CN111770364A - 一种视频码率平滑方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种视频码率平滑方法及装置，所述方法包括如下步骤：步骤S1，判断输入的每一路视频码流中是否存在填充数据，若存在填充数据，则去掉输入视频码流中的填充数据；步骤S2，根据多路视频码流的码率波动的实际情况，统一对视频码流进行实时填充；步骤S3，根据填充后的结果计算当前帧的传输码率BR，并按照当前帧的传输码率BR将填充后的当前帧的数据打入TS包，对当前帧进行复用输出，本发明通过在实时复用的过程中，先去掉原视频码流中的填充数据，然后根据多路视频码流的码率波动的实际情况，统一对视频码流进行实时填充，从而达到提高信道利用效率、提高复用器对视频码率波动的适应性的目的。

Description

一种视频码率平滑方法及装置
技术领域
本发明涉及视频编码和传输技术领域，特别是涉及一种视频码率平滑方法及装置。
背景技术
AVS2是国家新闻出版广电总局颁布的广电行业标准《高效音视频编码第1部分：视频》(行标号：GY/T 299.1-2016)。2018年9月，国家广播电视总局向各省广电局、中央广播电视总台办公厅和总局直属各单位印发了《4K超高清电视技术应用实施指南(2018版)》，以推进4K超高清电视发展，指导电视台和有线电视、卫星电视、IPTV、互联网电视等规范开展4K超高清电视直播和点播业务。不管是在有线电视，还是在卫星电视，或者IPTV，AVS2格式的视频码流都是和音频一起复用在传输流中进行传输的。传输流是MPEG-2系统层定义的一种数据流，它将具有一个或者多个不同时钟基准的一个或多个节目组合成一个单一流，传输流的码率可以是恒定的也可以是变化的。现在的有线电视和卫星电视的应用中，要求传输流的码率是严格的恒定的。
由于AVS2视频编码后码率的大小和场景相关，编码后的视频码率是变化的。为了保证视频的码率恒定，有的编码器会在视频中的用户数据部分加入一些填充数据，以防止码率过低。然而，包含填充数据的视频码流进入复用器后，如果复用器不对视频码流中的填充数据做处理，就会造成信道资源的浪费，并降低复用器对视频码率波动的兼容性。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种视频码率平滑方法及装置，以在实时复用的过程中，去掉原视频码流中的填充数据，根据多路视频码流的码率波动的实际情况，统一对视频码流进行实时填充，从而达到提高信道利用效率、提高复用器对视频码率波动的适应性的目的。
为达上述目的，本发明提出一种视频码率平滑方法，包括如下步骤：
步骤S1，判断输入的每一路视频码流中是否存在填充数据，若存在填充数据，则去掉输入视频码流中的填充数据；
步骤S2，根据多路视频码流的码率波动的实际情况，统一对视频码流进行实时填充；
步骤S3，根据填充后的结果计算当前帧的传输码率BR，并按照当前帧的传输码率BR将填充后的当前帧的数据打入TS包，对当前帧进行复用输出。
优选地，于步骤S2中，通过确定当前帧的最低码率确定是否对当前视频帧数据进行填充。
优选地，步骤S2进一步包括：
步骤S200，根据当前帧数据的解码时间戳与当前传输流的节目时钟参考，计算传送当前帧的最大时间TTT；
步骤S201，根据传送当前帧的最大时间确定当前帧的最低码率minBR；
步骤S202，根据当前帧的最低码率minBR与预设门限值threshold_value的比较结果，判断是否需对当前帧数据进行填充；
步骤S203，根据传送当前帧的最大时间TTT、预设门限值threshold_value以及当前帧编码数据的比特数Nb计算当前帧所需填充数据的大小，并将相应大小的填充数据放入当前帧的用户数据区，并更新当前帧编码数据的比特数Nb。
优选地，于步骤S200中，计算当前帧数据的解码时间戳DTS与当前传输流的节目时钟参考PCR之间的差值，该差值为传送当前帧的最大时间TTT。
优选地，于步骤S201中，当前帧的最低码率minBR＝Nb/TTT，其中Nb为当前帧编码数据的比特数。
