CN1649408A - Ip视频终端及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

公开的是一种具有控制视频传输/接收带宽、图像质量功能的IP(Internet协议)视频终端及其控制方法。当通话进行过程中，IP视频终端与对方交换信息并控制对方的发送率和视频质量。而且，当通话进行过程中，IP视频终端识别网络状态并按照网络状态的改变自动控制视频传输质量。当对方的视频质量在通话进行中差时，IP视频终端可通过降低带宽值或/和图像质量值接收更自然的视频。

Description

IP视频终端及其控制方法
发明背景
发明领域
本发明涉及一种具有控制视频传输/接收带宽、图像质量功能的IP(Internet协议)视频终端及其控制方法，特别是允许用户控制视频传输/接收带宽、图像质量以使用户在通话过程中可以适应因特网环境的动态改变的一种具有控制视频传输/接收带宽、图像质量功能的IP视频终端及其控制方法。
相关技术的描述
通过因特网在两个终端间发送和接收声音数据的传统电话服务的协议称为VoIP(通过因特网声音协议)。由于VoIP服务使用因特网作为骨干网，它允许在一次通话中分享不同类型的数字信息，如声音、视频、文本等，这样胜于PSTN(公共开关电话网络)只能发送和接收模拟声音信息的限制。特别是，除了VoIP，具有视频数据交换功能的服务的服务称为MoIP(通过因特网协议的多媒体)。
因特网以数据包为单位发送和接收数据。这种情况下，完成通讯的两个终端的间的通讯带宽不总是确定的。一旦通讯路径建立，数据发送/接收操作完成，同时在数据包单元中动态占用带宽。由于因特网的固有特性，预先确定的通讯性能水平不能保证。此外，根据通话中的因特网条件，会发生数据包损失或延迟，这样，通讯质量会下降。然而，当因特网广泛使用时，网络系统的性能和容量已经改善，可以访问因特网的环境也已经改善。
尽管因特网用户的增加以及由于实时媒体通讯应用的增加而需要网络带宽容量的增加，为实时媒体通讯应用(例如，不同的因特网游戏，因特网聊天，VoIP，MoIP等)保证充足的带宽是困难的。
当支持因特网的主干网技术快速发展以及因特网在世界应用时，不同的多媒体数据以及字符或文本数据可以以低成本远程发送或接收。为了最好地利用该优点，MoIP提供通过因特网在用户间进行声音和视频通讯的服务。而且，MoIP是提供基础协议和确保声音和视频数据通过IP网络发送和接收的基础。为了普及MoIP服务，国际组织提议了标准协议，如国际电信同盟(ITU-T)的H.323，工程任务组(Internet Engineering TaskForce)的SIP(会话开始协议)等。
对于MoIP服务，在通话过程中，需要两个终端间的除了通话建立功能的不同控制功能以使得发送和接收声音及视频数据平顺或改变设置值。例如，假设声音数据，不同类型的声音编解码器的不同控制功能以及和编解码器相关的参数值。假设是视频数据，则是不同类型的视频编解码器的不同控制功能以及和编解码器相关的参数值，通话过程中的视频性能值，通讯带宽，屏幕中止，视频记录等。
另一方面，因特网由于其特性当上述通话进行过程中不能持续占用必要的带宽。通话过程中或根据通话时间，可用带宽会迅速变化。视频通讯需要的带宽是声音通讯所需要的带宽的5至10倍，这样和声音数据相比，相对大量的声频数据要高质量地发送和接收。如果这种需要不能满足，视频通讯质量会严重下降。即，当视频数据在因特网以超过IP视频终端的带宽发送时，数据可能在对方部分地丢失或延迟抵达，这样完成实时重播的媒体的质量会下降。
带宽控制功能在视频通讯中非常重要。典型地，IP视频终端在通话前预先指定视频通讯使用的带宽，这样视频可以在指定的带宽发送和接收。然而，这种方式不能处理中的带宽动态变化。
IP视频通讯使用的视频压缩编解码器(codec)是基于H.261或H.263。在H.261或H.263中控制图像质量的参数是QP(量化参数)。QP具有1-31的值。QP值越高图像压缩越粗糙，即图像的质量越低。相反地，QP值越低，图像压缩的越好，即图像的质量高。
视频压缩中，图像质量因素显著地影响压缩率。当图像质量差时，压缩率变高并因此需要小的通讯带宽。相反，当图像质量好时，压缩率变小并因此需要大的带宽。根据相同的带宽，图像质量差时，目标的动作可以自然地浏览到由于压缩图像所需要的时间短；图像质量好时，目标的动作可以缓慢地浏览到由于压缩图像所需要的时间长。
