CN113992987B - 一种适用于云游戏场景的智能码率调节系统及方法 - Google Patents

一种适用于云游戏场景的智能码率调节系统及方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种适用于云游戏场景的智能码率调节系统，包括：客户端和服务端；服务端接收客户端提供的参数并通过以下算法模块对码率进行智能调节；带宽预估算法模块，用于服务端根据接收带宽估算值、前向纠错系数和重发带宽预留数值计算客户端的适合码率；视频质量控制算法模块，用于服务端根据调节码率参数获得视频质量等级，并根据视频质量等级遵循的陡降缓升原则对码率进行调节；模型码率控制算法模块，用于服务端以所述控制码参数和服务端报告卡顿率为系数对码率进行调节。本申请通过三种算法形成的复合型智能码率调节系统，可根据用户所在状态进行智能切换，并增加码率控制的实时性。本申请还提供一种适用于云游戏场景的智能码率调节方法和装置。

Description

一种适用于云游戏场景的智能码率调节系统及方法
技术领域
本申请提供一种码率调节技术，尤其涉及一种适用于云游戏场景的智能码率调节系统。本申请还涉及一种适用于云游戏场景的智能码率调节方法和装置。
背景技术
随着互联网的发展，云游戏在娱乐中所占的分量越来越高。但是云游戏场景较多，且流媒体网络策略分大致分为前向纠错、重发、缓存、流量控制等部分，其中流量控制在不同场景下区别最大。所以，如何实现视频码率的智能调节成为当前亟需解决的问题。
发明内容
为解决视频码率存在的不能智能调节等问题，本申请提供一种适用于云游戏场景的智能码率调节系统。本申请还涉及一种适用于云游戏场景的智能码率调节方法和装置。
本申请提供一种适用于云游戏场景的智能码率调节系统，包括：客户端和服务端；所述服务端接收所述客户端提供的参数并通过以下算法模块对码率进行智能调节；
带宽预估算法模块，用于所述客户端向所述服务端提供所述客户端的接收带宽估算值，所述服务端根据所述接收带宽估算值、前向纠错系数和重发带宽预留数值计算所述客户端的适合码率；
视频质量控制算法模块，用于所述客户端向所述服务端提供调节码率参数，所述服务端根据所述调节码率参数获得视频质量等级，并根据所述视频质量等级遵循的陡降缓升原则对码率进行调节；其中，每个视频质量等级对应一个码率等级，且所述码率等级为梯度设置；
模型码率控制算法模块，用于所述客户端向所述服务端提供控制码率参数，所述服务端以所述控制码参数和服务端报告卡顿率为系数对码率进行调节。
可选的，所述客户端的接收带宽估算值通过以下方式获得：所述客户端根据特定帧大小的处理时间，确定所述客户端的接受带宽初始值；所述客户端根据所述接受带宽初始值、丢包率和往返时延的变化趋势，获得所述客户端的接收带宽估算值。
可选的，所述调节码率参数包括：最大帧间隔值、丢帧发生数、客户端每秒传输帧数。
可选的，所述服务端根据所述调节码率参数获得视频质量等级，包括：获得所述服务端每秒传输帧数；所述服务端根据所述服务端每秒传输帧数和所述调节码率参数，获得视频质量分数；根据所述视频质量分数确定视频质量等级。
可选的，所述控制码率系数包括：丢包率、延迟数值。
本申请还提供一种适用于云游戏场景的智能码率调节方法，包括：
获得客户端提供的调节码率参数；
根据所述调节码率参数获得视频质量等级；
根据所述视频质量等级遵循的陡降缓升原则对码率进行调节；每个视频质量等级对应一个码率等级，且所述码率等级为梯度设置。
可选的，所述调节码率参数包括：最大帧间隔值、丢帧发生数、客户端每秒传输帧数。
可选的，所述根据所述调节码率参数获得视频质量等级，包括：获得所述服务端每秒传输帧数；根据所述服务端每秒传输帧数和所述调节码率参数，获得视频质量分数；根据所述视频质量分数确定视频质量等级。
本申请还提供一种适用于云游戏场景的智能码率调节装置，包括：
