CN109743639A - 一种自适应码率控制方法、系统、计算机设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种自适应码率控制方法、系统、计算机设备及存储介质。本发明实施例方法包括：通过计算预设的时间周期内每一帧视频数据的平均发送时间和平均发送码率；将所述平均发送时间与预设的第一阈值发送时间和第二阈值发送时间进行比较，若所述平均发送时间大于或等于第一阈值发送时间，则将视频数据的当前码率调整为所述平均发送码率；若所述平均发送时间小于第一阈值发送时间，且所述平均发送时间大于第二阈值发送时间，则视频数据的当前码率保持不变；若所述平均发送时间小于或等于第二阈值发送时间，则将视频数据的当前码率增加预设的码率增加值；提高了服务质量，更好的适应了多种不同的网络条件，大大的提高了视频质量体验。
Description
技术领域
本发明涉及视频技术领域，尤其涉及一种自适应码率控制方法、系统、计算机设备及存储介质。
背景技术
近年来随着无线网络的发展，直播行业的兴起，基于RTMP协议(Real TimeMessaging Protocol，实时消息传输协议)的视频应用越来越丰富。随之而来的是用户对视频质量的需求也在不断提升，如果视频质量不佳，用户会很快放弃观看，因此如何将高质量的视频提供给用户成了各大视频平台运营商重点的研究领域之一。RTMP是基于TCP协议(Transmission Control Protocol，传输控制协议)传输媒体数据的，TCP基于丢包重传机制实现了可靠的数据传输。但是在流媒体领域，在网络质量不好的情况下也造成了高延迟。
发明内容
本发明实施例提供了一种自适应码率控制方法、系统、计算机设备及存储介质，用于解决现有技术中视频传输质量不好、延迟高的问题。
本发明实施例提供的自适应码率控制方法，包括：
计算预设的时间周期内每一帧视频数据的平均发送时间和平均发送码率；
将所述平均发送时间与预设的第一阈值发送时间和第二阈值发送时间进行比较，若所述平均发送时间大于或等于第一阈值发送时间，则将视频数据的当前码率调整为所述平均发送码率；若所述平均发送时间小于第一阈值发送时间，且所述平均发送时间大于第二阈值发送时间，则视频数据的当前码率保持不变；若所述平均发送时间小于或等于第二阈值发送时间，则将视频数据的当前码率增加预设的码率增加值；其中，所述第一阈值发送时间大于第二阈值发送时间。
可选地，所述计算预设的时间周期内每一帧视频数据的平均发送时间和平均发送码率，包括：
在预设的时间周期内，获取每发送一帧视频数据对应的发送时间；
对预设的时间周期内所有帧视频数据对应的发送时间求和，得到总发送时间；
计算所述总发送时间与时间周期的比值作为平均发送时间。
可选地，所述计算预设的时间周期内每一帧视频数据的平均发送时间和平均发送码率，包括：
在预设的时间周期内，获取每发送一帧视频数据对应的比特数；
对预设的时间周期内所有帧视频数据对应的比特数求和，得到总比特数；
计算所述总比特数与时间周期的比值作为平均发送码率。
可选地，所述预设的时间周期为10秒。
可选地，所述自适应码率控制方法，还包括：
根据视频数据的帧率计算对应的帧时长，所述第一阈值发送时间小于所述帧时长。
可选地，所述根据视频数据的帧率计算对应的帧时长，所述第一阈值发送时间小于所述帧时长，包括：
所述帧时长为所述帧率的倒数，所述第一阈值发送时间为所述帧时长的五分之一。
可选地，所述预设的码率增加值为250000k/bps。
本发明实施例提供的自适应码率控制系统，包括：
均值计算模块，用于计算预设的时间周期内每一帧视频数据的平均发送时间和平均发送码率；
码率调节模块，用于将所述平均发送时间与预设的第一阈值发送时间和第二阈值发送时间进行比较，若所述平均发送时间大于或等于第一阈值发送时间，则将视频数据的当前码率调整为所述平均发送码率；若所述平均发送时间小于第一阈值发送时间，且所述平均发送时间大于第二阈值发送时间，则视频数据的当前码率保持不变；若所述平均发送时间小于或等于第二阈值发送时间，则将视频数据的当前码率增加预设的码率增加值；其中，所述第一阈值发送时间大于第二阈值发送时间。
本发明实施例提供的计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的自适应码率控制方法的步骤。
