CN112770179B - 一种用于在线赛事转播的高效传输系统 - Google Patents

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Abstract

本申请属于赛事转播系统或视频传输方法技术领域，尤其涉及一种用于在线赛事转播的高效传输系统。包括视频编码层、传输控制层；所述视频编码层至少包括：编码器模块、解码器模块；所述传输控制层至少包括：与编码器模块连接的数据发送模块，与解码器模块连接的数据接收模块；本申请提出了一种编码解码效率高，视频传输总数据量少，能够减少网络传输压力，提高在线赛事视频流畅度的在线赛事转播的高效传输系统。通过该技能传统参考编码方案的系统结构，同时提供更好的优化方案，进一步提高了数据压缩效率，保证了赛事视频持续传输的连续性和稳定性。

Description

一种用于在线赛事转播的高效传输系统
技术领域
本申请属于赛事转播系统或视频传输方法技术领域，尤其涉及一种用于在线赛事转播的高效传输系统。
背景技术
随着国内无线网络传输技术的飞速发展，包括赛事转播视频、全景VR视频等需要持续大数据量传输和编码加码的音频传输任务越来越多，在方便人们沟通交流，更为准确地获取实时信息的同时，也对网路传输系统造成很大的压力，为了提高数据传输速度，多通道同步或者异步传输的方案不断出现，利用智能调节网络效率与传输通道，能够避免单一通道拥塞卡顿现象，但是多通道数据对于数据的分割处理方式也对视频的编码解码以及重组恢复提出了新的要求，特别是赛事转播等需要持续传输且连续播放的项目。作为一种基本的视频编码解码方案，利用参考图像或视频，通过参考帧进行帧间或者帧内预测以实现压缩视频容量，压缩冗余数据是一种新兴的视频处理方案，但目前此方案尚欠缺一个足够完整可行的传输方案，同时相对于原始视频，用于进行参考的视频或图像本身需要占用一定的网络容量，因此如何让优选合适的参考图像也是一个难题。
发明内容
本申请的目的在于，提供一种编码解码效率高，视频传输总数据量少，能够减少网络传输压力，提高在线赛事视频流畅度的在线赛事转播的高效传输系统。
为实现上述目的，本申请采用如下技术方案。
一种用于在线赛事转播的高效传输系统，包括视频编码层、传输控制层；所述视频编码层至少包括：编码器模块、解码器模块；所述传输控制层至少包括：与编码器模块连接的数据发送模块，与解码器模块连接的数据接收模块；
所述数据发送模块包括：视频封装单元、文件分割单元、数据发送单元、所述数据接收模块包括：数据管理单元、数据接收单元、数据解析单元、参考缓存单元；所述编码器模块包括：数据分析单元、参考编码单元、编码缓存单元、编码器单元；所述解码器模块包括：参考解码单元、解码缓存单元、解码器单元；
所述编码器模块接收原始视频，所述数据分析单元基于原始视频或与原始视频相关的连续视频图像中获取或者生成编码参考图像组；所述参考编码单元用于压缩编码参考图像组以输出重构编码参考图像组；重构编码参考图像组存储于编码缓存单元；所述编码器单元从编码缓存单元中抽取重构编码参考图像组，并将其和原始视频分别进行编码，生产参考码流和基础视频码流；
所述数据发送模块内，视频封装单元块根据系统文件格式将参考码流以及基础视频码流进行封装形成参考图像组数据以及基础视频数据文件；文件分割单元基础视频数据文件进行切割生成分块视频数据，并分块视频数据相应的时域空域参数；
所述数据发送单元和数据接收单元用于传递参考图像组数据、分块视频数据和时域空域参数；
所述数据接收模块内，数据接收单元首先获取时域空域参数，数据管理单元根据时域空域参数控制数据接收单元获取必要的分块视频数据及其依赖的参考图像组数据，同时根据其同步关系传递至解码器模块，其中参考图像组数据被存储在参考缓存单元内以随时供给解码器模块；
所述解码器模块内，参考解码单元从参考缓存单元内获取参考图像组数据进行解码以重建参考图像组，并传递至解码器单元作为重建分块视频数据的基础；重建的参考图像组存储在解码缓存单元。
对前述用于在线赛事转播的高效传输系统的进一步改进，所述参考图像组是指包含有若干参考图像的集合X＝{x1、x2...xm}；
其中xi(i＝1、2...m)是基于原始视频或与原始视频相关的连续视频所含有的多个图像中的优选参考图像，该优选参考图像相对于原始视频中随机视频片段S的的率失真代价代价取最小，S包含有原始视频中随机视频片中的图像图像sj(j＝1、2、...n))；该参考图像组的其中率失真代价取得最小值
Figure BDA0002883791720000021
率失真代价
Figure BDA0002883791720000022
其中D(sn|X)是原始视频随机视频片段使用参考图像进行编码得到的失真；R(sn|X)是原始视频随机视频片段使用参考图像进行编码得到的码率；λ(sn)是原始视频随机视频片段使用参考图像进行编码得到的失真与码率之间权重，一般使用两者的拉格朗日乘子进行计算；
对前述用于在线赛事转播的高效传输系统的进一步改进，对于某一段原始视频S，定义其使用参考图像组进行编码时的压缩效率
ΔL(S|X)＝L(sn)-L(S|X)
其中为L(Sn)为对原始视频S直接进行编码所消耗的编码资源；L(S|X)是指使用参考图像组X对原始视频S进行编码所消耗的编码资源，编码资源是指编码结束后视频的数据容量；L(S|X)＝D(sn|X)+λ((sn)R(sn|X)；