如上所述，带宽、视频目标动作和图像质量具有紧密的联系。根据用户考虑自然的动作还是清晰的图像而作的选择，图像质量可以不同。典型的IP视频终端允许用户在通话前预先选择支持的图像质量并在预先确定的范围控制图像质量。
然而，用户需要在通话过程中在特定的时间提高图像的清晰度水平。可选地，用户可不管图像的清晰度浏览快速的动作。为了实现这个需求，需要在通话过程中可以动态控制图像质量的方法。
发明概要
这样，本发明针对上述和其他问题，本发明的目的在于提供一种允许用户直接操纵菜单并控制视频发送/接收带宽和图像质量以使用户可以在通话过程中适应因特网条件的动态变化的具有控制视频传输/接收带宽、图像质量功能的IP(Internet协议)视频终端及其控制方法。
根据本发明的第一方面，上述及其他目的可以通过具有控制视频发送/接收带宽和图像质量功能的IP(因特网协议)视频终端来完成，包括：一控制模块用于支持用户操纵，使得带宽和图像质量可以被控制；一视频模块，包括摄像头和LCD(液晶显示)，用于接收摄像头的输入并将收到的输入压缩为数字数据，根据控制模块设置的带宽值和图像质量值使用到IP通讯中，或接收通过因特网的数据并根据设置带宽值和设置图像质量值解压缩接收到的数据，并输出解压过的数据到LCD；一声频模块包括麦克风和扬声器，用于接收麦克风的输入并将收到的输入压缩为数字数据，根据控制模块设置的带宽值和图像质量值使用到IP通讯中，或接收通过因特网的数据并解压缩接收到的数据，并输出解压过的数据到扬声器；一媒体处理器用于处理在视频和声频模块中编码的数据，使得该数据可以通过因特网发送，或将通过因特网接收到的数据转换为在视频和声频模块中可以识别的数据格式；在媒体处理器和因特网之间的网络模块，用于通过因特网线与因特网连接；一个主处理器用于接收控制模块的带宽设置值和图像质量设置值，将带宽设置值和图像质量设置值转化为QP(量化参数)，并将QP作为在视频模块中编码和解码的相关因子。
根据本发明的第二方面，上述及其他目的可以通过具有控制视频发送/接收带宽和图像质量功能的IP(因特网协议)视频终端的控制方法来完成，包括：当通话进行过程中，控制IP视频终端的视频发送带宽和质量。优选地，该控制方法还包括：当通话进行中，与对方交换信息并控制并控制对方的传输率和视频质量。优选地，该控制方法还包括：当通话进行过程中，根据网络状态的变化识别网络状态并自动控制视频传输。
附图的详细描述
通过附图的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和其他优点会清楚地理解。
图1显示了本发明的全面网络的结构；
图2描述了根据本发明的一实施例的IP(因特网协议)视频终端的控制电路的框图；
图3显示了根据本发明的一实施例的控制视频发送/接收图像质量和带宽的屏幕；
图4A是描述了根据本发明的一实施例设置由IP视频终端发送的视频数据的带宽的过程的流程图；
图4B是描述了根据本发明的一实施例设置由IP视频终端接收的视频数据的带宽并请求对方发送基于设置带宽的视频数据的过程的流程图；
图5A是描述了根据本发明的一实施例设置由IP视频终端发送的编码视频数据所必需的图像质量的过程的流程图；
图5B是描述了根据本发明的一实施例选择由IP视频终端接收的编码视频数据所必需的图像质量，并请求对方基于选择的图像质量编码视频数据的过程的流程图。
较佳实施例的描述
现在，参考附图描述本发明的较佳实施例。
图1显示了本发明应用的全部网络的结构。本发明的服务集中于MoIP(通过因特网协议的多媒体)视频终端，符合国际协议标准如：H.323或SIP(会话开始协议)或专有协议。全部的网络将被描述。
图1所述，使用H.323协议的网络结构包括用于实现声音和视频通讯的H.323视频终端10，连接到H.323视频终端10的路由器12用于分析数据中包含的协议信息，选择适宜的路径并输出数据，H.323的网守(GATEKEEPER)14用于接收与对方H.323视频终端10接收通话输入的电话号码有关的IP地址。
使用SIP协议的网络结构包括SIP终端20，连接到SIP终端20的路由器22；用于取回被叫方的地址并连接被叫方通话的SIP代理服务器24。