本发明实施例提供的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的自适应码率控制方法的步骤。
从上述技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本实施例中，通过计算预设的时间周期内每一帧视频数据的平均发送时间和平均发送码率；将所述平均发送时间与预设的第一阈值发送时间和第二阈值发送时间进行比较，若所述平均发送时间大于或等于第一阈值发送时间，则将视频数据的当前码率调整为所述平均发送码率；若所述平均发送时间小于第一阈值发送时间，且所述平均发送时间大于第二阈值发送时间，则视频数据的当前码率保持不变；若所述平均发送时间小于或等于第二阈值发送时间，则将视频数据的当前码率增加预设的码率增加值；其中，所述第一阈值发送时间大于第二阈值发送时间，在提高服务质量的同时，更好的适应了多种不同的网络条件，大大的提高了视频质量体验。
附图说明
图1为本发明实施例中自适应码率控制方法的一个实施例示意图；
图2为本发明实施例中自适应码率控制系统的一个实施例示意图；
图3为本发明实施例中计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种自适应码率控制方法、系统、计算机设备及存储介质，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
下面对本发明实施例中的具体流程进行描述，请参阅图1，本发明实施例中自适应码率控制方法的一个实施例包括：
110、计算预设的时间周期内每一帧视频数据的平均发送时间和平均发送码率；
120、将所述平均发送时间与预设的第一阈值发送时间和第二阈值发送时间进行比较，若所述平均发送时间大于或等于第一阈值发送时间，则将视频数据的当前码率调整为所述平均发送码率；若所述平均发送时间小于第一阈值发送时间，且所述平均发送时间大于第二阈值发送时间，则视频数据的当前码率保持不变；若所述平均发送时间小于或等于第二阈值发送时间，则将视频数据的当前码率增加预设的码率增加值；其中，所述第一阈值发送时间大于第二阈值发送时间。
本实施例中，在步骤110中，在预设的时间周期内，获取每发送一帧视频数据对应的发送时间，然后求平均，得到平均发送时间。还获取每发送一帧视频数据对应的比特数，然后求平均，得到平均发送码率。然后在步骤120中，将所述平均发送时间与预设的第一阈值发送时间和第二阈值发送时间进行比较，若所述平均发送时间大于或等于第一阈值发送时间，则将视频数据的当前码率调整为所述平均发送码率；若所述平均发送时间小于第一阈值发送时间，且所述平均发送时间大于第二阈值发送时间，则视频数据的当前码率保持不变；若所述平均发送时间小于或等于第二阈值发送时间，则将视频数据的当前码率增加预设的码率增加值；其中，所述第一阈值发送时间大于第二阈值发送时间。具体来说，在一个时间周期完成后，比较发送一帧数据所需要的平均发送时间与第一阈值发送时间及第二阈值发送时间的大小，如果平均发送时间大于或等于第一阈值发送时间，则将当前码率调整为平均发送码率；如果平均发送时间小于第一阈值发送时间，且平均发送时间大于第二阈值发送时间，那么则保持当前码率不变；如果平均发送时间小于或等于第二阈值发送时间，则将当前码率增加一个码率增加值，比如码率增加值为250000k/bps。需要说明的是，第一阈值发送时间大于第二阈值发送时间。第一阈值发送时间及第二阈值发送时间可根据实际需要进行设定。
本发明是构造种基于发送时间的自适应码率控制算法视频传输方法，通过计算预设的时间周期内每一帧视频数据的平均发送时间和平均发送码率；将所述平均发送时间与预设的第一阈值发送时间和第二阈值发送时间进行比较，若所述平均发送时间大于或等于第一阈值发送时间，则将视频数据的当前码率调整为所述平均发送码率；若所述平均发送时间小于第一阈值发送时间，且所述平均发送时间大于第二阈值发送时间，则视频数据的当前码率保持不变；若所述平均发送时间小于或等于第二阈值发送时间，则将视频数据的当前码率增加预设的码率增加值；其中，所述第一阈值发送时间大于第二阈值发送时间，在提高服务质量的同时，更好的适应了多种不同的网络条件，大大的提高了视频质量体验。
本实施例中，在步骤110中，所述计算预设的时间周期内每一帧视频数据的平均发送时间和平均发送码率，包括：
在预设的时间周期内，获取每发送一帧视频数据对应的发送时间；
