CN113630625B - 视频分发系统和视频分发方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及视频分发技术领域，具体地说，涉及视频分发系统和视频分发方法。包括基建管理单元、视频数据单元、视频分发单元和功能服务单元；基建管理单元用于对基础设备及应用技术进行管理；视频数据单元用于对视频数据进行处置管理；视频分发单元用于对视频分发过程进行管理监控；功能服务单元用于完善系统的功能性。本发明设计的系统可以快速选择调用码率合适的视频文件，提高视频分发传输的效率，同时可以控制预留满足视频内容分发所需的信道带宽，提供稳定的服务；其方法使视频可以适用于不同配置的用户终端，给用户提供更好的观看体感，降低服务商的投入成本，并可以为视频分发系统提供调整服务的准确依据，从而提供稳定有保证的服务质量。
Description
技术领域
本发明涉及视频分发技术领域，具体地说，涉及视频分发系统和视频分发方法。
背景技术
如今，随着互联网带宽的不断提升，视频内容的分发与播放，在新闻娱乐、在线教育、社交网络和自媒体场景下越来越普遍。在满足成本预算的情况下、保证视频的快速分发与播放，也成了各家视频内容提供商不断优化的方向。然而，目前的视频分发系统还存在一些较大的局限，如视频分发过程中，因无法保证分发视频内容所需的信道带宽，从而导致无法提供稳定工作的服务；同时，因不同用户终端的播放器配置不同，而适用于这些用户终端的视频码率各不相同，导致在线视频无法流畅地播放，否则内容服务商需要提供多种码率的视频内容供用户自行选择，从而导致服务商的运行成本增高；另外常用的视频分发系统无法对视频分发服务质量进行测量及分析，无法给控制中心提供较为准确的调整依据，从而无法提供足够有保证的服务质量。
发明内容
本发明的目的在于提供了视频分发系统和视频分发方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供了视频分发系统，包括
基建管理单元、视频数据单元、视频分发单元和功能服务单元；所述基建管理单元、所述视频数据单元、所述视频分发单元与所述功能服务单元依次通过网络通信连接；所述基建管理单元用于对构成并支持系统运行的基础架构设备及应用、技术进行管理；所述视频数据单元用于对待分发的视频数据进行处置管理；所述视频分发单元用于对视频分发的全过程进行管理监控；所述功能服务单元用于通过扩展应用服务来完善系统的功能性；
所述基建管理单元包括视频终端模块、控制设备模块、技术支持模块和网络通信模块；
所述视频数据单元包括采集传输模块、审核分类模块、上云计算模块和转码存储模块；
所述视频分发单元包括最优控制模块、分发协议模块、带宽控制模块和码率自适应模块；
所述功能服务单元包括机器学习模块、分发反馈模块、服务质量模块和调度调整模块。
作为本技术方案的进一步改进，所述视频终端模块、所述控制设备模块与所述技术支持模块依次通过网络通信连接且并列运行；所述视频终端模块用于对提供视频摄录、播放的终端设备进行连接管理；所述控制设备模块用于对控制系统运行的计算机软硬件设备产品进行管理；所述技术支持模块用于载入多种智能技术以支持系统的顺畅运行；所述网络通信模块用于给系统各层面、各终端之间提供信号连接、数据传输的通道。
其中，视频终端包括视频摄录装置(如手机、摄像机、数字摄像头、模拟摄像头等)和视频播放装置(如手机、平板、电视、大屏、投影等)。
其中，控制设备包括但不限于处理器、内部交换器、流媒体服务器、云服务器、视频分发器、带宽控制器等。
其中，智能技术包括但不限于云服务计算、人工智能(语音识别、语音文字转换、图像识别等)、码率自适应技术等。
其中，网络通信技术包括但不限于有线网、信号线、局域网、无线WiFi、数据流量等。
作为本技术方案的进一步改进，所述采集传输模块的信号输出端与所述审核分类模块的信号输入端连接，所述审核分类模块的信号输出端与所述上云计算模块的信号输入端连接，所述上云计算模块的信号输出端与所述转码存储模块的信号输入端连接；所述采集传输模块用于通过摄像装置摄录视频或从存储设备中获取已存的视频数据并将视频文件无损传输到系统处理器上；所述审核分类模块用于通过智能识别技术对视频的内容合法性进行审核并根据视频内容标签对其进行分类；所述上云计算模块用于将获取的视频数据上传到云端并提供各类计算服务；所述转码存储模块用于在云端平台根据约定需求、借助视频转码输出多个不用码率的视频文件并进行保存，并产生嵌套的协议索引文件供终端用户访问。