这里，由于H.323的网守(GATEKEEPER)14和SIP代理服务器24可以确保通过路由器12或22的声音/视频通讯的服务质量(QoS)，网关或呼叫控制器置于不同的网络和产品，其与软开关30连接用于完成不同的功能，如开放标准API(应用编程接口)，用于通信的终止和标准协议的管理。软开关30连接到IP网络连接到路由器。
而且，使用H.323的协议的网络结构还包括网关40，其可以通过与其它类型的网络互连接交换通讯网络间的信息，例如，通讯网络包括LAN(本地网)，PDN(公共数据网)，PSTN(公共开关电话网络)等。
图2描述了根据本发明的一实施例的IP(因特网协议)视频终端的控制电路的框图。如图2所示，IP视频终端包括包括连接摄像头101和LCD(液晶显示)103的视频模块105；连接麦克风107和扬声器109的声频模块111；连接视频模块105和声频模块111的媒体处理器113；在媒体处理器113和因特网之间的网络模块115；支持用户操纵的控制模块117；以及连接视频模块105、声频模块111、媒体处理器113、网络模块115和控制模块117的主处理器119用于生成控制信号。
视频模块105完成接收摄像头101的输入功能，将接收到的输入压缩成数字信号用于IP通讯，或解压缩通过因特网接收到的数据使得LCD可以显示解压缩的数据。主处理器119可设置编码相关的因子，使得基于设置因子值完成编码操作。
声频模块111完成接收麦克风107输入的功能并将接收到的输入压缩为数字信号用于IP通讯，或解压缩通过因特网的数据以再生解压缩数据并通过扬声器109输出该再生数据。主处理器119可设置编码和解码相关因子，使得基于设置因子值完成编码和解码操作。
媒体处理器113完成处理在视频模块105和声频模块111编码的数据的功能，使得数据可以通过因特网发送，或将由因特网接收的数据转换为在视频模块105和声频模块111可识别的数据格式。
网络模块115通过因特网线与因特网连接。
控制模块117包括IP视频终端上的按钮，使得用户可以操纵，即：带宽控制，图像质量控制等。
主处理器119用于运行完成接收用户输入或网络输入的系统，以实现系统中的相关操作和控制模块的功能。
图3显示了根据本发明的一实施例的控制视频发送/接收图像质量和带宽的屏幕。图3显示了支持MoIP服务的IP视频终端的LCD103。在通话过程中，LCD103上显示一菜单，使得LCD103可以接收用户输入。在通话过程中，LCD103的下部显示了视频发送/接收带宽控制菜单，使得使得用户可以使用控制模块117的特定按钮改变带宽值。在通话过程中，LCD103的上部显示了视频发送/接收图像质量控制菜单，使得用户可以使用控制模块117的特定按钮改变图像质量值。
如上所述，IP视频终端在通话中提供视频发送/接收带宽控制菜单。同时，IP视频终端的视频编码模块在编码中提供可以动态控制带宽和图像质量的功能。
下面描述根据本发明的控制IP视频终端的过程。
当向对方发送使用带宽和图像质量值的请求时，支持相关消息的每一个协议在视频通话建立中使用。例如，如果是H.323协议，定义了作为相关消息的混杂命令和指令。如果是SIP，相关消息以UPDATE方法定义。进而，根据该实施例的附图，描述在视频终端A和B中的发送/接收方法。这里，视频终端A和B指示了完成发送/接收方法的条件。
图4A是描述了根据本发明的一实施例的设置由IP视频终端发送的视频数据的带宽的过程的流程图。如图4A所示，当视频终端A的用户在通话中按下控制模块117的菜单按钮时(S10)，主处理器119在屏幕上显示视频控制菜单。视频控制菜单包括带宽控制项和图像质量控制项。当想要设置带宽时，视频终端A通过按下控制模块117的特定的按钮或在触摸屏上点击屏幕选择带宽设置模式(S12)。这样，视频终端A进入了带宽设置模式(S14)。然后，视频终端A的用户选择了发送和接收带宽控制选项中的一个(S16)。此时，当视频终端A的用户选择了发送带宽控制选项时，他或她使用控制模块117的特定按钮选择了适当的发送带宽值(S18)，这样，视频终端A的主处理器119在视频模块105设置了新的带宽值(S20)。视频终端A的视频模块105按照设置的带宽编码视频数据并发送编码的视频数据到媒体处理器113(S22)。最后，视频终端A的媒体处理器113通过网络模块115发送媒体数据(S24)。