对预设的时间周期内所有帧视频数据对应的发送时间求和，得到总发送时间；
计算所述总发送时间与时间周期的比值作为平均发送时间。
具体来说，就是统计在某个时间周期内，发送的所有帧视频数据各自对应的发送时间，然后求和，根据这个总发送时间与时间周期的比值作为平均发送时间。在实际应用时，所述预设的时间周期可根据实际需要进行设置，譬如5秒，10秒，15秒等。为了进一步提高视频传输质量，优选为10秒。
本实施例中，在步骤110中，所述计算预设的时间周期内每一帧视频数据的平均发送时间和平均发送码率，包括：
在预设的时间周期内，获取每发送一帧视频数据对应的比特数；
对预设的时间周期内所有帧视频数据对应的比特数求和，得到总比特数；
计算所述总比特数与时间周期的比值作为平均发送码率。
具体来说，就是统计在某个时间周期内，发送的所有帧视频数据各自对应的比特数，然后求和，根据这个总比特数与时间周期的比值作为平均发送码率。在实际应用时，所述预设的时间周期可根据实际需要进行设置，譬如5秒，10秒，15秒等。为了进一步提高视频传输质量，优选为10秒。
进一步地，所述自适应码率控制方法，还包括：
根据视频数据的帧率计算对应的帧时长，所述第一阈值发送时间小于所述帧时长。
具体来说，为了提高视频传输质量，也就是播放端的播放视频效果，本发明对传输端的码率进行了自适应的控制，关于阈值发送时间具体的取值有一定的限制。播放端在播放远程的实时流的时候要使得播放流畅不卡顿，在忽略系统调度所耗时间的理想情况下，则播放的帧时长不应该超过被发送的媒体文件所包含的视频的帧时长。基于这个原理，则需要保证发送端帧间发送时间不应该超过帧时长，也就是说所述第一阈值发送时间小于所述帧时长。
进一步地，所述根据视频数据的帧率计算对应的帧时长，所述第一阈值发送时间小于所述帧时长，包括：
所述帧时长为所述帧率的倒数，所述第一阈值发送时间为所述帧时长的五分之一。
具体来说，一个待发送的媒体文件所包含的视频的帧率为fps(Frames PerSecond，每秒传输帧数)，所述帧时长所述帧率的倒数，比如fps＝25(帧/秒)，则帧时长duration为duration＝1000/fps，也就是40毫秒。播放端在播放远程的实时流的时候要使得播放流畅不卡顿，在忽略系统调度所耗时间的理想情况下，则播放的帧时长不应该超过媒体文件所包含的视频的帧时长duration，基于这个原理，则需要保证发送端帧间发送时间不应该超过帧时长duration。根据经验值可得一个能够保证流畅播放的第一阈值发送时间y，y＝duration/5。也就是说，比如帧时长为40毫秒，那么第一阈值发送时间为8毫秒。关于第二阈值发送时间可根据实际情况进行设定，为了保证码率在一个稳定的区间，可设定第二阈值发送时间与第一阈值发送时间的区间差，比如，第一阈值发送时间与第二阈值发送时间的差值为4毫秒等。
这样，采用本发明的自适应码率控制方法，通过比较在一定时间周期内发送一帧数据所需要的发送时间，若发送时间大于或等于第一阈值发送时间则一步降到平均码率；若所述平均发送时间小于第一阈值发送时间，且所述平均发送时间大于第二阈值发送时间，则视频数据的当前码率保持不变；若发送时间小于第二阈值发送时间则将码率增加一个档次，依此实现梯度上升，在提高服务质量的同时，算法更好的适应了多种不同的网络条件，大大的提高了视频质量体验。
以下以一应用实施例，对本发明的自适应码率控制方法详细说明如下。每发送一帧视频数据，得到发送该帧数据的发送时间t，依此得到t1、t2、t3、t4、…。设置一个时间周期s，比如s＝10(秒)，获得在这个时间周期内发送的时间之和T,T＝t1+t2+t3+t4+…。设置一个时间周期s，比如s＝10(秒)，计算在这个时间周期内发送的平均时间ta，ta＝T/s。每发送一帧数据，得到发送该帧数据的比特数b，依此得到b1、b2、b3、b4、…。设置一个时间周期s，比如s＝10(秒)，获得在这个时间周期内发送的数据总比特数B，B＝b1+b2+b3+b4+…。设置一个时间周期s，比如s＝10(秒)，计算在这个时间周期内发送的平均码率ba＝B/s。一个媒体文件所包含的视频的帧率为fps，比如fps＝15(帧/秒)，则帧时长duration则为:duration＝1000/fps。播放端在播放远程的实时流的时候要使得播放流畅不卡顿，在忽略系统调度所耗时间的理想情况下，则播放的帧时长不应该超过媒体文件所包含的视频的帧时长duration，基于这个原理，则需要保证发送端帧间发送时间不应该超过帧时长duration。根据经验值可得一个能够保证流畅播放的第一阈值发送时间ya，ya＝duration/5。