调节码率参数获得单元，用于获得客户端提供的调节码率参数；
视频质量等级获得单元，用于根据所述调节码率参数获得视频质量等级；
码率调节单元，用于根据所述视频质量等级遵循的陡降缓升原则对码率进行调节；每个视频质量等级对应一个码率等级，且所述码率等级为梯度设置。
可选的，所述根据所述调节码率参数获得视频质量等级，包括：获得所述服务端每秒传输帧数；根据所述服务端每秒传输帧数和所述调节码率参数，获得视频质量分数；根据所述视频质量分数确定视频质量等级。
本申请相对与现有技术的优点：
本申请提供一种适用于云游戏场景的智能码率调节系统，包括：客户端和服务端；所述服务端接收所述客户端提供的参数并通过以下算法模块对码率进行智能调节；带宽预估算法模块，用于所述客户端向所述服务端提供所述客户端的接收带宽估算值，所述服务端根据所述接收带宽估算值、前向纠错系数和重发带宽预留数值计算所述客户端的适合码率；视频质量控制算法模块，用于所述客户端向所述服务端提供调节码率参数，所述服务端根据所述调节码率参数获得视频质量等级，并根据所述视频质量等级遵循的陡降缓升原则对码率进行调节；其中，每个视频质量等级对应一个码率等级，且所述码率等级为梯度设置；模型码率控制算法模块，用于所述客户端向所述服务端提供控制码率参数，所述服务端以所述控制码参数和服务端报告卡顿率为系数对码率进行调节。
本申请通过三种算法形成的复合型智能码率调节系统，可根据用户所在状态进行智能切换，并增加码率控制的实时性。
附图说明
图1是本申请中适用于云游戏场景的智能码率调节系统的示意图。
图2是本申请中适用于云游戏场景的智能码率调节的流程图。
图3是本申请中适用于云游戏场景的智能码率调节的装置示意图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请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申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
本申请提供一种适用于云游戏场景的智能码率调节系统，包括：客户端和服务端；所述服务端接收所述客户端提供的参数并通过以下算法模块对码率进行智能调节；带宽预估算法模块，用于所述客户端向所述服务端提供所述客户端的接收带宽估算值，所述服务端根据所述接收带宽估算值、前向纠错系数和重发带宽预留数值计算所述客户端的适合码率；视频质量控制算法模块，用于所述客户端向所述服务端提供调节码率参数，所述服务端根据所述调节码率参数获得视频质量等级，并根据所述视频质量等级遵循的陡降缓升原则对码率进行调节；其中，每个视频质量等级对应一个码率等级，且所述码率等级为梯度设置；模型码率控制算法模块，用于所述客户端向所述服务端提供控制码率参数，所述服务端以所述控制码参数和服务端报告卡顿率为系数对码率进行调节。本申请通过三种算法形成的复合型智能码率调节系统，可以根据用户所在状态进行智能切换，并增加码率控制的实时性。
图1是本申请中适用于云游戏场景的智能码率调节系统的示意图。
请参照图1所示，本申请中适用于云游戏场景的智能码率调节系统，包括：客户端101和服务端102。
本申请中所述服务端用于接收所述客户端提供的用于调节码率的参数，并通过以下算法模块对客户端进行码率智能调节。
本申请提供了三种算法模块，带宽预估算法模块、视频质量控制算法模块和模型码率控制算法模块，三种算法有不同的权重，可以根据用户所在状态进行智能切换，以下详细介绍三种算法的具体内容。
a.带宽预估算法模块
带宽预估算法模块，用于所述客户端向所述服务端提供所述客户端的接收带宽估算值，所述服务端根据所述接收带宽估算值、前向纠错系数和重发带宽预留数值计算所述客户端的适合码率。
