CN106534884A - 一种视频编码中码率控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种视频编码中码率控制方法及系统，该方法包括抓取编码器的码流数据包，按照抓取时间顺序缓存至缓冲池；将码流数据包按照抓取时间顺序传输到复用器，并保存至已发送区；在已发送区内预设有保存码流数据包的时间阈值和数据包阀值；判断已发送区内缓存的码流数据包的抓取时间与当前时间的差值是否超出时间阈值，并将超出时间阈值的码流数据包删除；若码流数据包的数量大于或等于数据包阀值，则停止数据传输；若码流数据包的数量小于数据包阀值，则进行数据传输。本发明带宽的输出值限定在稳定的范围内，有效控制码率输出，既达到了平滑传输的作用，又起到了预防编码器的码率输出不稳定的现象出现。
Description
技术领域
本发明涉属于多媒体播放技术领域，特别涉及一种视频编码中码率控制方法及系统。
背景技术
移动多媒体广播(CMMB)是通过采用数字编码，经过无线发射，移动抓取的方法进行电视节目的传播。移动多媒体广播支持移动抓取，在信号覆盖区域内，可以通过诸如手机、MP4播放器、GPS等移动终端随时随地抓取新闻、资讯、娱乐等电视节目，以满足不同用户的各种各样的需求。
为了增加CMMB视频节目的清晰度，大多数厂家尝试使用高码率的编码器播放高清视频，在使用高清编码器时，由于需要的宽度比较大，编码器对输出的码率控制不稳，很容易导致视频节目存在卡顿现象。
为了解决节目卡顿的问题，现有专利公开号CN105516721A公开的一种视频编码器及其码率控制方法，该技术中提供了一种新的视频编码器，并通过该编码器通过将图像预处理与视频压缩结合在一起考虑，通过图像预处理模块的处理强度与视频编码的码率控制结合调节，可以达到更佳的图像质量与编码效率的平衡点，从而使视频流在较低的码率下保持较好的图像质量。但是该技术必须将现有的编码器进行改进，而且其并没有解决现有的编码器在高码率的情况下容易出现卡顿的问题，为了防止出现卡顿，必须更换编码器，为此将造成经济成本提高，为了控制编码器的输出码率，急需开发一种能够直接应用到现有的编码器中的系统，能够有效控制编码器输出码率且能够解决视频节目卡顿的方法。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种能够直接应用到现有编码器中且能够有效实现对码率输出不稳的控制，同时确保数据在复用器设备中不溢出的视频编码中码率控制方法及系统。
本发明具体技术方案如下：
本发明提供了一种视频编码中码率控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
S1、数据抓取：实时抓取来自编码器的码流数据包，并将所述码流数据包按照抓取时间顺序缓存至缓冲池；
S2、数据传输：将所述缓冲池内的所述码流数据包按照抓取时间顺序传输到复用器，同时保存至已发送池；
S3、预设阈值：在所述已发送池内预设保存所述码流数据包的时间阈值和数据包阀值，所述数据包阀值为时间阈值内的数据包总数；
S4、判断所述已发送池内保存的所述码流数据包的抓取时间与当前时间的差值是否超出所述时间阈值，并将超出所述时间阈值的所述码流数据包删除；
S5、比较所述已发送池内所述码流数据包的数量与所述数据包阀值的大小，若所述码流数据包的数量大于或等于所述数据包阀值，则停止数据传输，反之，若所述码流数据包的数量小于所述数据包阀值，则进入步骤S2进行数据传输。
进一步的，步骤S2还包括所述缓冲池数据管理：将所述缓冲池内已经传输至所述复用器内的所述码流数据包删除。
进一步的，当所述已发送池内所述码流数据包的数量变化时，根据所述已发送池内所述码流数据包的总数实时调整所述缓冲池内的所述码流数据包的传输速率和/或时间。
进一步的，若所述缓冲池内抓取的所述码流数据包的抓取时间小于所述时间阈值时，步骤S2中，减少所述缓冲池内的所述码流数据包向所述复用器和所述已发送池的传输率。
