CN105227956A - 移动网络环境中视频编码码率自适应装置及方法 - Google Patents

Abstract

为了解决现有技术中固定码率存在的网络资源浪费或者不足的技术问题，本发明提供一种移动网络环境中视频编码码率自适应装置及方法；所述装置包括：编码器，缓冲器，信道检测器，用于检测所述缓冲器的状态，从而获取当前网络带宽是否与当前码率相匹配；编码器的码率控制器，用于根据所述信道检测器检测的结果，增大或者减小或者保持当前码率，并且在保证上传或者下载可以实现的前提下，充分利用当前信道能力；因此可以保证数据有效传输的情况下，让网络利用率扩大化。

Description

移动网络环境中视频编码码率自适应装置及方法

技术领域

本发明涉及无线通信的技术领域，尤其涉及一种移动网络环境中视频编码码率自适应装置及方法。

背景技术

移动网络被广泛地部署，可以用来提供诸如数据、语音、视频等之类的各种通信服务，这些网络至少包括采用无线通信技术的无线广域网(WWAN)、无线局域网(WLAN)和无线个人域网络(WPAN)等。

随着无线通信技术的发展，使得人们的沟通、交流变得更加方便，也使得互联网技术更快速地走进人们生活的各个领域。例如，在中国专利申请号为CN201310222507.7的中国专利申请中，公开了一种检测和解调信号/传输的技术方案，具体地，使用不同类型的信号处理以多级来进行信号检测，例如对于第一级使用时域处理、对于第二级使用频域处理、对于第三级使用时域处理。对于第一级，对至少两个不同的延迟产生码元的积，进行用于每个延迟的积和已知值之间的相关，组合用于所述延迟的相关结果并用于表明信号的存在；其中，对于解调，调整输入样本的定时以获得经定时调整的样本；并且估计频率偏移，并从经定时调整的样本中去除频率偏移，以获得经相位校正的样本，利用信道估计处理经相位校正的样本以获得检测的码元；校正检测的码元的相位以获得经相位校正的码元，然后进行解调、去交织和解码。

另一份中国专利申请号为CN200610002102.2的中国专利中，公开了一种用于无线移动网中的移动流媒体传输的无缝切换方法，采用多路自适应传输速率调节实现传输层的无缝切换，即按照多路径的无线接入并发传输中的各个路径性能，对流媒体的分层多描述视频编码策略进行动态调整，对多路径传输视频码流进行调度，以便最大可能地利用接收端的可用带宽，实现移动流媒体在传输层的稳定传输与平滑切换。该方法提高了带宽和传输可靠性，切实有效地减少了网络切换延时，降低了丢包率，并解决了影响移动流媒体视频观看质量的抖动问题；因此，在利用现有的无线网络资源且容易实施的情况下，可以作为融合下一代异构无线接入网的一种有效方法。

但是发明人在实现本发明的过程中发现，上述现有技术存在以下缺陷：移动终端的网络环境经常是多变的，例如地理位置(平面移动，平面移动+海拔移动)变动时，各处网络环境波动较大，可用的网络带宽频繁波动；而上述现有技术在实现视频传输时采用固定的视频编码码率，带宽充裕时，带宽在默认状态下被浪费；带宽不足时，移动终端上的视频上传任务失败或者视频不能打开或者视频不能下载。

发明内容

为了解决现有技术中固定码率存在的网络资源浪费或者不足的技术问题，本发明提供一种移动网络环境中视频编码码率自适应装置及方法。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案包括：

一方面，提供一种移动网络环境中视频编码码率自适应装置，所述装置包括：

编码器，用于对待传输数据按照当前码率进行编码；

缓冲器，用于缓存所述编码器编码后的待传输数据；

信道检测器，用于检测所述缓冲器的缓存状态，从而获取当前网络带宽是否与所述当前码率相匹配；

编码器的码率控制器，用于根据所述信道检测器检测的结果，增大或者减小或者保持所述当前码率。

进一步地，所述缓冲器为FIFO类型的缓冲器，所述信道检测器具体用于：通过所述FIFO类型的缓冲器首尾数据的下标差额，判断所述缓冲器中当前数据的最长滞留时间，根据所述最长滞留时间获取当前网络带宽是否与所述当前码率相匹配。