具体可理解为，首先客户端根据特定帧（如I帧）大小的处理时间，计算出客户端接受带宽初始值，然后根据丢包率、rtt（Round-TripTime，即往返时延）的变化趋势估算客户端的接收带宽趋势，并发送至服务端，最后服务端根据客户端的接收带宽估算值、fec（ForwardErrorCorrection，即前向纠错）系数和重发带宽预留，计算出客户端的适合码率。
b．视频质量控制算法模块
视频质量控制算法模块，用于所述客户端向所述服务端提供调节码率参数，所述服务端根据所述调节码率参数获得视频质量等级，并根据所述视频质量等级遵循的陡降缓升原则对码率进行调节；其中，每个视频质量等级对应一个码率等级，且所述码率等级为梯度设置。
本申请中，所述调节码率参数包括：最大帧间隔值、丢帧发生数、客户端fps（FramesPerSecond，即每秒传输帧数）等等，且所述视频质量等级是根据视频质量分数决定的，所述质量分数与服务端每秒传输帧数和所述调节码率参数有关。
优选的，视频质量控制算法可通过以下代码进行：
intvideo_score;//视频质量分数
intmax_jank;//最大帧间隔ms
intframe_lost；//丢帧发生数
intvideo_level；//视频质量等级，0最高，10最低。每一级有对应的码率等级，每一个码率等级是一个范围，成梯度设置。
intserver_fps，client_fps；//服务端fps，客户端fps
video_score=max{max_jank-(1000/server_fps*2):,0}*max{frame_lost,server_fps-client_fps}/10;
当video_score=1时
video_level=1
当video_score=2或3时
video_level=2
当video_score>=4时
weak_net_level=weak_net_Score/4+2；
其中，video_level的最高等级为零，每级会等比例下降最大取值不高于10。如果码率等级下降到10后依旧不能正常运转，我们便可认为用户当前网络不适合进行当前清晰度的云游戏体验，弹窗提醒用户即可。
服务端是根据视频质量等级遵循的陡降缓升原则对码率进行调整，具体为：如果当前码率等级为0，接收到第一个码率为1以上的视频质量等级即进行一次码率下调操作，调整为一级的码率；如果当前码率等级不为0，接收到的视频质量等级小于当前视频质量等级，网络质量变差趋势减一，接收到的视频质量等级大于当前视频质量等级，网络质量变差趋势加一；如果网络变差趋势计数大于等于3，则当前视频质量等级降低一个阶梯，当前码率调节为对应码率等级的最低值；如果网络变差趋势计数小于等于3，则当前码率提升300，直至当前码率高于对应码率等级的最高值，当前视频质量等级提升一个阶梯。
c．模型码率控制算法模块
模型码率控制算法模块，用于所述客户端向所述服务端提供控制码率参数，所述服务端以所述控制码参数和服务端报告卡顿率为系数对码率进行调节。
本申请中所述控制码率系数包括：丢包率、延迟数值等等。优选的，本申请以强化学习AI（ArtificialIntelligence，即人工智能）定向训练而成码率控制算法，以丢包，延迟，服务端报告卡顿率为系数，对码率进行控制。
需要注意的是，码率控制算法是需要对当前用户的网络环境有一定的数据量之后才能有更好的发挥作用。
至此，便是对适用于云游戏场景的智能码率调节系统进行了系统的解释说明。需注意的是，以上三种码率控制算法有不同的优先级，适应不同的场景，有时候也会多种算法一起运行，一般情况下新用户刚登陆后采用第一种算法为优先，随着运行时间的增长第二种算法优先级逐渐上升，切换网络后复原二者优先级，第三种算法的优先级权重主要由用户所在地区和所在运营商的用户历史数据量决定，当前地区运营商的数据越多，其优先级越高。
