CN111901631B - 一种直播视频的转码方法、装置、服务器和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直播视频的转码方法、装置、服务器和存储介质。该方法包括：基于上一画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征和实际转码参数，预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，并确定对应的画面预测偏差；根据画面预测偏差以及前向画面组集合转码时实际转码参数的状态变化，确定当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数；采用当前画面组在每一待转码率档位下的因子增益系数调整当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，得到当前画面组在该待转码率档位下的目标转码因子。本发明提供的技术方案，避免相邻画面组的视频内容差异带来的转码因子预测影响，提高目标转码因子的预测准确性，实现码率的合理分配。

Description

一种直播视频的转码方法、装置、服务器和存储介质
技术领域
本发明实施例涉及视频处理领域，尤其涉及一种直播视频的转码方法、装置、服务器和存储介质。
背景技术
在直播视频的转码领域，为了保证直播视频的播放稳定性，需要将直播视频的转码码率限制在一定码率范围内，使得直播视频转码时仅在该码率范围内进行波动，避免直播视频出现转码码率波动过大而造成直播丢包的问题。
目前，现有采用多码率自适应转码下的恒定码率因子(Constant Rate Factor，CRF)的转码方式对直播视频进行转码的过程中，由于直播视频中相邻画面组内的视频内容相差不大，因此会参考前一画面组在每一待转码率档位下的实际画面转码特征，来预测后一画面组在该待转码率档位下的恒定转码因子(Constant rate factor，CRF)，进而在一定程度上保证直播视频转码后直播质量的稳定性；但是，由于直播视频中相邻画面组内的视频内容不可避免会存在一定差异，且视频内容表征方式也存在不确定性，无法保证预测出后一画面组转码时采用的转码因子的准确性，从而无法为用户提供良好的直播质量体验。
发明内容
本发明实施例提供了一种直播视频的转码方法、装置、服务器和存储介质，在保证直播视频转码后直播质量稳定性的基础上，提高转码码率分配的合理性和准确性。
第一方面，本发明实施例提供了一种直播视频的转码方法，该方法包括：
基于直播视频中上一画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征和实际转码参数，预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，并确定对应的画面预测偏差；
根据所述当前画面组在每一待转码率档位下的画面预测偏差以及所述当前画面组的前向画面组集合在该待转码率档位下转码时实际转码参数的状态变化，确定所述当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数；
采用所述当前画面组在每一待转码率档位下的因子增益系数调整所述当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，得到所述当前画面组在该待转码率档位下的目标转码因子。
第二方面，本发明实施例提供了一种直播视频的转码装置，该装置包括：
转码预测模块，用于基于直播视频中上一画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征和实际转码参数，预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，并确定对应的画面预测偏差；
增益系数确定模块，用于根据所述当前画面组在每一待转码率档位下的画面预测偏差以及所述当前画面组的前向画面组集合在该待转码率档位下转码时实际转码参数的状态变化，确定所述当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数；
转码因子确定模块，用于采用所述当前画面组在每一待转码率档位下的因子增益系数调整所述当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，得到所述当前画面组在该待转码率档位下的目标转码因子。
第三方面，本发明实施例提供了一种服务器，该服务器包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明任意实施例所述的直播视频的转码方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明任意实施例所述的直播视频的转码方法。
本发明实施例提供的一种直播视频的转码方法、装置、服务器和存储介质，由于直播视频中相邻画面组内的视频内容相差不大，因此可以参考当前画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征，分析下一画面组在该待转码率档位下的转码特点，从而保证直播视频转码后直播质量的稳定性，此时可以通过分析上一画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征，以及上一画面组在每一待转码率档位下转码时的各项实际转码参数与该待转码率挡位之间的差异程度，来预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，同时在预测过程中确定对应的画面预测偏差，进而根据当前画面组在每一待转码率档位下的画面预测偏差以及当前画面组的前向画面组集合在该待转码率档位下转码时实际转码参数的状态变化，确定当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数，该因子增益系数能够准确并全面的表示在预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值时存在的预测偏差，后续采用当前画面组在每一待转码率档位下的因子增益系数来调整当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，得到当前画面组在该待转码率档位下的目标转码因子，避免由于相邻画面组内视频内容之间的差异带来的转码因子预测影响，从而在保证直播视频转码后直播质量的稳定性的基础上，提高目标转码因子的预测准确性，进而降低上一画面组与当前画面组在每一待转码率档位下转码时的实际转码码率之间的波动幅度，避免直播视频在转码码率波动过大时出现直播丢包的问题，从而实现了码率的合理分配，避免不必要的码率浪费而节省带宽资源。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1A为本发明实施例一提供的一种直播视频的转码方法的流程图；
