宽与数据段质量的对应关系用于表示不同网络带宽范围以及与之相应的数据段质量；

在所述第一数据段之后，按照预定步长从当前传输的流媒体文件中顺序选取数据段；

将选取的数据段按照所述需转换的数据段的质量进行转换得到第二数据段的数据。

6.根据权利要求1至5任一项所述的流媒体文件的数据传输方法，其特征在于，在所述传输第二数据段的数据的步骤中，先进行动态重连，当连接成功时，传输所述第二数据段的数据。

7.根据权利要求6所述的流媒文件的数据传输方法，其特征在于，将接收的所述第一数据段的数据和第二数据段的数据，按照终端的分辨率进行转换。

8.一种流媒体文件的数据传输装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于当传输完第一数据段的第一预定数据长度后，获取所述第一数据段的第二预定数据长度内的网络带宽的平均值；

第二获取模块，用于当所述平均值小于根据原始网络带宽确定的带宽范围的下限值，或者，当所述平均值大于根据原始网络带宽确定的带宽范围的上限值时，获取数据质量与所述平均值相适应的第二数据段；其中，所述原始网络带宽与所述第一数据段的质量相适应；所述第二数据段的质量与所述平均值相适应；所述第一数据段与所述第二数据段相邻，且所述第一数据段在所述第二数据段之前；

传输模块，用于当传输完所述第一数据段后，传输所述第二数据段的数据。

9.根据权利要求8所述的流媒体文件的数据传输装置，其特征在于，所述第二获取模块包括：

查找单元，用于根据所述平均值从预设的网络带宽与数据段质量的对应关系中查找需转换的数据段的质量；其中，所述预设的网络带宽与数据段质量的对应关系用于表示不同网络带宽范围以及与之相应的数据段质量；

第一选取单元，用于根据所述需转换的数据段的质量从缓冲区中选取第二数据段的数据；其中，所述缓冲区用于缓存同一源数据的不同质量的数据段数据。

10.根据权利要求8所述的流媒体文件的数据传输装置，其特征在于，所述第二获取模块包括：

查找单元，根据所述平均值从预设的网络带宽与数据段质量的对应关系中查找需转换的数据段的质量；其中，所述预设的网络带宽与数据段质量的对应关系用于表示不同网络带宽范围以及与之相应的数据段质量；

第二选取单元，用于在所述第一数据段之后，按照预定步长从当前传输的流媒体文件中顺序选取数据段；

转换单元，用于将选取的数据段按照所述需转换的数据段的质量进行转换得到第二数据段的数据。

Images