当采用多种算法运行时，优选的，根据不同算法所占权重的不同进行比例分配，具体如以下公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，X为码率调节时采用的总体算法；A、B和C分别表示带宽预估算法、视频质量控制算法和模型码率控制算法；a、b和c表示带宽预估算法、视频质量控制算法和模型码率控制算法分别在总体算法中所占的比例。
另一种实施方式是，本申请中，所述a、b、c所表示的比例是根据视频带宽，视频质量和视频的卡顿对视频播放影响的大小确定的，所以上述三种码率调节算法的比例系数可以为0或者1，表示只采用三种算法的其中一种或者两种进行。具体的，所述比例系数还可以根据视频播放的时间动态的进行调整，具体方法如下：
首先针对一段视频，按照预设的时间长度，分别计算所述视频的带宽对视频的影响，视频质量以及卡顿对视频播放的影响，并动态的调整各个比例系数，进行视频的编码。
本申请还提供一种适用于云游戏场景的智能码率调节方法。
图2是本申请中适用于云游戏场景的智能码率调节的流程图。
请参照图2所示，S201获得客户端提供的调节码率参数。
所述调节码率参数包括：最大帧间隔值、丢帧发生数、客户端fps（FramesPerSecond，即每秒传输帧数）等等。
S202根据所述调节码率参数获得视频质量等级。
所述视频质量等级是根据视频质量分数决定的，所述质量分数与服务端每秒传输帧数和所述调节码率参数有关。
S203根据所述视频质量等级遵循的陡降缓升原则对码率进行调节；每个视频质量等级对应一个码率等级，且所述码率等级为梯度设置。
优选的，视频质量控制算法可通过以下代码进行：
intvideo_score;//视频质量分数
intmax_jank;//最大帧间隔ms
intframe_lost；//丢帧发生数
intvideo_level；//视频质量等级，0最高，10最低。每一级有对应的码率等级，每一个码率等级是一个范围，成梯度设置。
intserver_fps，client_fps；//服务端fps，客户端fps
video_score=max{max_jank-(1000/server_fps*2):,0}*max{frame_lost,server_fps-client_fps}/10;
当video_score=1时
video_level=1
当video_score=2或3时
video_level=2
当video_score>=4时
weak_net_level=weak_net_Score/4+2；
其中，video_level的最高等级为零，每级会等比例下降最大取值不高于10。如果码率等级下降到10后依旧不能正常运转，我们便可认为用户当前网络不适合进行当前清晰度的云游戏体验，弹窗提醒用户即可。
服务端是根据视频质量等级遵循的陡降缓升原则对码率进行调整，具体为：如果当前码率等级为0，接收到第一个码率为1以上的视频质量等级即进行一次码率下调操作，调整为一级的码率；如果当前码率等级不为0，接收到的视频质量等级小于当前视频质量等级，网络质量变差趋势减一，接收到的视频质量等级大于当前视频质量等级，网络质量变差趋势加一；如果网络变差趋势计数大于等于3，则当前视频质量等级降低一个阶梯，当前码率调节为对应码率等级的最低值；如果网络变差趋势计数小于等于3，则当前码率提升300，直至当前码率高于对应码率等级的最高值，当前视频质量等级提升一个阶梯。
当采用多种算法运行时，优选的，根据不同算法所占权重的不同进行比例分配，具体如以下公式：
Figure 608227DEST_PATH_IMAGE001
其中，X为码率调节时采用的总体算法；A、B和C分别表示带宽预估算法、视频质量控制算法和模型码率控制算法；a、b和c表示带宽预估算法、视频质量控制算法和模型码率控制算法分别在总体算法中所占的比例。
本申请还提供一种适用于云游戏场景的智能码率调节装置。
图3是本申请中适用于云游戏场景的智能码率调节的装置示意图。
请参照图3所示，调节码率参数获得单元301，用于获得客户端提供的调节码率参数。