图1B为本发明实施例一提供的直播视频转码过程的原理示意图；
图2A为本发明实施例二提供的一种直播视频的转码方法的流程图；
图2B为本发明实施例二提供的直播视频转码过程的原理示意图；
图3A为本发明实施例三提供的一种直播视频的转码方法的流程图；
图3B为本发明实施例三提供的直播视频转码过程的原理示意图；
图4为本发明实施例四提供的一种直播视频的转码装置的结构示意图；
图5为本发明实施例五提供的一种服务器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。此外，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
图1A为本发明实施例一提供的一种直播视频的转码方法的流程图，本实施例可应用于对任一直播视频进行多码率转码的情况中。本实施例提供的一种直播视频的转码方法可以由本发明实施例提供的直播视频的转码装置来执行，该装置可以通过软件和/或硬件的方式来实现，并集成在执行本方法的服务器中，该服务器可以是各类直播应用的后台服务器。
具体的，参考图1A，该方法可以包括如下步骤：
S110，基于直播视频中上一画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征和实际转码参数，预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，并确定对应的画面预测偏差。
可选的，为了避免直播卡顿，直播间内各个观众端从服务器实时拉取主播端上传的直播视频时，需要选择与观众端的当前网络带宽匹配的码率下的直播视频，而由于直播过程中各个观众端的网络带宽是实时变化的，因此为了避免在各网络带宽下直播视频的播放卡顿，服务器针对任一主播端上传的直播源视频，均会按照预先设置的多种码率档位对该直播源视频进行多码率转码，以便实时向各个观众端下发自适应码率下转码后的直播视频。
此时，由于直播视频的一个画面组(Group of Pictures，GOP)中会同时包括内部编码帧(I帧)、前向预测帧(P帧)和双向内插帧(B帧)，能够实现独立的视频编解码，因此为了保证直播视频在不同待转码率档位下的转码成功率，在对直播视频转码时，通常会以直播视频中的每一画面组为单位，分别对每一画面组在不同待转码率档位下进行单独转码。
需要说明的是，直播视频中相邻画面组之间的视频内容相差不大，而本实施例中的画面转码特征可以是指主播端上传的直播源视频中包含的能够评价该直播源视频中的各个画面组在该对应码率档位下编码后的客观编码质量的基础参数，例如直播视频的各个画面组中编码后视频帧的峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio，PSNR)、编码码率以及编码量化参数等，同时该画面转码特征为在直播视频中各个画面组在每一待转码率档位下的转码过程中，用来表征该画面组转码后视频画面的时空复杂度的特征集合，其中待转码率档位是预先为直播源视频设定的能够与实时变化的网络带宽匹配的多种转码码率；因此，直播视频中相邻画面组在同一待转码率档位下转码时上一画面组和当前画面组之间的画面转码特征也较为相近。
同时，由于码率档位为直播视频在单位时间内的整体文件大小，无法保证不同画面内容的直播视频的直播转码质量，因此为了保证直播视频中不同画面组在每一待转码率档位下直播转码质量的稳定性，本实施例中通常会在每一待转码率档位下预先设定多个转码因子，以便在同一待转码率档位下配合不同的转码因子来控制不同画面组在该待转码率档位下直播转码质量的稳定性。本实施例中的转码因子可以为在每一待转码率档位下预先设定的多个恒定码率因子(Constant Rate Factor，CRF)。进而，由于直播视频中相邻画面组在同一待转码率档位下转码时上一画面组和当前画面组之间的画面转码特征较为相近，那么为了保证上一画面组与当前画面组在同一待转码率档位下转码后直播转码质量的稳定值，上一画面组在每一待转码率档位下进行转码后，可以将上一画面组在该待转码率档位下转码时的画面转码特征，作为当前画面组在该待转码率档位下进行转码的考虑因素之一。
具体的，为了避免各个画面组在同一待转码率档位下配合相应转码因子进行实际转码后由于所采用的实际转码码率的波动过大而造成直播丢包的问题，本实施例除了分析上一画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征之外，还需要分析直播视频中上一画面组在该待转码率档位下转码时的各项实际转码参数与该待转码率档位之间的差异程度，该实际转码参数可以包括上一画面组在该待转码率档位下转码时的实际转码码率和实际转码因子，此时基于不同画面组在每一待转码率档位下直播转码质量的稳定性要求，本实施例可以在直播视频中的上一画面组完成实际转码后，通过分析该上一画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征所指示的大致转码码率，以及该上一画面组在每一待转码率档位下实际转码时所采用的实际转码码率与该待转码率档位之间的差异程度，并以此作为参考，判断当前画面组在每一待转码率档位下的因子修正系数，进而采用该当前画面组在每一待转码率档位下的因子修正系数，分别对上一画面组在该待转码率档位下实际转码时实际转码参数中的实际转码因子进行修正，从而得到当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，使得当前画面组在每一待转码率档位下进行转码时，既能够保证直播转码质量的稳定性，也能够避免不同画面组在同一待转码率档位下转码时的实际转码码率出现较大波动，从而提高转码码率分配的合理性。