其中，视频转码过程中输出的协议索引文件包括M3u8文件(HLS协议的索引文件)、MPD文件(DASH协议的索引文件)等；具体地，客户端可以根据网络质量变化情况，自动平滑切换到和带宽匹配的视频流。
作为本技术方案的进一步改进，所述审核分类模块采用ID3算法，其算法流程为：
设S是s个视频数据样本的集合，定义m个不同类Ci(i＝1，2，...，m)，设si是Ci类中的样本数，则对给定的样本S所期望的信息值的计算公式为：
其中，pi是任意样本属于Ci的概率，pi＝si/s。
作为本技术方案的进一步改进，所述最优控制模块、所述分发协议模块、所述带宽控制模块与所述码率自适应模块依次通过网络通信连接；所述最优控制模块用于通过对规划算法的管理实现最优控制策略并应用于分发协议的选择、带宽参数的配置及码率自适应；所述分发协议模块用于载入并管理多种不同的视频分发协议；所述带宽控制模块用于通过带宽控制器在视频分发器与用户终端之间的通信路径中保留用于视频内容分发的带宽并对带宽信道进行选择控制；所述码率自适应模块用于通过载入码率自适应技术，自动感知网络环境变化，或根据客户端播放buffer情况自动从云端选择调用码率合理的视频文件及对应的协议索引文件，以最大化用户在线观看视频的体验质量。
其中，视频协议分发协议主要包括HLS、DASH、RTMP等。
作为本技术方案的进一步改进，所述最优控制模块中，求解最优控制的步骤如下：
Step1、建立被控制系统的状态方程
Step2、确立状态方程的边界条件
x(t0)＝x0，
x(tf)∈S，
G(x(tf),tf)＝0；
Step3、选定性能指标(包含积分指标、终端指标)
Bolza问题：
Wayer问题：
Lagrange问题：
Step4、确定控制作用的容许范围u(t)∈Ω；
Step5、按一定方法计算出容许控制u(t)。
作为本技术方案的进一步改进，所述机器学习模块、所述分发反馈模块、所述服务质量模块与所述调度调整模块依次通过网络通信连接；所述机器学习模块用于通过机器学习算法对视频分发过程进行深度学习以提高视频分发的效率及智能性；所述分发反馈模块用于检测用户终端接收的视频及视频播放情况并及时反馈到处理器控制中心；所述服务质量模块用于在用户终端将接收播放的视频与预存的标准格式视频测试文件进行对比，并对各项服务质量性能参数进行统计分析；所述调度调整模块用于以服务质量反馈信息为指导，通过路径分割调度法对视频分发流程中的带宽控制、码率切换等项目进行适应性调整。
其中，服务质量性能参数指标包括但不限于带宽、缓冲区长度、码率切换频率、码率切换幅度、媒体传输质量指标与媒体封包丢失率、媒体传输质量指标与延迟因素、最大延迟因素、抖动、最长丢失距离和最小丢失距离等。
作为本技术方案的进一步改进，所述机器学习模块采用有监督学习算法，其算法计算表达式为：
给定一组数据(input，target)为Z＝(X，Y)；
采用regression算法，则有：
L(f,(X,Y))＝‖f(X)-Y‖2，
其中，Y是实数vector，回归问题就是你和(X，Y)的一条曲线，使得上式costfunction L最小；
采用classification算法，则有：
L(f,(X,Y))＝-logfY(X)，其中fi(X)＝P(Y＝i|X)，
fY(X)≥0,∑ifi(X)＝1，
其中，Y是一个finite number，可以看做类标号，分类问题需要首先给定有label的数据训练分类器，故属于有监督学习过程，分类问题中，cost function L(X，Y)是X属于类Y的概率的负对数。
本发明的目的之二在于，提供了视频分发方法，该方法以上述任一所述的视频分发系统为运行基础，包括如下步骤：
S1、通过视频终端直接摄录视频，包括录播视频和直播视频，或从存储设备中采集获取已存的视频文件，将视频文件传输到处理器上；
S2、处理器对视频内容合法性进行审核，对通过审核的视频按照内容或标题标签进行分类，通过内部交换器和流媒体服务器对视频文件进行预处理，并将视频文件上传到云端；