所述调节码率参数包括：最大帧间隔值、丢帧发生数、客户端fps（FramesPerSecond，即每秒传输帧数）等等。
视频质量等级获得单元302，用于根据所述调节码率参数获得视频质量等级。
所述视频质量等级是根据视频质量分数决定的，所述质量分数与服务端每秒传输帧数和所述调节码率参数有关。
码率调节单元303，用于根据所述视频质量等级遵循的陡降缓升原则对码率进行调节；每个视频质量等级对应一个码率等级，且所述码率等级为梯度设置。
优选的，视频质量控制算法可通过以下代码进行：
intvideo_score;//视频质量分数
intmax_jank;//最大帧间隔ms
intframe_lost；//丢帧发生数
intvideo_level；//视频质量等级，0最高，10最低。每一级有对应的码率等级，每一个码率等级是一个范围，成梯度设置。
intserver_fps，client_fps；//服务端fps，客户端fps
video_score=max{max_jank-(1000/server_fps*2):,0}*max{frame_lost,server_fps-client_fps}/10;
当video_score=1时
video_level=1
当video_score=2或3时
video_level=2
当video_score>=4时
weak_net_level=weak_net_Score/4+2；
其中，video_level的最高等级为零，每级会等比例下降最大取值不高于10。如果码率等级下降到10后依旧不能正常运转，我们便可认为用户当前网络不适合进行当前清晰度的云游戏体验，弹窗提醒用户即可。
服务端是根据视频质量等级遵循的陡降缓升原则对码率进行调整，具体为：如果当前码率等级为0，接收到第一个码率为1以上的视频质量等级即进行一次码率下调操作，调整为一级的码率；如果当前码率等级不为0，接收到的视频质量等级小于当前视频质量等级，网络质量变差趋势减一，接收到的视频质量等级大于当前视频质量等级，网络质量变差趋势加一；如果网络变差趋势计数大于等于3，则当前视频质量等级降低一个阶梯，当前码率调节为对应码率等级的最低值；如果网络变差趋势计数小于等于3，则当前码率提升300，直至当前码率高于对应码率等级的最高值，当前视频质量等级提升一个阶梯。
当采用多种算法运行时，优选的，根据不同算法所占权重的不同进行比例分配，具体如以下公式：
Figure 438911DEST_PATH_IMAGE001
其中，X为码率调节时采用的总体算法；A、B和C分别表示带宽预估算法、视频质量控制算法和模型码率控制算法；a、b和c表示带宽预估算法、视频质量控制算法和模型码率控制算法分别在总体算法中所占的比例。

Claims (7)

1.一种适用于云游戏场景的智能码率调节系统，其特征在于，包括：客户端和服务端；所述服务端接收所述客户端提供的参数并通过以下算法模块对码率进行智能调节；
带宽预估算法模块，用于所述客户端向所述服务端提供所述客户端的接收带宽估算值，所述服务端根据所述接收带宽估算值、前向纠错系数和重发带宽预留数值计算所述客户端的适合码率；
视频质量控制算法模块，用于所述客户端向所述服务端提供调节码率参数，所述服务端根据所述调节码率参数获得视频质量等级，并根据所述视频质量等级遵循的陡降缓升原则对码率进行调节；其中，每个视频质量等级对应一个码率等级，且所述码率等级为梯度设置；
模型码率控制算法模块，用于所述客户端向所述服务端提供控制码率参数，所述服务端以所述控制码率参数和服务端报告卡顿率为系数对码率进行调节；
其中，所述服务端根据所述调节码率参数获得视频质量等级，包括：
获得服务端每秒传输帧数；
所述服务端根据所述服务端每秒传输帧数和所述调节码率参数，获得视频质量分数；
根据所述视频质量分数确定视频质量等级；
当采用多种算法运行时，根据不同算法所占权重的不同进行比例分配，具体如以下公式：