进一步的，步骤S2中，数据传输时，首先判断所述已发送池内是否存在所述码流数据包，若所述已发送池内不存在所述码流数据包，则直接进行数据传输，将所述缓冲池内的所述码流数据包按照抓取时间顺序传输到复用器，同时缓存至已发送池；若所述已发送池内存在所述码流数据包，则直接进入步骤S3。
优选的，步骤S3中，所述数据包阀值即为预设带宽阀值，所述预设带宽阀值大于所述编码器实际输出码率带宽平均值。
优选的，步骤S1中，所述编码器通过设置IP地址及与所述IP地址对应的输出端口输出所述码流数据包，数据抓取时，通过监听所述IP地址对应的所述输出端口抓取所述编码器发送的所述码流数据包，并将所述码流数据包按照抓取时间顺序保存至所述缓冲池。
本发明还提供了一种视频编码中码率控制系统，包括码流控制服务器，所述码流控制服务器分别与所述编码器、所述复用器相通讯，所述码流控制服务器包括数据库及与所述数据库相通讯的数据抓取模块、数据传输模块、时间阈值预设模块、数据包阀值预设模块、判断模块、第一删除模块、对比模块；
所述数据库内设有缓冲池和已发送池；所述数据抓取模块用于循环实时抓取所述编码器输出的码流数据包，并将所述码流数据包按照抓取时间顺序保存至所述缓冲池；所述数据传输模块用于将所述缓冲池内存储的所述码流数据包传输至所述复用器，同时备份缓存至所述已发送池；
所述时间阈值预设模块用于预设所述已发送池内保存所述码流数据包的时间阈值，并将所述时间阈值发送至所述判断模块；所述判断模块用于判断所述已发送池内缓存的所述码流数据包的抓取时间与当前时间的差值是否超出所述时间阈值，并将超出所述时间阈值的所述码流数据包发送至所述第一删除模块；所述第一删除模块用于将超出所述时间阈值的所述码流数据包删除；
所述数据包阀值预设模块用于预设所述已发送池内保存所述码流数据包的数据包阀值，并将所述数据包阀值发送至所述对比模块，所述对比模块用于比较所述已发送池内所述码流数据包的数量与所述数据包阀值的大小，若所述码流数据包的数量大于或等于所述数据包阀值，则生成停止数据传输的指令发送至所述数据传输模块，使所述数据传输模块停止数据传输；反之，若所述码流数据包的数量小于所述数据包阀值，则生成继续进行数据传输的指令发送至所述数据传输模块，使所述数据传输模块进行数据传输。
进一步的，所述码流控制服务器还包括第二删除模块，所述第二删除模块用于将所述缓冲池内已经传输至所述复用器内的所述码流数据包删除。
优选的，所述编码器设有输出端口，所述编码器通过所述输出端口设有输出的IP地址，所述数据抓取模块通过监听所述IP地址与所述输出端口相通讯，并用于抓取所述编码器由所述输出端口发送的所述码流数据包。
本发明的有益效果如下：本发明提供的码率控制方法能够通过采用码率平均值发送码流数据，超出码率平均值的数据缓冲起来，即将异常的“波峰”使用时间的缓冲平滑掉，将带宽的输出值限定在稳定的范围内，有效控制码率输出，既达到了平滑传输的作用，又起到了预防编码器输出不稳定，造成视频卡顿的现象出现，该方法和系统不仅无需改进现有的编码器和复用器，直接通讯连接即可，不仅有效实现了码率平滑的效果，而且经济成本低，使用方便，操作简单，实用性强。
附图说明
图1为实施例1所述的一种视频编码中码率控制方法的流程图；
图2为实施例3所述的一种视频编码中码率控制系统的结构示意图；
图3为实施例3所述的一种视频编码中码率控制系统的结构框图；
图4为实施例4所述的一种视频编码中码率控制系统的结构框图。
其中：1、码流控制服务器；101、数据库；102、数据抓取模块；103、数据传输模块；104、时间阈值预设模块；105、数据包阀值预设模块；106、判断模块；107、第一删除模块；108、对比模块；109、第二删除模块；2、编码器；3、复用器。
具体实施方式
下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，本发明实施例1提供了一种视频编码中码率控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
S1、数据抓取：监听编码器2的数据输出端口，实时抓取或抓取来自编码器2的码流数据包，并将所述码流数据包按照抓取时间顺序保存至缓冲池，监听过程无线循环运行，只要系统运行，则持续抓取或抓取码流数据包。