在一个时间周期s完成后，比较发送一帧数据所需要的平均时间ta和第一阈值发送时间ya，则有，如果ta大于ya，一步将码率调整到在这个时间周期内发送的平均码率ba；如果ta小于第二阈值发送时间，则将当前码率增加一个码率增加值a，比如a＝250000k/bps。如果平均时间ta在第二阈值发送时间与第一阈值发送时间内，那么保持当前码率不变。
这样，本发明的基于发送时间的自适应码率控制算法视频传输方法，在发送视频时，通过不断执行上述流程，不断的调节码率，不仅提高了服务质量，更好的适应了多种不同的网络条件，大大的提高了视频质量体验，延迟大大降低。
上面对本发明实施例中的自适应码率控制方法进行了描述，下面对本发明实施例中的自适应码率控制系统进行描述：
请参阅图2，本发明实施例中自适应码率控制系统的一个实施例包括：
均值计算模块10，用于计算预设的时间周期内每一帧视频数据的平均发送时间和平均发送码率；
码率调节模块20，用于将所述平均发送时间与预设的第一阈值发送时间和第二阈值发送时间进行比较，若所述平均发送时间大于或等于第一阈值发送时间，则将视频数据的当前码率调整为所述平均发送码率；若所述平均发送时间小于第一阈值发送时间，且所述平均发送时间大于第二阈值发送时间，则视频数据的当前码率保持不变；若所述平均发送时间小于或等于第二阈值发送时间，则将视频数据的当前码率增加预设的码率增加值；其中，所述第一阈值发送时间大于第二阈值发送时间。
上面从模板化功能实体的角度对本发明实施例中的自适应码率控制系统进行描述，具体可参照上述的自适应码率控制方法对应的步骤，下面从硬件处理的角度对本发明实施例中的计算机设备控制进行描述。
请参阅图3，本发明实施例中的计算机设备可包括输入接口310、输出接口320、处理器330和存储器340。本发明实施例中的输入接口310和输出接口320可以是多种规格的现有接口。存储器340可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器330提供指令和数据。存储器340的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器(non-volatile randomaccess memory，NVRAM)。存储器340存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者它们的子集，或者它们的扩展集:操作指令：包括各种操作指令，用于实现各种操作。操作系统：包括各种系统程序，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。
本发明实施例中处理器330用于：
计算预设的时间周期内每一帧视频数据的平均发送时间和平均发送码率；
将所述平均发送时间与预设的第一阈值发送时间和第二阈值发送时间进行比较，若所述平均发送时间大于或等于第一阈值发送时间，则将视频数据的当前码率调整为所述平均发送码率；若所述平均发送时间小于第一阈值发送时间，且所述平均发送时间大于第二阈值发送时间，则视频数据的当前码率保持不变；若所述平均发送时间小于或等于第二阈值发送时间，则将视频数据的当前码率增加预设的码率增加值；其中，所述第一阈值发送时间大于第二阈值发送时间。
处理器330还可以称为中央处理单元(central processing unit，CPU)。存储器340可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器330提供指令和数据。存储器340的一部分还可以包括NVRAM。具体的应用中，计算机设备的各个组件通过总线系统350耦合在一起，其中总线系统350除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见，在图中将各种总线都标为总线系统350。