图4B是描述了根据本发明的一实施例设置由IP视频终端接收的视频数据的带宽并请求对方发送基于设置带宽的视频数据的过程的流程图。如图4B所示，当视频终端A的用户选择了发送和接收带宽控制选项中的接收带宽控制选项时，他或她使用控制模块117中的特定按钮选择了适合的接收带宽(S26)。这样，视频终端A的主处理器119为当前使用的视频通讯协议创建了合适的消息，使用了新的设置带宽值并将创建的消息通过网络模块115发送到对方(S28-S32)。
另一方面，当接收带宽设置消息时(S34)，视频终端B的网络模块115发送收到的带宽设置消息给主处理器119，以便分析信号类型(S36)。主处理器119提取带宽值(S38)并设置视频模块105请求的带宽值(S40-S42)。视频终端B的视频模块105按照设置带宽编码视频数据，并发送编码的视频数据到媒体处理器113(S44)。然后，视频终端B的媒体处理器113通过网络模块115发送媒体数据(S46)。
图5A是描述了根据本发明的一实施例设置由IP视频终端发送的编码视频数据所必需的图像质量的过程的流程图。如图5A所示，当视频终端A的用户在通话过程中按下控制模块117的菜单按钮(S50)，主处理器119在屏幕上显示视频控制菜单。视频控制菜单包括带宽控制选项和图像质量控制选项。当需要设置图像质量时，视频终端A的用户通过按下控制模块117的特定按钮或在触摸屏上点击屏幕选择了图像质量设置模式(S52)。这样，视频终端A进入了图像质量设置模式(S54)。然后，视频终端A的用户选择了发送和接收图像质量控制选项中的一个(S56)。此时，当视频终端A的用户选择了发送图像质量控制选项，他或她通过使用控制模块117的特定按钮选择了合适的发送图像质量值(S58)。这样，视频终端A的主处理器119转化新的设置图像质量值为QP(量化参数)(S60)，并在视频模块105设置QP(S62)。视频终端A的视频模块105按照设置QP编码视频数据，并发送编码的视频数据给媒体处理器113(S64)。最后，视频终端A的媒体处理器113通过网络模块115发送媒体数据(S66)。
图5B是描述了根据本发明的一实施例选择由IP视频终端接收的编码视频数据所必需的图像质量，并请求对方基于选择的图像质量编码视频数据的过程的流程图。如图5B所示，当视频终端A的用户选择了发送/接收图像质量控制选项的接收图像质量控制选项时，他或她使用控制模块117的特定的按钮选择了合适的接收图像质量值(S68)。这样，视频终端A的主处理器119创建了使用新设置的图像质量值适于在当前视频通讯中使用的消息，并发送创建的消息通过网络模块115给对方(S70-S74)。
另一方面，当接收图像质量设置消息(S76)，视频终端B的网络模块115发送收到的图像质量设置消息给主处理器119。主处理器119提取图像质量(或带宽)值(S80)并将提取到的图像质量值转换为QP，以在视频模块105中设置QP(S82-S86)。视频终端B的视频模块105基于设置图像质量(或带宽)值编码视频数据，并发送编码后的视频数据给媒体处理器113(S88)。最后，视频终端B的媒体处理器113通过网络模块发送媒体数据(S90)。
本发明的IP视频通讯的通话过程中，通讯质量按照用户请求或因特网状态动态变化可以被控制，本发明允许用户通过在LCD103上的菜单显示选择合适的视频发送/接收带宽和图像质量，如上所述。
根据本发明，由用户在通话中设置的视频发送带宽和图像质量信息发送到视频压缩模块，这样，视频发送数据可以控制。视频接收带宽和图像质量信息通过在标准中定义的信号发送到对方的视频终端，这样基于信息值的视频数据可以收到。当通讯质量由于降低的带宽状态降低或需要提高图像质量的清晰度时，在通话中，如果需要对方快速地自然的浏览，用户可直接控制视频质量。
而且，当IP视频终端在通话中具有可以预测与对方的网络连接状态的功能，其可在系统中增加根据预测的网络连接状态自动控制视频发送/接收带宽和图像质量的功能。即，IP视频终端考虑当前的网络状态选择适宜的视频发送带宽和图像质量，并在媒体处理模块中设置选择的发送带宽和图像质量。进而，IP视频终端选择适宜的视频接收带宽和图像质量，并通过上述算法中的信号发送选择的接收带宽和图像质量信息给对方。这样，提供了对方可以控制发送视频质量的服务。