S2、第一次数据传输：首先判断已发送池是否具有码流数据包，若没有，则将所述缓冲池内的所述码流数据包按照抓取时间顺序依次传输到复用器3，同时缓存至已发送池，若存在码流数据包，则直接进入步骤S3～S5中。
S3、预设阈值：所述已发送池内预设有保存所述码流数据包的时间阈值和数据包阀值，所述数据包阀值为时间阈值内的数据包总数；已发送池即为判断池，其通过时间阈值和数据包阀值能够有效控制数据的传输，从而使码率保持平均传输。
S4、已发送池内只保存时间阈值内的码流数据包，每次由缓冲池抓取码流数据包时，首先要检查已发送池内缓存的码流数据包抓取时间与当前时间的差值是否超出所述时间阈值，并将超出所述时间阈值的所述码流数据包删除，已确保已发送池内的码流数据包均为时间阈值与当前时间范围内的数据包，随着系统的循环运行，已发送池内的码流数据包在实时变化。
S5、当按照时间阈值对已发送池内的码流数据包进行清理后，比较所述已发送池内剩余的所述码流数据包的数量与所述数据包阀值的大小，若所述码流数据包的数量大于或等于所述数据包阀值，则停止数据传输，反之，若所述码流数据包的数量小于所述数据包阀值，则进入步骤S2进行数据传输，并进行循环传输。
本发明提供的方法通过将编码器2输出的码率进行调整，使码率较高数据随时间缓冲平滑，从而使码率均匀平滑传输，有效防止编码器2码率较高，造成视频卡顿的现象。
实施例2
本发明实施例2在实施例1的基础上，进一步限定了码率控制的方法，有效实现码率平滑输出，防止视频出现卡顿的现象。
需要说明的是，步骤S2还包括所述缓冲池数据管理：当数据传输过程中，经过判断获取得到了码流数据包(准备传输至复用器3同时备份缓存至已发送池)时，将所述缓冲池内已经传输至所述复用器3内的所述码流数据包删除，每获取一个码流数据包则从缓冲池内删除一个码流数据包，码流数据包传输的顺序是按照码流数据包抓取的时间循序传输的。
需要进一步解释的是，若已发送池内数据包阀值为100，则当删除一些超出时间阈值的码流数据包外，剩余90个，此时已发送池还可以抓取10个码流数据包，如果码流数据包过多，则容易造成数据停止传输，为此，当所述已发送池内所述码流数据包的数量变化时，根据所述已发送池内所述码流数据包的总数实时调整所述缓冲池内的所述码流数据包的传输速率和/或时间。
进一步的，若所述缓冲池内抓取的所述码流数据包的抓取时间小于所述时间阈值时，步骤S2中，减少所述缓冲池内的所述码流数据包向所述复用器3和所述已发送池的传输率。当缓冲池内的码流数据包较少时，减少码流数据包的传输，能够有效缓解数据传输，从而使数据传输更加平稳，防止数据传输流量不稳定。
在实际应用时或出现间断暂停时，步骤S2中，数据传输时，首先判断所述已发送池内是否存在所述码流数据包，若所述已发送池内不存在所述码流数据包，则直接进行数据传输，将所述缓冲池内的所述码流数据包按照抓取时间顺序依次传输到复用器3，同时缓存至已发送池；若所述已发送池内存在所述码流数据包，则直接进入步骤S3。
优选的，步骤S3中，所述数据包阀值即为预设带宽阀值，所述预设带宽阀值大于所述编码器2实际输出码率带宽平均值。若预设带宽阀值过大，编码器2输出的码率将永远不会达到预设值，则此时系统仅起到将编码器2内数据转发至复用器3的作用，此时将起不到平滑的作用，所以，预设带宽阀值不宜过大；若预设带宽阀值过小，将导致缓冲池内的码流数据包越来越多，越积累越大，而已发送池中的码流数据包始终按照预设带宽阀值的速度输出，平滑后的码率是固定值，阻碍了码流的顺利输出，经过时间的累积过大还会导致缓冲池无法存储，从而内存溢出产生错误；若预设带宽阀值等于实际码率带宽平均值，则预设带宽阀值与实际码率带宽值较为接近，导致缓冲池中的码流数据包数量频繁的等于或大于预设带宽阀值，经过平滑后，输出的码率频繁的等于预设带宽阀值，虽然起到平滑的作用，但系统始终处于平滑调控过程，在实际应用中很可能会阻碍码率输出的时间，为此，需要设计预设带宽阀值为实际码率带宽的平均值，既能够起到平滑转发的作用，又能够预防编码器2输的的码率突然增高的情况，有效起到对码率带宽的保护，将异常的码率峰值使用时间的缓冲进行平滑，从而使码率平滑传输，有效起到的平滑调控的作用。