优选地，于步骤S202中，若当前帧的最低码率minBR小于预先设定的门限值threshold_value，则判断需要对该当前帧数据进行填充，否则则无需对当前帧数据进行填充。
优选地，于步骤S203中，计算当前帧所需填充数据的大小为sbn＝TTT*threshold_value–Nb。
为达到上述目的，本发明还提供一种视频码率平滑装置，包括：
预处理模块，用于判断输入的每一路视频码流中是否存在填充数据，若存在填充数据，则去掉输入视频码流中的填充数据；
实时填充模块，用于根据多路视频码流的码率波动的实际情况，统一对视频码流进行实时填充；
复用输出模块，用于根据填充后的结果计算当前帧的传输码率BR，并按照当前帧的传输码率BR将填充后的当前帧的数据打入TS包，对当前帧进行复用输出。
优选地，所述实时填充模块根据当前帧数据的解码时间戳与当前传输流的节目时钟参考计算当前帧的最低码率，并根据当前帧的最低码率确定是否对当前视频帧数据进行填充。
优选地，所述实时填充模块进一步包括：
当前帧传输最大时间计算单元，用于根据当前帧数据的解码时间戳与当前传输流的节目时钟参考，计算传送当前帧的最大时间；
当前帧最低码率确定单元，用于根据传送当前帧的最大时间确定当前帧的最低码率；
填充判断单元，用于根据当前帧的最低码率与预设门限值threshold_value的比较结果，判断是否需对当前帧数据进行填充；
填充单元，用于根据传送当前帧的最大时间TTT、预设门限值threshold_value以及当前帧编码数据的比特数Nb计算当前帧所需填充数据的大小，并将相应大小的填充数据放入当前帧的用户数据区，并更新当前帧编码数据的比特数Nb。
与现有技术相比，本发明一种视频码率平滑方法及装置在实时复用的过程中，去掉原来视频码流中的填充数据，消除填充数据对复用的影响，然后根据多路视频码流的码率波动的实际情况，统一对视频码流进行实时填充，在保证视频码率不会过低的情况下，提高了信道的整体利用效率，实现了提高复用器对视频码率波动的适应性的目的。
附图说明
图1为本发明一种视频码率平滑方法的步骤流程图；
图2为本发明一种视频码率平滑装置的系统架构图；
图3为本发明具体实施例所应用的AVS2视频编码器的系统框图；
图4为本发明具体实施例中一种视频码率平滑方法的流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明一种视频码率平滑方法的步骤流程图。如图1所示，本发明一种视频码率平滑方法，包括如下步骤：
步骤S1，判断输入的每一路视频码流中是否存在填充数据，若存在填充数据，则去掉输入视频码流中的填充数据。具体地，在每一帧视频数据的用户数据区，对于填充数据，均设置有填充起始码，例如填充起始码B5，可根据填充起始码来判断每一路视频码流中是否存在填充数据。
步骤S2，根据多路视频码流的码率波动的实际情况，统一对视频码流进行实时填充。在本发明具体实施例中，根据当前帧数据的解码时间戳(DTS)与当前传输流的节目时钟参考(PCR)之间的差值计算当前帧的最低码率，根据当前帧的最低码率确定是否对当前视频帧数据进行填充。
具体地，步骤S2进一步包括：
步骤S200，根据当前帧数据的解码时间戳(DTS)与当前传输流的节目时钟参考(PCR)，计算传送当前帧的最大时间。
在本发明具体实施例中，当前帧的解码时间戳DTS＝当前帧的采集的时间戳+(1/视频的帧率)*1000。
具体地，计算当前帧数据的解码时间戳(DTS)与当前传输流的节目时钟参考(PCR)之间的差值，该差值为传送当前帧的最大时间，记为TTT(time to transport)，TTT＝DTS-PCR。
步骤S201，根据传送当前帧的最大时间确定当前帧的最低码率。
在本发明具体实施例中，当前帧的最低码率minBR＝Nb/TTT，其中Nb是当前帧编码数据的比特数。
步骤S202，根据当前帧的最低码率与预设门限值threshold_value的比较结果，判断是否需对当前帧数据进行填充。
具体地说，若当前帧的最低码率minBR小于一个预先设定的门限值threshold_value，则表示码率过低，需要对该视频帧数据进行填充，否则无需对当前帧数据进行填充。