S3、在云端给视频文件提供计算、转码、解码服务，根据约定需求、借助视频转码输出多个不用码率的视频文件，并产生嵌套的协议索引文件，对不同码率的视频文件及对应协议索引文件进行保存以供终端用户访问调用；
S4、视频分发器调用适用的分发协议，快速将视频分发到各用户终端处；
S5、视频分发过程中，通过带宽控制器，在视频分发器与用户终端之间的通信路径中保证视频分发所需带宽，以保证视频传输流畅；
S6、用户终端接收到视频文件后，根据终端播放器的配置，自动选择码率适用的视频文件进行播放，或自动选择合适的转码方式对直接接收的视频文件码率进行自适应性转换，从而实现视频低时延、流畅、清晰的播放；
S7、用户终端播放视频过程中，用户终端后台微处理器自动对视频服务质量指标进行采集及统计分析；
S8、用户终端将视频在线播放的质量情况反馈到处理器控制中心，处理器根据反馈的信息，对质量不足的项目如传输带宽、码率转换等进行实时的适应性调整。
作为本技术方案的进一步改进，所述S7中，用户终端后台微处理器自动对视频服务质量指标进行处理的方法包括如下步骤：
S7.1、在用户终端后台微处理器中，预先设置并存放与该用户终端配置相适配的标准格式的视频测试文件；
S7.2、用户终端接收视频分发器分发传输来的视频文件后，主动连接预先存放的测试文件；
S7.3、微处理器按照标准视频测试文件对接收的视频文件进行测量媒体流的传输；
S7.4、微处理器定时对测量媒体流的服务质量指标进行检测分析，并以文件格式记录检测结果。
本发明的目的之三在于，提供了一种视频分发运行装置，包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序，处理器用于执行计算机程序时实现上述任一的视频分发系统和视频分发方法的步骤。
本发明的目的之四在于，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一的视频分发系统和视频分发方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.该视频分发系统中，通过设置云服务器，可以在云端对视频文件进行有效的计算、转码、解码及存储操作，便于快速选择调用码率合适的视频文件，提高视频分发传输的效率，同时通过在视频分发器与用户终端之间加设带宽控制器，可以在视频分发过程中，控制预留满足视频内容分发所需的信道带宽，从而提供稳定的服务；
2.该视频分发方法中，通过存储在云端的不同码率的视频文件，结合码率自适应技术，使分发的视频可以适用于不同配置的用户终端，以提供流程播放的在线视频，给用户提供更好的观看体感，降低服务商的投入成本，通过对用户终端播放视频的过程进行服务质量的测量分析，可以为视频分发系统提供调整服务的准确依据，从而提供稳定有保证的服务质量。
附图说明
图1为本发明的示例性产品架构框图；
图2为本发明的整体系统装置结构图；
图3为本发明的局部系统装置结构图之一；
图4为本发明的局部系统装置结构图之二；
图5为本发明的局部系统装置结构图之三；
图6为本发明的局部系统装置结构图之四；
图7为本发明的整体方法流程框图；
图8为本发明的局部方法流程框图；
图9为本发明的示例性电子计算机装置结构示意图。
图中各个标号意义为：
100、基建管理单元；101、视频终端模块；102、控制设备模块；103、技术支持模块；104、网络通信模块；
200、视频数据单元；201、采集传输模块；202、审核分类模块；203、上云计算模块；204、转码存储模块；
300、视频分发单元；301、最优控制模块；302、分发协议模块；303、带宽控制模块；304、码率自适应模块；
400、功能服务单元；401、机器学习模块；402、分发反馈模块；403、服务质量模块；404、调度调整模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-图9所示，本实施例提供了视频分发系统，包括
基建管理单元100、视频数据单元200、视频分发单元300和功能服务单元400；基建管理单元100、视频数据单元200、视频分发单元300与功能服务单元400依次通过网络通信连接；基建管理单元100用于对构成并支持系统运行的基础架构设备及应用、技术进行管理；视频数据单元200用于对待分发的视频数据进行处置管理；视频分发单元300用于对视频分发的全过程进行管理监控；功能服务单元400用于通过扩展应用服务来完善系统的功能性；