上述本发明实施例揭示的自适应码率控制方法可以应用于处理器330中，或者由处理器330实现。处理器330可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器330中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器330可以是通用处理器、数字信号处理器(digital signalprocessing，DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(field－programmable gate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件、单片机。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器340，处理器330读取存储器340中的信息，结合其硬件完成所述自适应码率控制方法的步骤。
图3的相关描述可以参阅图1方法部分的相关描述和效果进行理解，本处不做过多赘述。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述自适应码率控制方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种自适应码率控制方法，其特征在于，包括：
计算预设的时间周期内每一帧视频数据的平均发送时间和平均发送码率；
将所述平均发送时间与预设的第一阈值发送时间和第二阈值发送时间进行比较，若所述平均发送时间大于或等于第一阈值发送时间，则将视频数据的当前码率调整为所述平均发送码率；若所述平均发送时间小于第一阈值发送时间，且所述平均发送时间大于第二阈值发送时间，则视频数据的当前码率保持不变；若所述平均发送时间小于或等于第二阈值发送时间，则将视频数据的当前码率增加预设的码率增加值；其中，所述第一阈值发送时间大于第二阈值发送时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算预设的时间周期内每一帧视频数据的平均发送时间和平均发送码率，包括：
在预设的时间周期内，获取每发送一帧视频数据对应的发送时间；
对预设的时间周期内所有帧视频数据对应的发送时间求和，得到总发送时间；
计算所述总发送时间与时间周期的比值作为平均发送时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算预设的时间周期内每一帧视频数据的平均发送时间和平均发送码率，包括：
在预设的时间周期内，获取每发送一帧视频数据对应的比特数；
对预设的时间周期内所有帧视频数据对应的比特数求和，得到总比特数；
计算所述总比特数与时间周期的比值作为平均发送码率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的时间周期为10秒。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：
根据视频数据的帧率计算对应的帧时长，所述第一阈值发送时间小于所述帧时长。
6.根据权利要求5所述的方法，所述根据视频数据的帧率计算对应的帧时长，所述第一阈值发送时间小于所述帧时长，包括：
所述帧时长为所述帧率的倒数，所述第一阈值发送时间为所述帧时长的五分之一。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的码率增加值为250000k/bps。
8.一种自适应码率控制系统，其特征在于，包括：
均值计算模块，用于计算预设的时间周期内每一帧视频数据的平均发送时间和平均发送码率；
码率调节模块，用于将所述平均发送时间与预设的第一阈值发送时间和第二阈值发送时间进行比较，若所述平均发送时间大于或等于第一阈值发送时间，则将视频数据的当前码率调整为所述平均发送码率；若所述平均发送时间小于第一阈值发送时间，且所述平均发送时间大于第二阈值发送时间，则视频数据的当前码率保持不变；若所述平均发送时间小于或等于第二阈值发送时间，则将视频数据的当前码率增加预设的码率增加值；其中，所述第一阈值发送时间大于第二阈值发送时间。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任意一项所述自适应码率控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任意一项所述自适应码率控制方法的步骤。
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