进一步地，所述缓冲器还用于：当缓存的数据量达到设定的阈值，将阈值对应的警示标识的状态设置为有效；

所述信道检测器具体用于：根据所述缓冲器的警示标识的状态确定所述缓冲器的状态，从而获取当前网络带宽是否与所述当前码率相匹配。

进一步地，所述阈值包括第一阈值、第二阈值和第三阈值，所述第一阈值指示的数据量占缓冲器存储空间的三分之一，所述第二阈值指示的数据量占缓冲器存储空间的二分之一，所述第三阈值指示的数据量占缓冲器存储空间的三分之二。

进一步地，所述编码器的码率控制器的控制策略为，使得缓冲器保持在半满状态为最佳控制状态。。

进一步地，所述编码器的码率控制器具体用于：当信道检测器检测的结果为当前网络带宽小于所述当前码率时，减小所述当前码率；当所述结果为当前网络带宽大于所述当前码率时，增大所述当前码率；当所述结果为当前网络带宽等于所述当前码率时，保持所述当前码率。

另一方面，本发明还提供一种移动网络环境中视频编码码率自适应方法，其特征在于，所述方法包括：

通过信道检测器检测缓冲器的缓存状态，从而获取当前网络带宽是否与当前码率相匹配；

根据所述信道检测器检测的结果，增大或者减小或者保持当前码率。

进一步地，根据所述信道检测器检测的结果，增大或者减小或者保持当前码率，包括：

当信道检测器检测的结果为当前网络带宽小于所述当前码率时，减小所述当前码率；当所述结果为当前网络带宽大于所述当前码率时，增大所述当前码率；当所述结果为当前网络带宽等于所述当前码率时，保持所述当前码率。。

进一步地，所述编码器的码率控制器的控制策略为，使得缓冲器保持在半满状态为最佳控制状态。

进一步地，所述缓冲器为FIFO类型的缓冲器，通过信道检测器检测缓冲器的缓存状态，从而获取当前网络带宽是否与当前码率相匹配，包括：

通过所述FIFO类型的缓冲器首尾数据的下标差额，判断所述缓冲器中当前数据的最长滞留时间，根据所述最长滞留时间获取当前网络带宽是否与所述当前码率相匹配。

采用本发明提供的上述优选技术方案，为移动网络环境中视频编码码率提供了一种自适应的方案，能够在保证上传或者下载可以实现的前提下，充分利用当前信道能力；因此可以高效率地应用无线传输通道，即能够保证数据有效传输的情况下，让网络利用率扩大化。

进一步地，采用FIFO类型的缓冲器，并且通过FIFO类型的缓冲器首尾数据的下标差额，判断所述缓冲器中当前数据的最长滞留时间，为当前码率和当前网络带宽的匹配状态提供的判断的标准，使得编码器的码率控制器能够更方便调整控制策略。

发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书变得显而易见，或者通过实施本发明的技术方案而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种移动网络环境中视频编码码率自适应装置的结构框图；

图2为本发明实施例一提供的一种移动网络环境中视频编码码率自适应方法的流程图；

图3为本发明实施例二提供的一种移动网络环境中视频编码码率自适应方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，这些具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本发明，而非对本发明的限定性解释；并且只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组控制器可执行指令的控制系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

下面通过附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细描述：

实施例一

如图1所示为本实施例提供的一种移动网络环境中视频编码码率自适应装置100，该装置100包括：

编码器101，用于对待传输数据按照预定规则进行编码，并且编码器101在数据传输的过程中可以根据网络状态调整编码码率，而非设置成固定码率；

缓冲器102，用于缓存所述编码器编码后的待传输数据；

信道检测器103，用于检测缓冲器的状态，从而获取当前网络带宽是否与所述当前码率相匹配；

编码器的码率控制器104，用于根据所述信道检测器检测的结果，增大或者减小或者保持所述当前码率。

优选地，码率控制器104一直控制着缓冲器102保持在半满状态，即缓冲器102内的缓存的数据量保持在缓冲器102能够存储的最大存储容量的1/2的状态。

优选地，上述编码器101可以用于对视频数据进行编码，其中，视频数据可以是40x272低分辨率的主要是RealVideo，最佳码率在350-600Kbps，封装文件格式为RM或者RMVB；视频数据也可以是分辨率提升为1024x438，使用Xvid编码，码率也在800-1300Kbps，封装文件经常是AVI，文件体积在700MB左右；视频数据也可以X264/AVC编码MKV封装文件，码率5-6MB，音频部分可以达到5.1音效；并且视频数据还可以是采用H.264编码和VC1编码，码率30Mbps上下，体积达到22-40GB。这样在上传和/或下载视频的时候，可以根据网络自动调整编码码率。