基建管理单元100包括视频终端模块101、控制设备模块102、技术支持模块103和网络通信模块104；
视频数据单元200包括采集传输模块201、审核分类模块202、上云计算模块203和转码存储模块204；
视频分发单元300包括最优控制模块301、分发协议模块302、带宽控制模块303和码率自适应模块304；
功能服务单元400包括机器学习模块401、分发反馈模块402、服务质量模块403和调度调整模块404。
本实施例中，视频终端模块101、控制设备模块102与技术支持模块103依次通过网络通信连接且并列运行；视频终端模块101用于对提供视频摄录、播放的终端设备进行连接管理；控制设备模块102用于对控制系统运行的计算机软硬件设备产品进行管理；技术支持模块103用于载入多种智能技术以支持系统的顺畅运行；网络通信模块104用于给系统各层面、各终端之间提供信号连接、数据传输的通道。
其中，视频终端包括视频摄录装置(如手机、摄像机、数字摄像头、模拟摄像头等)和视频播放装置(如手机、平板、电视、大屏、投影等)。
其中，控制设备包括但不限于处理器、内部交换器、流媒体服务器、云服务器、视频分发器、带宽控制器等。
其中，智能技术包括但不限于云服务计算、人工智能(语音识别、语音文字转换、图像识别等)、码率自适应技术等。
其中，网络通信技术包括但不限于有线网、信号线、局域网、无线WiFi、数据流量等。
本实施例中，采集传输模块201的信号输出端与审核分类模块202的信号输入端连接，审核分类模块202的信号输出端与上云计算模块203的信号输入端连接，上云计算模块203的信号输出端与转码存储模块204的信号输入端连接；采集传输模块201用于通过摄像装置摄录视频或从存储设备中获取已存的视频数据并将视频文件无损传输到系统处理器上；审核分类模块202用于通过智能识别技术对视频的内容合法性进行审核并根据视频内容标签对其进行分类；上云计算模块203用于将获取的视频数据上传到云端并提供各类计算服务；转码存储模块204用于在云端平台根据约定需求、借助视频转码输出多个不用码率的视频文件并进行保存，并产生嵌套的协议索引文件供终端用户访问。
其中，视频转码过程中输出的协议索引文件包括M3u8文件(HLS协议的索引文件)、MPD文件(DASH协议的索引文件)等；具体地，客户端可以根据网络质量变化情况，自动平滑切换到和带宽匹配的视频流。
具体地，审核分类模块202采用ID3算法，其算法流程为：
设S是s个视频数据样本的集合，定义m个不同类Ci(i＝1，2，...，m)，设si是Ci类中的样本数，则对给定的样本S所期望的信息值的计算公式为：
其中，pi是任意样本属于Ci的概率，pi＝si/s。
本实施例中，最优控制模块301、分发协议模块302、带宽控制模块303与码率自适应模块304依次通过网络通信连接；最优控制模块301用于通过对规划算法的管理实现最优控制策略并应用于分发协议的选择、带宽参数的配置及码率自适应；分发协议模块302用于载入并管理多种不同的视频分发协议；带宽控制模块303用于通过带宽控制器在视频分发器与用户终端之间的通信路径中保留用于视频内容分发的带宽并对带宽信道进行选择控制；码率自适应模块304用于通过载入码率自适应技术，自动感知网络环境变化，或根据客户端播放buffer情况自动从云端选择调用码率合理的视频文件及对应的协议索引文件，以最大化用户在线观看视频的体验质量。
其中，视频协议分发协议主要包括HLS、DASH、RTMP等。
具体地，最优控制模块301中，求解最优控制的步骤如下：
Step1、建立被控制系统的状态方程
Step2、确立状态方程的边界条件
x(t0)＝x0，
x(tf)∈S，
G(x(tf),tf)＝0；
Step3、选定性能指标(包含积分指标、终端指标)
Bolza问题：
Wayer问题：
Lagrange问题：
Step4、确定控制作用的容许范围u(t)∈Ω；
Step5、按一定方法计算出容许控制u(t)。