此外，考虑到相邻画面组中的上一画面组和当前画面组之间的视频内容总是会存在一定的细微差异，而导致利用上一画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征和实际转码参数，得到的当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值也会存在一定的预测偏差，因此本实施例还需要分析上一画面组在每一待转码率档位下转码时预测的转码因子基值和目标转码因子之间的差异，以及上一画面组和当前画面组的视频内容之间所存在的细微差异所导致的预测误差，共同确定当前画面组在该待转码率档位下对应的画面预测偏差，该画面预测偏差能够初步表示当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值与实际采用的目标转码因子之间的偏差，后续通过参考该画面预测偏差能够调整当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，从而保证当前画面组在每一待转码率档位下目标转码因子的准确性，避免相邻画面组中的上一画面组和当前画面组之间的视频内容存在的细微差异而带来的转码因子预测影响。
S120，根据当前画面组在每一待转码率档位下的画面预测偏差以及当前画面组的前向画面组集合在该待转码率档位下转码时实际转码参数的状态变化，确定当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数。
可选的，在预测出当前画面组在每一待转码率档位下的转码因子基值，并确定出对应的画面预测偏差后，由于通过分析上一画面组在每一待转码档位下的实际转码过程来确定的画面预测偏差无法准确表示当前画面组在每一待转码率档位下转码因子基值与实际需要的目标转码因子之间的误差，因此为了提高当前画面组在每一待转码率档位下目标转码因子的准确性，本实施例还会在确定当前画面组在每一待转码率档位下的画面预测偏差的基础上，再次获取直播视频中位于当前画面组之间的前向画面组集合，此时前向画面组集合中的每一画面组均已经完成转码，因此对于前向画面组集合中每一画面组来说，在每一待转码率档位下均会存在相应的实际转码参数，该实际转码参数可以包括实际转码码率和实际转码因子两种，而在每一待转码率档位下，通过分析前向画面组集合中每一画面组在该待转码率档位下的实际转码码率和实际转码因子之间的匹配关系，可以判断出该匹配关系随着各个画面组不断进行实际转码而产生的状态变化规律，按照每一待转码率档位下的状态变化规律也可以实现当前画面组在该待转码率档位下转码因子的预测，但也会存在对应的预测偏差；因此，本实施例中对于当前画面组在每一待转码率档位下转码因子的预测，如图1B所示，存在S110和本步骤中的前向画面组集合在该待转码率档位下转码时实际转码参数的状态变化两种不同方式，且每种方式存在对应的预测偏差，此时通过分析前向画面组集合中各个画面组在每一待转码率档位下进行转码时的实际转码参数的状态变化情况，可以确定出对应的预测偏差，然后通过分析当前画面组在每一待转码率档位下的画面预测偏差，与采用本步骤中的第二种预测方式预测当前画面组在每一待转码率档位下的转码因子时存在的预测偏差之间的比例关系，可以确定出当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数，该因子增益系数能够准确表示画面预测偏差所表示的当前画面组在该待转码率档位下转码因子基值的预测偏差准确程度，后续可以采用该因子增益系数来调整当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，以确保当前画面组在该待转码率档位下的目标转码因子的准确性。
需要说明的是，由于直播视频中与当前画面组前向临近的目标数量下的画面组便能够表示出每一待转码率档位下转码时实际转码参数的状态变化，因此为了降低前向画面组集合在该待转码率档位下转码时实际转码参数的状态变化的分析数据量，本实施例中的前向画面组集合可以由当前画面组前向临近的目标数量下的画面组组成。
S130，采用当前画面组在每一待转码率档位下的因子增益系数调整当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，得到当前画面组在该待转码率档位下的目标转码因子。
可选的，在确定出当前画面组在每一待转码率档位下的因子增益系数后，可以直接采用该因子增益系数来调整当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，避免相邻画面组之间的视频内容所存在的差异而带来的预测影响，将调整后的转码因子基值作为当前画面组在该待转码率档位下的目标转码因子，从而提高转码码率分配的合理性和准确性。
此外，本实施例在得到当前画面组在每一待转码率档位下的转码因子之后，还可以包括：采用每一待转码率档位以及对应的目标转码因子对当前画面组进行转码。具体的，在每一待转码率档位下，分别采用该待转码率档位的码率值以及当前画面组在该待转码率档位下的目标转码因子对该当前画面组进行转码，实现当前画面组的多码率转码，从而合理分配码率，保证不同码率档位下各个画面组的主观质量一致，避免不必要的码率浪费而节省带宽资源。