优选的，步骤S1中，所述编码器2通过设置IP地址及与所述IP地址对应的输出端口输出所述码流数据包，数据抓取时，通过监听所述IP地址对应的所述输出端口抓取所述编码器2发送的所述码流数据包，并将所述码流数据包按照抓取时间顺序保存至所述缓冲池。例如，编码器2输出的IP地址为：224.12.34.56，输出端口为：55910，则系统直接监听该IP地址的输出端口即可，只要编码器2的输出端口输出有码流数据包，则直接获取并存储在缓冲池内，有效保证了数据的连贯性，不会造成数据丢失。
实施例3
如图2所示，本发明还提供了一种视频编码中码率控制系统，包括码流控制服务器1，所述码流控制服务器1分别与所述编码器2、所述复用器3相通讯。
如图3所示，所述码流控制服务器1包括数据库101及与所述数据库101相通讯的数据抓取模块102、数据传输模块103、时间阈值预设模块104、数据包阀值预设模块105、判断模块106、第一删除模块107、对比模块108。
所述数据库101内设有缓冲池和已发送池；所述数据抓取模块102用于循环实时抓取所述编码器2输出的码流数据包，并将所述码流数据包按照抓取时间顺序缓存至所述缓冲池；所述数据传输模块103用于将所述缓冲池内存储的所述码流数据包传输至所述复用器3，同时备份保存至所述已发送池。
所述时间阈值预设模块104用于预设所述已发送池内保存所述码流数据包的时间阈值，并将所述时间阈值发送至所述判断模块106；所述判断模块106用于判断所述已发送池内缓存的所述码流数据包的抓取时间与当前时间的差值是否超出所述时间阈值，并将超出所述时间阈值的所述码流数据包发送至所述第一删除模块107；所述第一删除模块107用于将超出所述时间阈值的所述码流数据包删除。
所述数据包阀值预设模块105用于预设所述已发送池内保存所述码流数据包的数据包阀值，并将所述数据包阀值发送至所述对比模块108，所述对比模块108用于比较所述已发送池内所述码流数据包的数量与所述数据包阀值的大小，若所述码流数据包的数量大于或等于所述数据包阀值，则生成停止数据传输的指令发送至所述数据传输模块103，使所述数据传输模块103停止数据传输；反之，若所述码流数据包的数量小于所述数据包阀值，则生成继续进行数据传输的指令发送至所述数据传输模块103，使所述数据传输模块103进行数据传输。
实施例4
如图4所示，本发明实施例4在实施例3的基础上，进一步限定了所述码流控制服务器1还包括第二删除模块109，所述第二删除模块109用于将所述缓冲池内已经传输至所述复用器3内的所述码流数据包删除。
优选的，所述编码器2设有输出端口，所述编码器2通过所述输出端口设有输出的IP地址，所述数据抓取模块102通过监听所述IP地址与所述输出端口相通讯，并用于抓取所述编码器2由所述输出端口发送的所述码流数据包。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种视频编码中码率控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
S1、数据抓取：实时抓取来自编码器(2)的码流数据包，并将所述码流数据包按照抓取时间顺序缓存至缓冲池；
S2、数据传输：将所述缓冲池内的所述码流数据包按照抓取时间顺序传输到复用器(3)，同时保存至已发送池；
S3、预设阈值：在所述已发送池内预设保存所述码流数据包的时间阈值和数据包阀值，所述数据包阀值为时间阈值内的数据包总数；
S4、判断所述已发送池内保存的所述码流数据包的抓取时间与当前时间的差值是否超出所述时间阈值阈值，并将超出所述时间阈值的所述码流数据包删除；
S5、比较所述已发送池内所述码流数据包的数量与所述数据包阀值的大小，若所述码流数据包的数量大于或等于所述数据包阀值，则停止数据传输，反之，若所述码流数据包的数量小于所述数据包阀值，则进入步骤S2进行数据传输。