本实施例中，机器学习模块401、分发反馈模块402、服务质量模块403与调度调整模块404依次通过网络通信连接；机器学习模块401用于通过机器学习算法对视频分发过程进行深度学习以提高视频分发的效率及智能性；分发反馈模块402用于检测用户终端接收的视频及视频播放情况并及时反馈到处理器控制中心；服务质量模块403用于在用户终端将接收播放的视频与预存的标准格式视频测试文件进行对比，并对各项服务质量性能参数进行统计分析；调度调整模块404用于以服务质量反馈信息为指导，通过路径分割调度法对视频分发流程中的带宽控制、码率切换等项目进行适应性调整。
其中，服务质量性能参数指标包括但不限于带宽、缓冲区长度、码率切换频率、码率切换幅度、媒体传输质量指标与媒体封包丢失率、媒体传输质量指标与延迟因素、最大延迟因素、抖动、最长丢失距离和最小丢失距离等。
具体地，机器学习模块401采用有监督学习算法，其算法计算表达式为：
给定一组数据(input，target)为Z＝(X，Y)；
采用regression算法，则有：
L(f,(X,Y))＝‖f(X)-Y‖2，
其中，Y是实数vector，回归问题就是你和(X，Y)的一条曲线，使得上式costfunction L最小；
采用classification算法，则有：
L(f,(X,Y))＝-logfY(X)，其中fi(X)＝P(Y＝i|X)，
fY(X)≥0,∑ifi(X)＝1，
其中，Y是一个finite number，可以看做类标号，分类问题需要首先给定有label的数据训练分类器，故属于有监督学习过程，分类问题中，cost function L(X，Y)是X属于类Y的概率的负对数。
如图7-图8所示，本实施例提供了视频分发方法，该方法以上述任一的视频分发系统为运行基础，包括如下步骤：
S1、通过视频终端直接摄录视频，包括录播视频和直播视频，或从存储设备中采集获取已存的视频文件，将视频文件传输到处理器上；
S2、处理器对视频内容合法性进行审核，对通过审核的视频按照内容或标题标签进行分类，通过内部交换器和流媒体服务器对视频文件进行预处理，并将视频文件上传到云端；
S3、在云端给视频文件提供计算、转码、解码服务，根据约定需求、借助视频转码输出多个不用码率的视频文件，并产生嵌套的协议索引文件，对不同码率的视频文件及对应协议索引文件进行保存以供终端用户访问调用；
S4、视频分发器调用适用的分发协议，快速将视频分发到各用户终端处；
S5、视频分发过程中，通过带宽控制器，在视频分发器与用户终端之间的通信路径中保证视频分发所需带宽，以保证视频传输流畅；
S6、用户终端接收到视频文件后，根据终端播放器的配置，自动选择码率适用的视频文件进行播放，或自动选择合适的转码方式对直接接收的视频文件码率进行自适应性转换，从而实现视频低时延、流畅、清晰的播放；
S7、用户终端播放视频过程中，用户终端后台微处理器自动对视频服务质量指标进行采集及统计分析；
S8、用户终端将视频在线播放的质量情况反馈到处理器控制中心，处理器根据反馈的信息，对质量不足的项目如传输带宽、码率转换等进行实时的适应性调整。
本实施例中，S7中，用户终端后台微处理器自动对视频服务质量指标进行处理的方法包括如下步骤：
S7.1、在用户终端后台微处理器中，预先设置并存放与该用户终端配置相适配的标准格式的视频测试文件；
S7.2、用户终端接收视频分发器分发传输来的视频文件后，主动连接预先存放的测试文件；
S7.3、微处理器按照标准视频测试文件对接收的视频文件进行测量媒体流的传输；
S7.4、微处理器定时对测量媒体流的服务质量指标进行检测分析，并以文件格式记录检测结果。
如图9所示，本实施例还提供了一种视频分发运行装置，该装置包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序。
处理器包括一个或一个以上处理核心，处理器通过总线与存储器相连，存储器用于存储程序指令，处理器执行存储器中的程序指令时实现上述的视频分发系统和视频分发方法的步骤。
可选的，存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随时存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
此外，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的视频分发系统和视频分发方法的步骤。