则对于参考图像组X中的某个参考图像对于原始视频S取得大的压缩效率为
Figure BDA0002883791720000031
参考图像组X对于原始视频S的总的压缩效率
Figure BDA0002883791720000032
率失真代价可表示为/>
Figure BDA0002883791720000033
对于则最优的参考图像组，原始视频S基于参考图像组X进行编码时，其压缩效率取得最大值
Figure BDA0002883791720000034
其有益效果在于：
本申请提出了一种编码解码效率高，视频传输总数据量少，能够减少网络传输压力，提高在线赛事视频流畅度的在线赛事转播的高效传输系统。通过该技能传统参考编码方案的系统结构，同时提供更好的优化方案，进一步提高了数据压缩效率，保证了赛事视频持续传输的连续性和稳定性。
附图说明
图1是用于在线赛事转播的高效传输系统结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本申请作详细说明。
如图1所示，本申请的一种用于在线赛事转播的高效传输系统，其基本结构包括视频编码层、传输控制层；
所述视频编码层至少包括：编码器模块、解码器模块；所述传输控制层至少包括：与编码器模块连接的数据发送模块，与解码器模块连接的数据接收模块；所述数据发送模块包括：视频封装单元、文件分割单元、数据发送单元；所述数据接收模块包括：数据管理单元、数据接收单元、数据解析单元、参考缓存单元；
所述编码器模块包括：数据分析单元、参考编码单元、编码缓存单元、编码器单元；所述解码器模块包括：参考解码单元、解码缓存单元、解码器单元；
所述编码器模块接收原始视频，所述数据分析单元基于原始视频或与原始视频相关的连续视频图像中获取或者生成编码参考图像组；所述参考编码单元用于压缩编码参考图像组以输出重构编码参考图像组；重构编码参考图像组存储于编码缓存单元；所述编码器单元从编码缓存单元中抽取重构编码参考图像组，并将其和原始视频分别进行编码，生产参考码流和基础视频码流；
所述数据发送模块内，视频封装单元块根据系统文件格式将参考码流以及基础视频码流进行封装形成参考图像组数据以及基础视频数据文件；文件分割单元基础视频数据文件进行切割生成分块视频数据，并分块视频数据相应的时域空域参数；
所述数据发送单元和数据接收单元用于传递参考图像组数据、分块视频数据和时域空域参数；
所述数据接收模块内，数据接收单元首先获取时域空域参数，数据管理单元根据时域空域参数控制数据接收单元获取必要的分块视频数据及其依赖的参考图像组数据，同时根据其同步关系传递至解码器模块，其中参考图像组数据被存储在参考缓存单元内以随时供给解码器模块；
所述解码器模块内，参考解码单元从参考缓存单元内获取参考图像组数据进行解码以重建参考图像组，并传递至解码器单元作为重建分块视频数据的基础；重建的参考图像组存储在解码缓存单元；
所述参考图像组是指包含有若干参考图像的集合X＝{x1、x2...xm}；
其中xi(i＝1、2...m)是基于原始视频或与原始视频相关的连续视频所含有的多个图像中的优选参考图像，该优选参考图像相对于原始视频中随机视频片段S的的率失真代价代价取最小，S包含有原始视频中随机视频片中的图像图像sj(j＝1、2、...n))；该参考图像组的其中率失真代价取得最小值
Figure BDA0002883791720000041
其率失真代价
Figure BDA0002883791720000042
其中D(sn|X)是原始视频随机视频片段使用参考图像进行编码得到的失真；R(sn|X)是原始视频随机视频片段使用参考图像进行编码得到的码率；λ(sn)是原始视频随机视频片段使用参考图像进行编码得到的失真与码率之间权重，一般使用两者的拉格朗日乘子进行计算；
将其解析为相应的基础视频码流以及编码参考码流，并根据其同步关系发送至解码器单元；其中编码参考单元码流被存储在解码缓存单元；
在前述基础之上，本申请还提供一种改进的参考图像组的确定方法，具体而言，对于某一段原始视频，定义其使用参考图像组进行编码时的压缩效率；
ΔL(S|X)＝L(sn)-L(S|X)
其中为L(Sn)为对原始视频S直接进行编码所消耗的编码资源；L(S|X)是指使用参考图像组X对原始视频S进行编码所消耗的编码资源，编码资源是指编码结束后视频的数据容量；L(S|X)＝D(sn|X)+λ(sn)R(sn|X)；
则对于参考图像组X中的某个参考图像对于原始视频S取得大的压缩效率为
Figure BDA0002883791720000051
参考图像组X对于原始视频S的总的压缩效率
Figure BDA0002883791720000052
基于前述步骤代入后，率失真代价可表示为
Figure BDA0002883791720000053
由此可知，率失真代价与原始视频S直接进行编码所消耗的编码资源无关，即最优的参考图像组的确定方法为，对于该参考图像组X，其压缩效率取得最大值
Figure BDA0002883791720000054
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。