本实施例提供的技术方案，由于直播视频中相邻画面组内的视频内容相差不大，因此可以参考当前画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征，分析下一画面组在该待转码率档位下的转码特点，从而保证直播视频转码后直播质量的稳定性，此时可以通过分析上一画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征，以及上一画面组在每一待转码率档位下转码时的各项实际转码参数与该待转码率挡位之间的差异程度，来预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，同时在预测过程中确定对应的画面预测偏差，进而根据当前画面组在每一待转码率档位下的画面预测偏差以及当前画面组的前向画面组集合在该待转码率档位下转码时实际转码参数的状态变化，确定当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数，该因子增益系数能够准确并全面的表示在预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值时存在的预测偏差，后续采用当前画面组在每一待转码率档位下的因子增益系数来调整当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，得到当前画面组在该待转码率档位下的目标转码因子，避免由于相邻画面组内视频内容之间的差异带来的转码因子预测影响，从而在保证直播视频转码后直播质量的稳定性的基础上，提高目标转码因子的预测准确性，进而降低上一画面组与当前画面组在每一待转码率档位下转码时的实际转码码率之间的波动幅度，避免直播视频在转码码率波动过大时出现直播丢包的问题，从而实现了码率的合理分配，避免不必要的码率浪费而节省带宽资源。
实施例二
图2A为本发明实施例二提供的一种直播视频的转码方法的流程图，图2B为本发明实施例二提供的直播视频转码过程的原理示意图。本实施例是在上述实施例的基础上进行优化，本实施例主要对于当前画面组在每一待转码率档位下的因子增益系数的具体确定过程进行详细的解释说明。
可选的，如图2A所示，本实施例可以包括如下步骤：
S210，基于直播视频中上一画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征和实际转码参数，预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，并确定对应的画面预测偏差。
S220，针对每一待转码率档位，基于当前画面组的前向画面组集合内每一画面组在该待转码率档位下转码时采用的实际转码码率和实际转码因子之间的映射状态，确定对应的状态转移函数。
可选的，首先可以从直播视频中查找出与当前画面组前向临近的目标数量下的各个画面组，且所查找出的每一画面组均已经完成每一待转码率档位下的实际转码，进而将所查找出的各个画面组组合得到本实施例中的前向画面组集合，此时针对前向画面组集合中的每一画面组在每一待转码率档位下的实际转码过程，可以获取到各个画面组在该待转码率档位下进行实际转码时所采用的实际转码码率和实际转码因子，同时在该待转码率档位下，每一画面组转码时采用的实际转码码率和实际转码因子之间具有对应的映射状态，进而通过分析该映射状态随着前向画面组集合中的各个画面组的实际转码时的状态编码规律，可以确定出对应的状态转移函数，该状态转移函数可以表示不同画面组转码时的实际转码码率和实际转码因子之间的大致映射关系。
示例性的，本实施例中可以对前向画面组集合内的各个画面组在该待转码率档位下转码时采用的实际转码码率和实际转码因子进行线性拟合，得到对应的状态转移函数。例如可以采用最小二乘法对前向画面组集合内的各个画面组在该待转码率档位下转码时采用的实际转码码率和实际转码因子进行线性拟合，得到该状态转移函数，该状态转移函数可以表示为：CRF(t)＝CRF(t-1)+a*(log(bitrate(t))-log(bitrate(t-1)))；其中，CRF(t)和CRF(t-1)分别为当前画面组和上一画面组的转码因子，bitrate(t)和bitrate(t-1)分别为当前画面组和上一画面组的转码码率，a为相应的线性拟合系数，每一画面组在每一待转码率档位下转码时的转码因子和转码码率可以满足该待转码率档位下的状态转移函数要求的约束条件。
S230，根据前向画面组集合内每一画面组在该待转码率档位下转码时采用的实际转码因子，计算采用状态转移函数预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子参值时的状态预测偏差。
可选的，在确定出当前画面组在每一待转码率档位下的状态转移函数之后，可以采用当前画面组在每一待转码率档位下的状态转移函数，以及该待转码率档位的具体码率值，来预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子，此时采用状态转移函数预测得到的转码因子可以为本实施例中的转码因子参值，与采用S210中通过上一画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征和实际转码参数所预测的当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值进行区分，同时在采用状态转移函数预测当前画面组在每一待转码率档位下的转码因子参值的过程中，计算前向画面组集合内每一画面组在该待转码率档位下转码时所采用的实际转码因子之间的方差，作为本实施例中当前画面组在该待转码率档位下的状态预测偏差。
S240，根据当前画面组在该待转码率档位下的画面预测偏差和状态预测偏差，确定当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数。
可选的，本实施例中可以通过分析当前画面组在每一待转码率档位下的画面预测偏差和状态预测偏差之间的占用比例，来判断S210中的预测方式中存在的画面预测偏差的准确程度，从而得到当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数。例如，如果当前画面组在某一待转码率档位下的画面预测偏差为S1，状态预测偏差为S2，那么当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数为
Figure BDA0002610617430000131