可选的，本发明还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面视频分发系统和视频分发方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.视频分发系统，其特征在于：包括
基建管理单元(100)、视频数据单元(200)、视频分发单元(300)和功能服务单元(400)；所述基建管理单元(100)、所述视频数据单元(200)、所述视频分发单元(300)与所述功能服务单元(400)依次通过网络通信连接；所述基建管理单元(100)用于对构成并支持系统运行的基础架构设备及应用、技术进行管理；所述视频数据单元(200)用于对待分发的视频数据进行处置管理；所述视频分发单元(300)用于对视频分发的全过程进行管理监控；所述功能服务单元(400)用于通过扩展应用服务来完善系统的功能性；
所述基建管理单元(100)包括视频终端模块(101)、控制设备模块(102)、技术支持模块(103)和网络通信模块(104)；
所述视频数据单元(200)包括采集传输模块(201)、审核分类模块(202)、上云计算模块(203)和转码存储模块(204)；
所述视频分发单元(300)包括最优控制模块(301)、分发协议模块(302)、带宽控制模块(303)和码率自适应模块(304)；
所述功能服务单元(400)包括机器学习模块(401)、分发反馈模块(402)、服务质量模块(403)和调度调整模块(404)；
所述采集传输模块(201)的信号输出端与所述审核分类模块(202)的信号输入端连接，所述审核分类模块(202)的信号输出端与所述上云计算模块(203)的信号输入端连接，所述上云计算模块(203)的信号输出端与所述转码存储模块(204)的信号输入端连接；所述采集传输模块(201)用于通过摄像装置摄录视频或从存储设备中获取已存的视频数据并将视频文件无损传输到系统处理器上；所述审核分类模块(202)用于通过智能识别技术对视频的内容合法性进行审核并根据视频内容标签对其进行分类；所述上云计算模块(203)用于将获取的视频数据上传到云端并提供各类计算服务；所述转码存储模块(204)用于在云端平台根据约定需求、借助视频转码输出多个不用码率的视频文件并进行保存，并产生嵌套的协议索引文件供终端用户访问；
所述最优控制模块(301)、所述分发协议模块(302)、所述带宽控制模块(303)与所述码率自适应模块(304)依次通过网络通信连接；所述最优控制模块(301)用于通过对规划算法的管理实现最优控制策略并应用于分发协议的选择、带宽参数的配置及码率自适应；所述分发协议模块(302)用于载入并管理多种不同的视频分发协议；所述带宽控制模块(303)用于通过带宽控制器在视频分发器与用户终端之间的通信路径中保留用于视频内容分发的带宽并对带宽信道进行选择控制；所述码率自适应模块(304)用于通过载入码率自适应技术，自动感知网络环境变化，或根据客户端播放buffer情况自动从云端选择调用码率合理的视频文件及对应的协议索引文件，以最大化用户在线观看视频的体验质量；
所述机器学习模块(401)、所述分发反馈模块(402)、所述服务质量模块(403)与所述调度调整模块(404)依次通过网络通信连接；所述机器学习模块(401)用于通过机器学习算法对视频分发过程进行深度学习以提高视频分发的效率及智能性；所述分发反馈模块(402)用于检测用户终端接收的视频及视频播放情况并及时反馈到处理器控制中心；所述服务质量模块(403)用于在用户终端将接收播放的视频与预存的标准格式视频测试文件进行对比，并对各项服务质量性能参数进行统计分析；所述调度调整模块(404)用于以服务质量反馈信息为指导，通过路径分割调度法对视频分发流程中的带宽控制、码率切换项目进行适应性调整。
2.根据权利要求1所述的视频分发系统，其特征在于：所述视频终端模块(101)、所述控制设备模块(102)与所述技术支持模块(103)依次通过网络通信连接且并列运行；所述视频终端模块(101)用于对提供视频摄录、播放的终端设备进行连接管理；所述控制设备模块(102)用于对控制系统运行的计算机软硬件设备产品进行管理；所述技术支持模块(103)用于载入多种智能技术以支持系统的顺畅运行；所述网络通信模块(104)用于给系统各层面、各终端之间提供信号连接、数据传输的通道。