步骤S203，根据传送当前帧的最大时间TTT、预设门限值threshold_value以及当前帧编码数据的比特数Nb计算当前帧所需填充数据的大小，并将相应大小的填充数据放入当前帧的用户数据区，并更新当前帧编码数据的比特数Nb。所述填充数据可以是数据FF或者00，或者可扩展私有的信息数据。
具体地，当前帧所需填充数据的大小为sbn＝TTT*threshold_value–Nb，并将填充数据大小作为参数传入到ES打包到PES的函数中，将该部分填充数据放入到当前视频帧的用户数据区。
步骤S3，根据填充后的结果计算当前帧的传输码率BR，并按照当前帧的传输码率BR将填充后的当前帧的数据打入TS包，对当前帧进行复用输出。
图2为本发明一种视频码率平滑装置的系统架构图。如图2所示，本发明一种视频码率平滑装置，包括：
预处理模块201，用于判断输入的每一路视频码流中是否存在填充数据，若存在填充数据，则去掉输入视频码流中的填充数据。
实时填充模块202，用于根据多路视频码流的码率波动的实际情况，统一对视频码流进行实时填充。在本发明具体实施例中，实时填充模块202根据当前帧数据的解码时间戳(DTS)与当前传输流的节目时钟参考(PCR)之间的差值计算当前帧的最低码率，根据当前帧的最低码率确定是否对当前视频帧数据进行填充。
具体地，实时填充模块202进一步包括：
当前帧传输最大时间计算单元，用于根据当前帧数据的解码时间戳(DTS)与当前传输流的节目时钟参考(PCR)，计算传送当前帧的最大时间。
具体地，计算当前帧数据的解码时间戳(DTS)与当前传输流的节目时钟参考(PCR)之间的差值，该差值为传送当前帧的最大时间，记为TTT(time to transport)，TTT＝DTS-PCR。
当前帧最低码率确定单元，用于根据传送当前帧的最大时间确定当前帧的最低码率。
在本发明具体实施例中，当前帧的最低码率minBR＝Nb/TTT，其中Nb是当前帧编码数据的比特数。
填充判断单元，用于根据当前帧的最低码率与预设门限值threshold_value的比较结果，判断是否需对当前帧数据进行填充。
具体地说，若当前帧的最低码率minBR小于一个预先设定的门限值threshold_value，则表示码率过低，需要对该视频帧数据进行填充，否则无需对当前帧数据进行填充。
填充单元，用于根据传送当前帧的最大时间TTT、预设门限值threshold_value以及当前帧编码数据的比特数Nb计算当前帧所需填充数据的大小，并将相应大小的填充数据放入当前帧的用户数据区，并更新当前帧编码数据的比特数Nb
具体地，当前帧所需填充数据的大小为sbn＝TTT*threshold_value–Nb。
复用输出模块203，用于根据填充后的结果计算当前帧的传输码率BR，并按照当前帧的传输码率BR将填充后的当前帧的数据打入TS包，对当前帧进行复用输出。
实施例
在本实施例中，本发明应用于如图3所示的AVS2视频编码器的复用器模块，如图4所示，一种视频码率平滑方法的过程如下：
步骤1：接收视频编码器输出的编好的AVS2的视频数据，判断输入的每一路视频码流中是否存在填充数据，如果不存在填充数据，转到步骤3；
步骤2：去掉输入视频码流中的填充数据；
步骤3：计算当前帧数据的解码时间戳(DTS)与当前传输流的节目时钟参考(PCR)之间的差值，该差值为传送当前帧的最大时间，记为TTT(time to transport)，TTT＝DTS-PCR；
步骤4：计算当前帧的最低码率minBR＝Nb/TTT，其中Nb是当前帧编码数据的比特数；
步骤5：如果minBR小于一个预先设定的门限值threshold_value，则表示码率过低，需要对该视频帧数据进行填充，否则执行步骤9；
步骤6：计算所需填充数据的大小sbn＝TTT*threshold_value-Nb；
步骤7：将填充数据放入当前帧的用户数据区；
步骤8：令Nb＝Nb+sbn；
步骤9：计算当前帧的传输码率BR＝Nb/TTT；
步骤10：按照BR把当前帧的数据打入TS包，对当前帧进行复用输出。