示例性的，本实施例可以采用卡尔曼滤波算法来根据当前画面组在每一待转码率档位下的画面预测偏差和状态预测偏差，确定当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数，此时因子增益系数由卡尔曼滤波算法中的卡尔曼增益来表示。后续对当前画面组在每一待转码率档位下的转码因子基值进行调整时，可以直接计算出采用状态转移函数预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子参值与该转码因子基值之间的差值，进而采用当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数对该差值进行调整，并利用调整后的差值对当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值继续调整，得到当前画面组在该待转码率档位下的目标转码因子。
例如，如果当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数为
Figure BDA0002610617430000132
转码因子基值为crf1，转码因子参值为crf2，那么当前画面组在该待转码率档位下的目标转码因子为：
Figure BDA0002610617430000133
说明如果K值越大，代表画面预测偏差越大，那么目标转码因子crf主要参考转码因子参值crf2确定，而如果K值越小，代表画面预测偏差越小，那么目标转码因子crf主要参考转码因子基值crf1确定，从而保证当前画面组在每一待转码率档位下目标转码因子的准确性。
S250，采用当前画面组在每一待转码率档位下的因子增益系数调整当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，得到当前画面组在该待转码率档位下的目标转码因子。
本实施例提供的技术方案，通过分析上一画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征，以及上一画面组在每一待转码率档位下转码时的各项实际转码参数与该待转码率挡位之间的差异程度，来预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，并在预测过程中确定对应的画面预测偏差，同时采用线性拟合得到的状态转移函数预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子参值，并确定对应的状态预测偏差，进而由该画面预测偏差和状态预测偏差计算当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数，通过该因子增益系准确并全面的表示在预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值时存在的预测偏差，后续采用当前画面组在每一待转码率档位下的因子增益系数来调整当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，得到当前画面组在该待转码率档位下的目标转码因子，避免由于相邻画面组内视频内容之间的差异带来的转码因子预测影响，从而在保证直播视频转码后直播质量的稳定性的基础上，提高目标转码因子的预测准确性，进而降低上一画面组与当前画面组在每一待转码率档位下转码时的实际转码码率之间的波动幅度，避免直播视频在转码码率波动过大时出现直播丢包的问题，从而实现了码率的合理分配，避免不必要的码率浪费而节省带宽资源。
实施例三
图3A为本发明实施例三提供的一种直播视频的转码方法的流程图，图3B为本发明实施例三提供的直播视频转码过程的原理示意图。本实施例是在上述实施例的基础上进行优化，本实施例主要对于当前画面组在每一待转码率档位下的转码因子基值的具体预测过程进行详细的解释说明。
可选的，如图3A所示，本实施例可以包括如下步骤：
S310，针对每一待转码率挡位，融合上一画面组在该待转码率档位下转码时的画面转码特征、该待转码率档位、实际转码码率和实际转码因子，得到上一画面组在该待转码率档位下的综合转码特征。
可选的，由于本实施例会通过预先训练相应的神经网络模型对上一画面组在每一待转码率挡位下的实际转码过程中的各项转码信息进行分析，来预测当前画面组在每一待转码率档位下的转码因子基值，因此首先需要获取上一画面组在每一待转码率档位下的实际转码特征，此时针对每一待转码率档位，本实施例可以在上一画面组在每一待转码率档位下的实际转码过程中，通过上一画面组的实际转码参数来分析上一画面组在该待转码率档位下转码时的画面转码特征、该待转码率档位的恒定码率值、上一画面组在该待转码率档位下采用的实际转码码率以及实际转码因子，并将上一画面组在该待转码率档位下转码时的画面转码特征、该待转码率档位、实际转码码率和实际转码因子进行特征融合，生成上一画面组在该待转码率档位下的综合转码特征；此时在上一画面组在每一待转码率档位下进行实际转码后，可以按照上述步骤，生成上一画面组在每一待转码率档位下的综合转码特征。
示例性的，如图3B所示，为了保证神经网络模型的预测准确性，本实施例中要求上一画面组在不同待转码率档位下的综合转码特征中能够包含多种维度下的特征，以便后续对大量维度特征进行融合分析；因此本实施例可以通过依次对上一画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征、该待转码率档位、实际转码码率和实际转码因子进行四阶叉乘运算，而对上一画面组在该待转码率档位下转码时的画面转码特征、该待转码率档位、实际转码码率和实际转码因子进行融合，进而使融合后的综合转码特征的特征维度相比直接合并的特征维度进一步扩大，从而得到上一画面组在该待转码率档位下扩维融合后的综合转码特征，此时该扩维融合后的综合转码特征中包含大量不同维度下的特征信息。
S320，通过预先构建的转码预测模型分别对上一画面组在每一待转码率档位下的综合转码特征进行转码预测，确定当前画面组在每一待转码率档位下的转码因子基值。