因此，可以高效率地应用无线传输通道，即能够保证数据有效传输的情况下，让网络利用率扩大化。

优选地，缓冲器102为FIFO(FirstInputFirstOutput，即先进先出队列)类型的缓冲器，所述信道检测器103具体用于：通过所述FIFO类型的缓冲器首尾数据的下标差额，判断所述缓冲器中当前数据的最长滞留时间，根据所述最长滞留时间获取当前网络带宽是否与所述当前码率相匹配。。

优选地，所述缓冲器102还用于：当缓存的数据量达到设定的阈值，将阈值对应的警示标识的状态设置为有效；

所述信道检测器103具体用于：根据所述缓冲器102的警示标识的状态确定所述缓冲器的状态，从而获取当前网络带宽是否与所述当前码率相匹配。

所述阈值包括第一阈值、第二阈值和第三阈值，所述第一阈值指示的数据量占缓冲器最大存储容量的三分之一，所述第二阈值指示的数据量占缓冲器最大存储容量的二分之一，所述第三阈值指示的数据量占缓冲器最大存储容量的三分之二。

优选地，所述编码器的码率控制器104具体用于：当信道检测器检测的结果为当前网络带宽小于所述当前码率时，减小所述当前码率；当所述结果为当前网络带宽大于所述当前码率时，增大所述当前码率；当所述结果为当前网络带宽等于所述当前码率时，保持所述当前码率。

因此，采用本实施例提供的上述进一步优选的技术方案，可以获得以下有益效果中的至少一种：

1、采用FIFO类型的缓冲器，并且通过FIFO类型的缓冲器首尾数据的下标差额，判断缓冲器中当前数据的最长滞留时间；为当前码率和网络带宽的匹配状态提供的判断的标准，使得编码器的码率控制器能够更方便调整控制策略。

2、缓冲器的传输状态设置有对应的警示标识，可以让缓冲器的状态更加快速地被检测到。

如图2所示，本实施例还提供一种移动网络环境中视频编码码率自适应方法，该方法包括：

S201、通过信道检测器检测缓冲器的缓存状态，从而获取当前网络带宽是否与当前码率相匹配；

S202、根据所述信道检测器检测的结果，增大或者减小或者保持当前码率。

优选地，S202中，编码器的码率控制器的控制策略为，使得缓冲器保持在半满状态(如前文所述)为最佳控制状态。

优选地，S202的具体实现方式可以是：当信道检测器检测的结果为当前网络带宽小于所述当前码率时，减小所述当前码率；当所述结果为当前网络带宽大于所述当前码率时，增大所述当前码率；当所述结果为当前网络带宽等于所述当前码率时，保持所述当前码率。

优选地，缓冲器为FIFO类型的缓冲器，上述步骤S201的具体实现方式可以是：通过所述FIFO类型的缓冲器首尾数据的下标差额，判断所述缓冲器中当前数据的最长滞留时间，根据所述最长滞留时间获取当前网络带宽是否与所述当前码率相匹配。

采用本实施例提供的上述优选技术方案，为移动网络环境中视频编码码率提供了一种自适应的方法，该方法能够在保证上传或者下载可以实现的前提下，充分利用当前信道能力；因此可以高效率地应用无线传输通道，即能够保证数据有效传输的情况下，让网络利用率扩大化。进一步地，采用FIFO类型的缓冲器，并且通过FIFO类型的缓冲器首尾数据的下标差额，判断缓冲器中当前数据的最长滞留时间，为缓冲器和网络状态的匹配状态提供的判断的标准，使得编码器的码率控制器能够更方便调整控制策略。