例如，本发明可以应用到视频数据发送/接收服务，包括可视电话、视频会议、视频聊天、VOD(视频点播)等，其允许用户通过通话中的终端控制视频发送带宽和质量，并在通话中与对方交换信息，并控制对方的视频发送率和质量。
上述很明显地，本发明提供一种具有控制视频传输/接收带宽、图像质量功能的IP(Internet协议)视频终端及其控制方法，当对方的视频质量在通话进行中差时，其可通过降低带宽值或/和图像质量值接收更自然的视频。
虽然出于描述的目的揭示了本发明的实施例，本领域的技术人员对本发明的各种变换、修改、增加和减少是可能的，并没有离开本发明随后的权利要求的范围和宗旨。

Claims (8)

1、一种具有控制视频传输/接收带宽、图像质量功能的IP(Internet协议)视频终端，包括：
一控制模块用于支持用户操纵，使得带宽和图像质量可以被控制；
一视频模块，包括摄像头和LCD(液晶显示)，用于接收摄像头的输入，并将收到的输入压缩为数字数据，根据控制模块设置的带宽值和图像质量值使用到IP通讯中，或接收通过因特网的数据并根据设置带宽值和设置图像质量值解压缩接收到的数据，并输出解压过的数据到LCD；
一声频模块包括麦克风和扬声器，用于接收麦克风的输入并将收到的输入压缩为数字数据，根据控制模块设置的带宽值和图像质量值使用到IP通讯中，或接收通过因特网的数据并解压缩接收到的数据，并输出解压过的数据到扬声器；
一媒体处理器用于处理在视频和声频模块中编码的数据，使得该数据可以通过因特网发送，或将通过因特网接收到的数据转换为在视频和声频模块中可以识别的数据格式；
在媒体处理器和因特网之间的网络模块，用于通过因特网线与因特网连接；
一个主处理器用于接收控制模块的带宽设置值和图像质量设置值，将带宽设置值和图像质量设置值转化为QP(量化参数)，并将QP作为在视频模块中编码和解码的相关因子。
2、一种具有控制视频传输/接收带宽和图像质量功能的IP(Internet协议)视频终端的控制方法，包括：
(a)当通话进行过程中，控制IP视频终端的视频发送带宽和质量。
3、如权利要求2所述的控制方法，还包括以下步骤：
(b)当通话进行中，与对方交换信息并控制对方的控制传输率和视频质量。
4、如权利要求2或3所述的控制方法，还包括以下步骤：
(c)当通话进行过程中，根据网络状态的变化识别网络状态并自动控制视频传输。
5、如权利要求2或3所述的控制方法，还包括以下步骤：
(d)设置由视频终端(A)发送的视频数据的带宽，步骤(d)包括以下步骤：
进入视频终端(A)的带宽设置模式，并输出发送带宽控制菜单；
设置视频终端(A)的发送带宽；
按照设置带宽值编码视频数据；
通过网络发送编码视频数据。
6、如权利要求2或3所述的控制方法，还包括以下步骤：
(e)通过视频终端(A)设置接收到的视频数据的带宽，并请求视频终端(B)按照设置带宽发送视频数据，步骤(e)包括以下步骤：
进入视频终端(A)的带宽设置模式，并输出接收带宽控制菜单；
设置视频终端(A)的接收带宽值；
按照设置带宽值编码视频数据；
通过网络发送编码的视频数据；
通过视频终端(B)，接收带宽设置消息，并从接收到的消息中提取带宽值；
按照提取的带宽值编码视频数据；
视频终端(B)通过网络发送编码的数据。
7、如权利要求2或3所述的控制方法，还包括以下步骤：
(f)设置视频终端(A)发送的编码视频数据的图像质量，包括以下步骤：
进入视频终端(A)的图像质量设置模式，并输出发送图像质量控制菜单；
设置视频终端(A)的发送图像质量值；
将设置的图像质量值转换为QP(量化参数)；
按照QP编码视频数据；
通过网络发送编码的视频数据。
8、如权利要求2或3所述的控制方法，还包括以下步骤：
(g)选择视频终端(A)接收的编码视频数据的图像质量，并请求视频终端(B)按照选择的图像质量编码视频数据，步骤(g)包括以下步骤：
进入视频终端(A)的图像质量设置模式，并输出接收图像质量菜单；
设置视频终端(A)的接收图像质量值；
按照设置的图像质量值或设置的带宽值编码视频数据；
通过网络发送编码视频数据；
通过视频终端(B)接收图像质量设置消息并提取带宽值；
提取图像质量值并将图像质量值转换为QP(量化参数)；
按照QP编码视频数据；
视频终端(B)通过网络发送编码视频数据。
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