可见，本发明在实时复用的过程中，去掉原来视频码流中的填充数据，消除填充数据对复用的影响，然后根据多路视频码流的码率波动的实际情况，统一对视频码流进行实时填充，在保证视频码率不会过低的情况下，提高了信道的整体利用效率，实现了提高复用器对视频码率波动的适应性的目的。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种视频码率平滑方法，包括如下步骤：
步骤S1，判断输入的每一路视频码流中是否存在填充数据，若存在填充数据，则去掉输入视频码流中的填充数据；
步骤S2，根据多路视频码流的码率波动的实际情况，统一对视频码流进行实时填充；
步骤S3，根据填充后的结果计算当前帧的传输码率BR，并按照当前帧的传输码率BR将填充后的当前帧的数据打入TS包，对当前帧进行复用输出。
2.如权利要求1所述的一种视频码率平滑方法，其特征在于：于步骤S2中，通过确定当前帧的最低码率确定是否对当前视频帧数据进行填充。
3.如权利要求2所述的一种视频码率平滑方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：
步骤S200，根据当前帧数据的解码时间戳与当前传输流的节目时钟参考，计算传送当前帧的最大时间TTT；
步骤S201，根据传送当前帧的最大时间确定当前帧的最低码率minBR；
步骤S202，根据当前帧的最低码率minBR与预设门限值threshold_value的比较结果，判断是否需对当前帧数据进行填充；
步骤S203，根据传送当前帧的最大时间TTT、预设门限值threshold_value以及当前帧编码数据的比特数Nb计算当前帧所需填充数据的大小，并将相应大小的填充数据放入当前帧的用户数据区，并更新当前帧编码数据的比特数Nb。
4.如权利要求3所述的一种视频码率平滑方法，其特征在于：于步骤S200中，计算当前帧数据的解码时间戳DTS与当前传输流的节目时钟参考PCR之间的差值，该差值为传送当前帧的最大时间TTT。
5.如权利要求4所述的一种视频码率平滑方法，其特征在于：于步骤S201中，当前帧的最低码率minBR＝Nb/TTT，其中Nb为当前帧编码数据的比特数。
6.如权利要求5所述的一种视频码率平滑方法，其特征在于：于步骤S202中，若当前帧的最低码率minBR小于预先设定的门限值threshold_value，则判断需要对该当前帧数据进行填充，否则则无需对当前帧数据进行填充。
7.如权利要求6所述的一种视频码率平滑方法，其特征在于：于步骤S203中，计算当前帧所需填充数据的大小为sbn＝TTT*threshold_value–Nb。
8.一种视频码率平滑装置，包括：
预处理模块，用于判断输入的每一路视频码流中是否存在填充数据，若存在填充数据，则去掉输入视频码流中的填充数据；
实时填充模块，用于根据多路视频码流的码率波动的实际情况，统一对视频码流进行实时填充；
复用输出模块，用于根据填充后的结果计算当前帧的传输码率BR，并按照当前帧的传输码率BR将填充后的当前帧的数据打入TS包，对当前帧进行复用输出。
9.如权利要求8所述的一种视频码率平滑装置，其特征在于：所述实时填充模块根据当前帧数据的解码时间戳与当前传输流的节目时钟参考计算当前帧的最低码率，并根据当前帧的最低码率确定是否对当前视频帧数据进行填充。
10.如权利要求9所述的一种视频码率平滑装置，其特征在于，所述实时填充模块进一步包括：
当前帧传输最大时间计算单元，用于根据当前帧数据的解码时间戳与当前传输流的节目时钟参考，计算传送当前帧的最大时间；
当前帧最低码率确定单元，用于根据传送当前帧的最大时间确定当前帧的最低码率；
填充判断单元，用于根据当前帧的最低码率与预设门限值threshold_value的比较结果，判断是否需对当前帧数据进行填充；
填充单元，用于根据传送当前帧的最大时间TTT、预设门限值threshold_value以及当前帧编码数据的比特数Nb计算当前帧所需填充数据的大小，并将相应大小的填充数据放入当前帧的用户数据区，并更新当前帧编码数据的比特数Nb。
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