可选的，本实施例会预先选用大量直播视频作为训练样本，并设定各个训练样本中的不同画面组在不同待转码率档位下的转码因子基值标签，进而对本实施例中的转码预测模型进行训练，直至该转码预测模型能够根据任一直播视频中上一画面组在每一待转码率档位下的实际转码信息准确判定当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值；此时在确定直播视频中上一画面组在每一待转码率档位下的综合转码特征后，如图3B所示，可以将上一画面组在每一待转码率档位下的综合转码特征依次输入预先构建的转码预测模型中，通过该转码预测模型对上一画面组在每一待转码率档位下的综合转码特征进行当前画面组的转码判断，从而确定出当前画面组在每一待转码率档位下的转码因子基值。
需要说明的是，由于采用预先构建的转码预测模型来预测确定当前画面组在每一待转码率档位下的转码因子基值时，需要参考上一画面组的实际转码信息，因此直播视频中的首个画面组可以直接采用每一待转码率档位下预设的恒定码率进行转码，而由于本实施例中当前画面组的前向画面组集合中需要至少有两个画面组，因此直播视频中的第二个画面组不存在前向画面组集合，此时对于直播视频中的第二个画面组来说，可以直接将第二个画面组在每一待转码率档位下预测得到的转码因子基值作为该待转码率档位下的目标转码因子，从第三个画面组开始，采用本实施例中的方案来确定各个画面组在每一待转码率档位下的目标转码因子，以确保转码码率的合理分配。
S330，根据上一画面组在每一待转码率档位下更新后的画面预测偏差，以及预先设定的初始画面预测偏差，确定当前画面组在该待转码率档位下对应的画面预测偏差。
可选的，由于在确定上一画面组在每一待转码率档位下的目标转码因子时，也会采用上一画面组在该待转码率档位下的因子增益系数来调整对应的转码因子基值，使得目标转码因子相对于转码因子基值更加适合实际转码过程，此时对于利用上一画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征和实际转码参数，来预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值时的画面预测偏差也带来一定优化，因此会采用上一画面组在每一待转码率档位下的因子增益系数，来更新对应的画面预测偏差，同时在利用上一画面组在每一待转码率档位下的实际转码信息，来预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值时，也会存在预测算法中无法避免的固定偏差，也就是本实施例中的初始画面预测偏差，进而在利用上一画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征和实际转码参数，来预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值的过程中，同时分析上一画面组在每一待转码率档位下更新后的画面预测偏差，以及预先设定的初始画面预测偏差之间的联系，从而确定出当前画面组在该待转码率档位下对应的画面预测偏差。
示例性的，本实施例中当前画面组在每一待转码率档位下对应的画面预测偏差可以为上一画面组在该待转码率档位下更新后的画面预测偏差与初始画面预测偏差之和，该初始画面预测偏差可以为预先构建的转码预测模型在模型训练过程中计算出的模型预测偏差。
S340，根据当前画面组在每一待转码率档位下的画面预测偏差以及当前画面组的前向画面组集合在该待转码率档位下转码时实际转码参数的状态变化，确定当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数。
S350，采用当前画面组在每一待转码率档位下的因子增益系数调整当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，得到当前画面组在该待转码率档位下的目标转码因子。
S360，采用当前画面组在每一待转码率档位下的因子增益系数，更新当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值预测时确定的画面预测偏差。
可选的，在得到当前画面组在每一待转码率档位下的目标转码因子之后，本实施例还可以采用当前画面组在每一待转码率档位下的因子增益系数，来更新当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值预测时确定的画面预测偏差，以便对下一画面组的转码因子基值进行预测时，可以及时根据当前画面组在每一待转码率档位下更新后的画面预测偏差，以及初始画面预测偏差，来确定下一画面组在该待转码率档位下对应的画面预测偏差，确保下一画面组在每一待转码率档位下转码因子基值的预测准确性。
本实施例提供的技术方案，融合上一画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征、该待转码率档位、实际转码码率和实际转码因子，得到上一画面组在该待转码率档位下的综合转码特征，并通过预先构建的转码预测模型分别对上一画面组在每一待转码率档位下的综合转码特征进行转码预测，确定当前画面组在每一待转码率档位下的转码因子基值，同时在预测过程中确定对应的画面预测偏差，进而根据当前画面组在每一待转码率档位下的画面预测偏差以及当前画面组的前向画面组集合在该待转码率档位下转码时实际转码参数的状态变化，确定当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数，该因子增益系数能够准确并全面的表示在预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值时存在的预测偏差，后续采用当前画面组在每一待转码率档位下的因子增益系数来调整当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，得到当前画面组在该待转码率档位下的目标转码因子，避免由于相邻画面组内视频内容之间的差异带来的转码因子预测影响，从而在保证直播视频转码后直播质量的稳定性的基础上，提高目标转码因子的预测准确性，进而降低上一画面组与当前画面组在每一待转码率档位下转码时的实际转码码率之间的波动幅度，避免直播视频在转码码率波动过大时出现直播丢包的问题，从而实现了码率的合理分配，避免不必要的码率浪费而节省带宽资源。
实施例四
图4为本发明实施例四提供的一种直播视频的转码装置的结构示意图，具体的，如图4所示，该装置可以包括：