2.如权利要求1所述的视频编码中码率控制方法，其特征在于，步骤S2还包括所述缓冲池数据管理：将所述缓冲池内已经传输至所述复用器(3)内的所述码流数据包删除。
3.如权利要求1所述的视频编码中码率控制方法，其特征在于，当所述已发送池内所述码流数据包的数量变化时，根据所述已发送池内所述码流数据包的总数实时调整所述缓冲池内的所述码流数据包的传输速率和/或时间。
4.如权利要求1所述的视频编码中码率控制方法，其特征在于，若所述缓冲池内接收的所述码流数据包的抓取时间小于所述时间阈值时，步骤S2中，减少所述缓冲池内的所述码流数据包向所述复用器(3)和所述已发送池的传输率。
5.如权利要求1所述的视频编码中码率控制方法，其特征在于，步骤S2中，数据传输时，首先判断所述已发送池内是否存在所述码流数据包，若所述已发送池内不存在所述码流数据包，则直接进行数据传输，将所述缓冲池内的所述码流数据包按照抓取时间顺序传输到复用器(3)，同时保存至已发送池；若所述已发送池内存在所述码流数据包，则直接进入步骤S3。
6.如权利要求2所述的视频编码中码率控制方法，其特征在于，步骤S3中，所述数据包阀值即为预设带宽阀值，所述预设带宽阀值大于所述编码器(2)实际输出码率带宽平均值。
7.如权利要求1所述的视频编码中码率控制方法，其特征在于，步骤S1中，所述编码器(2)通过设置IP地址及与所述IP地址对应的输出端口输出所述码流数据包，数据抓取时，通过监听所述IP地址对应的所述输出端口接收所述编码器(2)发送的所述码流数据包，并将所述码流数据包按照抓取时间顺序缓存至所述缓冲池。
8.一种视频编码中码率控制系统，其特征在于，包括码流控制服务器(1)，所述码流控制服务器(1)分别与所述编码器(2)、所述复用器(3)相通讯，所述码流控制服务器(1)包括数据库(101)及与所述数据库(101)相通讯的数据抓取模块(102)、数据传输模块(103)、时间阈值预设模块(104)、数据包阀值预设模块(105)、判断模块(106)、第一删除模块(107)、对比模块(108)；
所述数据库(101)内设有缓冲池和已发送池；所述数据抓取模块(102)用于循环实时抓取所述编码器(2)输出的码流数据包，并将所述码流数据包按照抓取时间顺序缓存至所述缓冲池；所述数据传输模块(103)用于将所述缓冲池内存储的所述码流数据包传输至所述复用器(3)，同时备份保存至所述已发送池；
所述时间阈值预设模块(104)用于预设所述已发送池内保存所述码流数据包的时间阈值，并将所述时间阈值发送至所述判断模块(106)；所述判断模块(106)用于判断所述已发送池内保存的所述码流数据包的抓取时间与当前时间的差值是否超出所述时间阈值，并将超出所述时间阈值的所述码流数据包发送至所述第一删除模块(107)；所述第一删除模块(107)用于将超出所述时间阈值的所述码流数据包删除；所述数据包阀值预设模块(105)用于预设所述已发送池内保存所述码流数据包的数据包阀值，并将所述数据包阀值发送至所述对比模块(108)，所述对比模块(108)用于比较所述已发送池内所述码流数据包的数量与所述数据包阀值的大小，若所述码流数据包的数量大于或等于所述数据包阀值，则生成停止数据传输的指令发送至所述数据传输模块(103)，使所述数据传输模块(103)停止数据传输；反之，若所述码流数据包的数量小于所述数据包阀值，则生成继续进行数据传输的指令发送至所述数据传输模块(103)，使所述数据传输模块(103)进行数据传输。
9.如权利要求8所述的视频编码中码率控制系统，其特征在于，所述码流控制服务器(1)还包括第二删除模块(109)，所述第二删除模块(109)用于将所述缓冲池内已经传输至所述复用器(3)内的所述码流数据包删除。
10.如权利要求8所述的视频编码中码率控制系统，其特征在于，所述编码器(2)设有输出端口，所述编码器(2)通过所述输出端口设有输出的IP地址，所述数据抓取模块(102)通过监听所述IP地址与所述输出端口相通讯，并用于接收所述编码器(2)由所述输出端口发送的所述码流数据包。
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