Claims (1)

1.一种用于在线赛事转播的高效传输系统，其特征在于，包括视频编码层、传输控制层；所述视频编码层至少包括：编码器模块、解码器模块；所述传输控制层至少包括：与编码器模块连接的数据发送模块，与解码器模块连接的数据接收模块；
所述数据发送模块包括：视频封装单元、文件分割单元、数据发送单元、所述数据接收模块包括：数据管理单元、数据接收单元、数据解析单元、参考缓存单元；所述编码器模块包括：数据分析单元、参考编码单元、编码缓存单元、编码器单元；所述解码器模块包括：参考解码单元、解码缓存单元、解码器单元；
所述编码器模块接收原始视频，所述数据分析单元基于原始视频或与原始视频相关的连续视频图像中获取或者生成编码参考图像组；所述参考编码单元用于压缩编码参考图像组以输出重构编码参考图像组；重构编码参考图像组存储于编码缓存单元；所述编码器单元从编码缓存单元中抽取重构编码参考图像组，并将其和原始视频分别进行编码，生产参考码流和基础视频码流；
所述数据发送模块内，视频封装单元块根据系统文件格式将参考码流以及基础视频码流进行封装形成参考图像组数据以及基础视频数据文件；文件分割单元基础视频数据文件进行切割生成分块视频数据，并分块视频数据相应的时域空域参数；
所述数据发送单元和数据接收单元用于传递参考图像组数据、分块视频数据和时域空域参数；
所述数据接收模块内，数据接收单元首先获取时域空域参数，数据管理单元根据时域空域参数控制数据接收单元获取必要的分块视频数据及其依赖的参考图像组数据，同时根据其同步关系传递至解码器模块，其中参考图像组数据被存储在参考缓存单元内以随时供给解码器模块；
所述解码器模块内，参考解码单元从参考缓存单元内获取参考图像组数据进行解码以重建参考图像组，并传递至解码器单元作为重建分块视频数据的基础；重建的参考图像组存储在解码缓存单元；
所述参考图像组是指包含有若干参考图像的集合X＝{x1、x2...xm}；
其中xi(i＝1、2...m)是基于原始视频或与原始视频相关的连续视频所含有的多个图像中的优选参考图像，该优选参考图像相对于原始视频中随机视频片段S的的率失真代价代价取最小，S包含有原始视频中随机视频片中的图像图像sj(j＝1、2、...n))；该参考图像组的其中率失真代价取得最小值
Figure FDA0003994376500000011
率失真代价
Figure FDA0003994376500000021
其中D(sn|X)是原始视频随机视频片段使用参考图像进行编码得到的失真；R(sn|X)是原始视频随机视频片段使用参考图像进行编码得到的码率；λ(sn)是原始视频随机视频片段使用参考图像进行编码得到的失真与码率之间权重，一般使用两者的拉格朗日乘子进行计算；
对于某一段原始视频S，定义其使用参考图像组进行编码时的压缩效率
ΔL(S|X)＝L(sn)-L(S|X)
其中为L(Sn)为对原始视频S直接进行编码所消耗的编码资源；L(S|X)是指使用参考图像组X对原始视频S进行编码所消耗的编码资源，编码资源是指编码结束后视频的数据容量；L(S|X)＝D(sn|X)+λ(sn)R(sn|X)；
则对于参考图像组X中的某个参考图像对于原始视频S取得大的压缩效率为
Figure FDA0003994376500000022
参考图像组X对于原始视频S的总的压缩效率
Figure FDA0003994376500000023
率失真代价可表示为/>
Figure FDA0003994376500000024
对于则最优的参考图像组，原始视频S基于参考图像组X进行编码时，其压缩效率取得最大值
Figure FDA0003994376500000025
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