转码预测模块410，用于基于直播视频中上一画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征和实际转码参数，预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，并确定对应的画面预测偏差；
增益系数确定模块420，用于根据所述当前画面组在每一待转码率档位下的画面预测偏差以及所述当前画面组的前向画面组集合在该待转码率档位下转码时实际转码参数的状态变化，确定所述当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数；
转码因子确定模块430，用于采用所述当前画面组在每一待转码率档位下的因子增益系数调整所述当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，得到所述当前画面组在该待转码率档位下的目标转码因子。
本实施例提供的技术方案，由于直播视频中相邻画面组内的视频内容相差不大，因此可以参考当前画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征，分析下一画面组在该待转码率档位下的转码特点，从而保证直播视频转码后直播质量的稳定性，此时可以通过分析上一画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征，以及上一画面组在每一待转码率档位下转码时的各项实际转码参数与该待转码率挡位之间的差异程度，来预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，同时在预测过程中确定对应的画面预测偏差，进而根据当前画面组在每一待转码率档位下的画面预测偏差以及当前画面组的前向画面组集合在该待转码率档位下转码时实际转码参数的状态变化，确定当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数，该因子增益系数能够准确并全面的表示在预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值时存在的预测偏差，后续采用当前画面组在每一待转码率档位下的因子增益系数来调整当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，得到当前画面组在该待转码率档位下的目标转码因子，避免由于相邻画面组内视频内容之间的差异带来的转码因子预测影响，从而在保证直播视频转码后直播质量的稳定性的基础上，提高目标转码因子的预测准确性，进而降低上一画面组与当前画面组在每一待转码率档位下转码时的实际转码码率之间的波动幅度，避免直播视频在转码码率波动过大时出现直播丢包的问题，从而实现了码率的合理分配，避免不必要的码率浪费而节省带宽资源。
本实施例提供的直播视频的转码装置可适用于上述任意实施例提供的直播视频的转码方法，具备相应的功能和有益效果。
实施例五
图5为本发明实施例五提供的一种服务器的结构示意图，如图5所示，该服务器包括处理器50、存储装置51和通信装置52；服务器中处理器50的数量可以是一个或多个，图5中以一个处理器50为例；服务器中的处理器50、存储装置51和通信装置52可以通过总线或其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。
本实施例提供的一种服务器可用于执行上述任意实施例提供的直播视频的转码方法，具备相应的功能和有益效果。
实施例六
本发明实施例六还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时可实现上述任意实施例中的直播视频的转码方法。该方法具体可以包括：
基于直播视频中上一画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征和实际转码参数，预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，并确定对应的画面预测偏差；
根据所述当前画面组在每一待转码率档位下的画面预测偏差以及所述当前画面组的前向画面组集合在该待转码率档位下转码时实际转码参数的状态变化，确定所述当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数；
采用所述当前画面组在每一待转码率档位下的因子增益系数调整所述当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，得到所述当前画面组在该待转码率档位下的目标转码因子。
当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的直播视频的转码方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。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可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，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的方法。
值得注意的是，上述直播视频的转码装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种直播视频的转码方法，其特征在于，包括：
基于直播视频中上一画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征和实际转码参数，预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，并确定对应的画面预测偏差；