实施例二

本实施例提供的移动网络环境中视频编码码率自适应方法可以参照实施例一，不同之处在于，实施例二提供的控制策略并非让所述缓冲器一直保持在半满状态。

具体地，如图3所示，本实施例提供的移动网络环境中视频编码码率自适应方法包括：

S301、通过信道检测器检测当前缓冲器的缓存状态；

S302、判断当前网络带宽是否与当前码率相匹配，判断的标准是当前网络带宽是否能让缓冲器102工作在满载状态，即缓冲器102内的缓存的数据量接近在缓冲器102能够存储的最大存储容量的状态；如果是，执行S303，否则执行S304；

S303、保持编码器的当前码率；

S304、判断当前网络带宽是否大于当前码率；如果是(当信道检测器检测的结果为缓冲器的下载和/或上传缓冲数据大于当前网络状态时)，执行步骤S305，否则(当检测结果为缓冲器的下载和/或上传缓冲数据小于当前网络状态时)，执行步骤S306；

S305、增大编码器的码率；

S306、减小编码器的码率。

因此，采用本实施例提供的上述技术方案，可以实时检测缓冲器的工作状态，保证上传或者下载可以实现的前提下，实时充分利用当前信道能力。

最后需要说明的是，上述说明仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，都可利用上述揭示的做法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和简单的替换等，这些都属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (10)

1.一种移动网络环境中视频编码码率自适应装置，其特征在于，所述装置包括：

编码器，用于对待传输数据按照当前码率进行编码；

缓冲器，用于缓存所述编码器编码后的待传输数据；

信道检测器，用于检测所述缓冲器的缓存状态，从而获取当前网络带宽是否与所述当前码率相匹配；

编码器的码率控制器，用于根据所述信道检测器检测的结果，增大或者减小或者保持所述当前码率。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述缓冲器为FIFO类型的缓冲器，所述信道检测器具体用于：通过所述FIFO类型的缓冲器首尾数据的下标差额，判断所述缓冲器中当前数据的最长滞留时间，根据所述最长滞留时间获取当前网络带宽是否与所述当前码率相匹配。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述缓冲器还用于：当缓存的数据量达到设定的阈值，将阈值对应的警示标识的状态设置为有效；

所述信道检测器具体用于：根据所述缓冲器的警示标识的状态确定所述缓冲器的状态，从而获取当前网络带宽是否与所述当前码率相匹配。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阈值包括第一阈值、第二阈值和第三阈值，所述第一阈值指示的数据量占缓冲器最大存储容量的三分之一，所述第二阈值指示的数据量占缓冲器最大存储容量的二分之一，所述第三阈值指示的数据量占缓冲器最大存储容量的三分之二。

5.根据权利要求1～3任一项所述的装置，其特征在于，所述编码器的码率控制器的控制策略为，使得缓冲器保持在半满状态为最佳控制状态。

6.根据权利要求1～3任一项所述的装置，其特征在于，所述编码器的码率控制器具体用于：当信道检测器检测的结果为当前网络带宽小于所述当前码率时，减小所述当前码率；当所述结果为当前网络带宽大于所述当前码率时，增大所述当前码率；当所述结果为当前网络带宽等于所述当前码率时，保持所述当前码率。

7.一种移动网络环境中视频编码码率自适应方法，其特征在于，所述方法包括：

通过信道检测器检测缓冲器的缓存状态，从而获取当前网络带宽是否与当前码率相匹配；

根据所述信道检测器检测的结果，增大或者减小或者保持当前码率。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述信道检测器检测的结果，增大或者减小或者保持当前码率，包括：

当信道检测器检测的结果为当前网络带宽小于所述当前码率时，减小所述当前码率；当所述结果为当前网络带宽大于所述当前码率时，增大所述当前码率；当所述结果为当前网络带宽等于所述当前码率时，保持所述当前码率。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述编码器的码率控制器的控制策略为，使得缓冲器保持在半满状态为最佳控制状态。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述缓冲器为FIFO类型的缓冲器，通过信道检测器检测缓冲器的缓存状态，从而获取当前网络带宽是否与当前码率相匹配，包括：

通过所述FIFO类型的缓冲器首尾数据的下标差额，判断所述缓冲器中当前数据的最长滞留时间，根据所述最长滞留时间获取当前网络带宽是否与所述当前码率相匹配。