X＝aA+bB+cC
其中，X为码率调节时采用的总体算法；A、B和C分别表示带宽预估算法、视频质量控制算法和模型码率控制算法；a、b和c表示带宽预估算法、视频质量控制算法和模型码率控制算法分别在总体算法中所占的比例。
2.根据权利要求1所述的适用于云游戏场景的智能码率调节系统，其特征在于，所述客户端的接收带宽估算值通过以下方式获得：
所述客户端根据特定帧大小的处理时间，确定所述客户端的接受带宽初始值；
所述客户端根据所述接受带宽初始值、丢包率和往返时延的变化趋势，获得所述客户端的接收带宽估算值。
3.根据权利要求1所述的适用于云游戏场景的智能码率调节系统，其特征在于，所述调节码率参数包括：最大帧间隔值、丢帧发生数、客户端每秒传输帧数。
4.根据权利要求1所述的适用于云游戏场景的智能码率调节系统，其特征在于，所述控制码率参数包括：丢包率、延迟数值。
5.一种适用于云游戏场景的智能码率调节方法，其特征在于，包括：客户端和服务端；所述服务端接收所述客户端提供的参数并通过以下算法对码率进行智能调节；
获得所述客户端向所述服务端提供的接收带宽估算值；根据所述接收带宽估算值、前向纠错系数和重发带宽预留数值计算所述客户端的适合码率；
获得客户端向所述服务端提供的调节码率参数；根据所述调节码率参数获得视频质量等级；根据所述视频质量等级遵循的陡降缓升原则对码率进行调节；每个视频质量等级对应一个码率等级，且所述码率等级为梯度设置；
获得所述客户端向所述服务端提供的控制码率参数，所述服务端以所述控制码率参数和服务端报告卡顿率为系数对码率进行调节；
其中，所述根据所述调节码率参数获得视频质量等级，包括：
获得服务端每秒传输帧数；
根据所述服务端每秒传输帧数和所述调节码率参数，获得视频质量分数，根据所述视频质量分数确定视频质量等级；
当采用多种算法运行时，根据不同算法所占权重的不同进行比例分配，具体如以下公式：
X＝aA+bB+cC
其中，X为码率调节时采用的总体算法；A、B和C分别表示带宽预估算法、视频质量控制算法和模型码率控制算法；a、b和c表示带宽预估算法、视频质量控制算法和模型码率控制算法分别在总体算法中所占的比例。
6.根据权利要求5所述的适用于云游戏场景的智能码率调节方法，其特征在于，所述调节码率参数包括：最大帧间隔值、丢帧发生数、客户端每秒传输帧数。
7.一种适用于云游戏场景的智能码率调节装置，其特征在于，包括：客户端和服务端；所述服务端接收所述客户端提供的参数并通过以下算法单元对码率进行智能调节；
带宽估算值获得单元，用于获得所述客户端向所述服务端提供的接收带宽估算值；
适合码率计算单元，用于根据所述接收带宽估算值、前向纠错系数和重发带宽预留数值计算所述客户端的适合码率；
调节码率参数获得单元，用于获得客户端向所述服务端提供的调节码率参数；
视频质量等级获得单元，用于根据所述调节码率参数获得视频质量等级；
控制码率参数获得单元，用于获得所述客户端向所述服务端提供的控制码率参数；
码率调节单元，用于根据所述视频质量等级遵循的陡降缓升原则和根据所述控制码率参数和服务端报告卡顿率为系数对码率进行调节；每个视频质量等级对应一个码率等级，且所述码率等级为梯度设置；
其中，所述根据所述调节码率参数获得视频质量等级，包括：
获得服务端每秒传输帧数；
根据所述服务端每秒传输帧数和所述调节码率参数，获得视频质量分数，根据所述视频质量分数确定视频质量等级；
当采用多种算法运行时，根据不同算法所占权重的不同进行比例分配，具体如以下公式：
X＝aA+bB+cC
其中，X为码率调节时采用的总体算法；A、B和C分别表示带宽预估算法、视频质量控制算法和模型码率控制算法；a、b和c表示带宽预估算法、视频质量控制算法和模型码率控制算法分别在总体算法中所占的比例。
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