根据所述当前画面组在每一待转码率档位下的画面预测偏差以及所述当前画面组的前向画面组集合在该待转码率档位下转码时实际转码参数的状态变化，确定所述当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数，其中，所述实际转码参数包括实际转码码率和实际转码因子，所述实际转码参数的状态变化是指在每一待转码率档位下，通过分析所述前向画面组集合中每一画面组在该待转码率档位下的所述实际转码码率和所述实际转码因子之间的匹配关系，判断出该匹配关系随着各个画面组不断进行实际转码而产生的状态变化规律；
采用所述当前画面组在每一待转码率档位下的因子增益系数调整所述当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，得到所述当前画面组在该待转码率档位下的目标转码因子。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前画面组在每一待转码率档位下的画面预测偏差以及所述当前画面组的前向画面组集合在该待转码率档位下转码时实际转码参数的状态变化，确定所述当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数，包括：
针对每一待转码率档位，基于所述当前画面组的前向画面组集合内每一画面组在该待转码率档位下转码时采用的实际转码码率和实际转码因子之间的映射状态，确定对应的状态转移函数；
根据所述前向画面组集合内每一画面组在该待转码率档位下转码时采用的实际转码因子，计算采用所述状态转移函数预测所述当前画面组在该待转码率档位下的转码因子参值时的状态预测偏差；
根据所述当前画面组在该待转码率档位下的画面预测偏差和状态预测偏差，确定所述当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述当前画面组的前向画面组集合内每一画面组在该待转码率档位下转码时采用的实际转码码率和实际转码因子之间的映射状态，确定对应的状态转移函数，包括：
对所述前向画面组集合内的各个画面组在该待转码率档位下转码时采用的实际转码码率和实际转码因子进行线性拟合，得到对应的状态转移函数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前向画面组集合由当前画面组前向临近的目标数量下的画面组组成。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于直播视频中上一画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征和实际转码参数，预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，包括：
针对每一待转码率挡位，融合所述上一画面组在该待转码率档位下转码时的画面转码特征、该待转码率档位、实际转码码率和实际转码因子，得到所述上一画面组在该待转码率档位下的综合转码特征；
通过预先构建的转码预测模型分别对所述上一画面组在每一待转码率档位下的综合转码特征进行转码预测，确定当前画面组在每一待转码率档位下的转码因子基值。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
采用所述当前画面组在每一待转码率档位下的因子增益系数，更新所述当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值预测时确定的画面预测偏差。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定对应的画面预测偏差，包括：
根据所述上一画面组在每一待转码率档位下更新后的画面预测偏差，以及预先设定的初始画面预测偏差，确定所述当前画面组在该待转码率档位下对应的画面预测偏差。
8.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，在得到所述当前画面组在该待转码率档位下的目标转码因子之后，还包括：
采用每一待转码率档位以及对应的目标转码因子对所述当前画面组进行转码。
9.一种直播视频的转码装置，其特征在于，包括：
转码预测模块，用于基于直播视频中上一画面组在每一待转码率档位下转码时的画面转码特征和实际转码参数，预测当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，并确定对应的画面预测偏差；
增益系数确定模块，用于根据所述当前画面组在每一待转码率档位下的画面预测偏差以及所述当前画面组的前向画面组集合在该待转码率档位下转码时实际转码参数的状态变化，确定所述当前画面组在该待转码率档位下的因子增益系数，其中，所述实际转码参数包括实际转码码率和实际转码因子，所述实际转码参数的状态变化是指在每一待转码率档位下，通过分析所述前向画面组集合中每一画面组在该待转码率档位下的所述实际转码码率和所述实际转码因子之间的匹配关系，判断出该匹配关系随着各个画面组不断进行实际转码而产生的状态变化规律；
转码因子确定模块，用于采用所述当前画面组在每一待转码率档位下的因子增益系数调整所述当前画面组在该待转码率档位下的转码因子基值，得到所述当前画面组在该待转码率档位下的目标转码因子。
10.一种服务器，其特征在于，所述服务器包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-8中任一所述的直播视频的转码方法。
11.一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，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一所述的直播视频的转码方法。
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分布式视频转码服务调度算法研究;谭智一等;《电视技术》;20120502(第09期);全文 *

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CN111901631A (zh) 2020-11-06

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