3.根据权利要求1所述的视频分发系统，其特征在于：所述审核分类模块(202)采用ID3算法，其算法流程为：
设S是s个视频数据样本的集合，定义m个不同类Ci(i＝1，2，...，m)，设si是Ci类中的样本数，则对给定的样本S所期望的信息值的计算公式为：
其中，pi是任意样本属于Ci的概率，pi＝si/s。
4.视频分发方法，该方法以权利要求1-3任一所述的视频分发系统为运行基础，其特征在于：包括如下步骤：
S1、通过视频终端直接摄录视频，包括录播视频和直播视频，或从存储设备中采集获取已存的视频文件，将视频文件传输到处理器上；
S2、处理器对视频内容合法性进行审核，对通过审核的视频按照内容或标题标签进行分类，通过内部交换器和流媒体服务器对视频文件进行预处理，并将视频文件上传到云端；
S3、在云端给视频文件提供计算、转码、解码服务，根据约定需求、借助视频转码输出多个不同码率的视频文件，并产生嵌套的协议索引文件，对不同码率的视频文件及对应协议索引文件进行保存以供终端用户访问调用；
S4、视频分发器调用适用的分发协议，快速将视频分发到各用户终端处；
S5、视频分发过程中，通过带宽控制器，在视频分发器与用户终端之间的通信路径中保证视频分发所需带宽，以保证视频传输流畅；
S6、用户终端接收到视频文件后，根据终端播放器的配置，自动选择码率适用的视频文件进行播放，或自动选择转码方式对直接接收的视频文件码率进行自适应性转换，从而实现视频低时延、流畅、清晰的播放；
S7、用户终端播放视频过程中，用户终端后台微处理器自动对视频服务质量指标进行采集及统计分析；
S8、用户终端将视频在线播放的质量情况反馈到处理器控制中心，处理器根据反馈的信息，对质量不足的项目如传输带宽、码率转换进行实时的适应性调整。
5.根据权利要求4所述的视频分发方法，其特征在于：所述S7中，用户终端后台微处理器自动对视频服务质量指标进行处理的方法包括如下步骤：
S7.1、在用户终端后台微处理器中，预先设置并存放与该用户终端配置相适配的标准格式的视频测试文件；
S7.2、用户终端接收视频分发器分发传输来的视频文件后，主动连接预先存放的测试文件；
S7.3、微处理器按照标准视频测试文件对接收的视频文件进行测量媒体流的传输；
S7.4、微处理器定时对测量媒体流的服务质量指标进行检测分析，并以文件格式记录检测结果。
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| CN105933727A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-09-07 | 中山大学 | 一种应用于游戏直播平台的视频流转码和分发方法 |
| CN107438031A (zh) * | 2017-08-07 | 2017-12-05 | 成都三零凯天通信实业有限公司 | 多信道自适应网络带宽的音视频流传输控制方法及系统 |
| CN112584103A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-03-30 | 武汉微创光电股份有限公司 | 一种大规模监控视频转码上云的方法及系统 |
| CN112887765A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-06-01 | 武汉兴图新科电子股份有限公司 | 应用于云融合平台的码率自适应调整系统及方法 |
Non-Patent Citations (3)
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| 一种基于GPU和动态码流分发的云存储系统;黄翔;马韵洁;刘畅;;电子技术与软件工程(第21期);全文 * |
| 云计算环境下的移动视频传输速率控制机制;邹露宁;白光伟;沈航;纪传伟;;微电子学与计算机(第04期);全文 * |
| 基于神经网络的终端码率自适应技术研究;曹靖城; 张继东; 史国杰;中国新通信(第16期);全文 * |
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