专利名称：计算机系统中处理网络数据包的方法
技术领域：
本发明提供一种计算机系统处理网络数据包的方法，尤指一种混合使用多种编码模式的计算机系统处理网络数据包的方法。
背景技术：
在现今这个网络时代，网络传输在工作上及娱乐上的重要性及其带给人们的便利已无可替代，除了传统文件等形式的文件，各种多媒体文件也大量通过网络传输。然而网络传输在带宽上有其限度，而影音文件数据量的庞大，往往形成网络传输上的负担，网络带宽也相对地限制了网络传输数据的速度和耗费的时间。于是各种压缩文件的方法纷纷出现，试图解决部分网络带宽限制所造成的文件传输问题。
1988年MPEG(Motion Picture Experts Group运动画面专家组)成立。MPEG为ISO(国际标准组织)的一个工作小组，这个工作小组建立并推广了一些数字视频及音讯的标准压缩格式，这些压缩格式如今已广泛地应用在全球数字化内容产品的制作上。自1988年成立以来，MPEG公布了数项重要的标准。在影音文件的格式中，MPEG-2和MPEG-4是其中的佼佼者。现有的网络传输技术中，常利用MPEG-2和MPEG-4技术或其它压缩文件的技术压缩文件之后再加以传输，文件大小减小，在相同网络带宽之下传输速度加快，网络带宽的需求因而减轻。然而，压缩文件或多或少会造成数据的失真，例如在MPEG压缩算法中，其先选取一些主要关键帧，其余的每一帧则是根据在它之前的关键帧上改变情况来做描述。例如，在一个谈话中的人头(talking-head)画面中，只有脸部表情比较会产生变化，所以将不发生变化的部位的视频数据大量压缩是可行的，因为背景只在每个关键帧描述即可。MPEG压缩应用了很多其它数学上的技术以进一步地减少所需的数据量，但如此一来，势必造成部份数据的失真。以MPEG-2和MPEG-4技术为例，一般而言，以MPEG-2技术压缩的文件的失真程度较以MPEG-4技术压缩的文件为轻，但其压缩比例不如以MPEG-4技术压缩的文件；也就是说，以MPEG-2技术压缩的文件和以MPEG-4技术压缩的文件相比，前者压缩之后文件大小较大但较不失真，后者压缩之后文件大小较小但失真相对较严重。
在目前的网络传输技术中，是依据一固定需求，如根据所能容忍的失真程度或是所能接受的传输速度，决定一压缩技术后，传输整个要传输的文件。请参阅图1。图1是现有的使用固定编码模式的计算机系统的功能方块图。在现有的使用固定编码模式的计算机系统中，传输文件时是从传输之始至其终都用同一种编码方式对欲传输的数据进行编码。例如，当传输端计算机系统11要传输文件时，因其要节省文件传输的时间，故决定采用MPEG-4编码方式对于文件进行传输，则数据源模块16会固定将取样(sampling)数据包传至MPEG-4编码器18进行编码，MPEG-4编码器18再将编码后的取样数据包传至传输端计算机系统11中的传输端模块22。输出端模块22将传来的取样数据包形成网络数据包后，经网络传输至接收端计算机系统12的接收端模块24，接收端模块24将接收的网络数据包还原成取样数据包再传至编码模式检测器26，检测出所接收到的取样数据包的编码模式，再传至相对应的译码器，在此例中即传至MPEG-4译码器28进行译码。再举一例，当传输端计算机系统11要传输文件时，因其需要较佳的影音品质，故决定采用MPEG-2编码方式传输文件，则数据源模块16会固定将取样数据包传至MPEG-2编码器17进行编码，MPEG-2编码器17再将编码后的取样数据包传至传输端计算机系统11中的传输端模块22。输出端模块22将传来的取样数据包形成网络数据包后，经网络传输至接收端计算机系统12的接收端模块24，接收端模块24将接收的网络数据包还原成取样数据包后再传至编码模式检测器26，检测出所接收到的取样数据包的编码模式，再传至相对应的MPEG-2译码器27进行译码。这种方式在一般情形下确实可以满足正常的使用需求，然而面对不稳定的网络传输速度时，选定并使用单一压缩技术的缺乏弹性的缺点便浮现出来。比如说，以MPEG-2和MPEG-4技术为例，为求较低的失真度而选用MPEG-2压缩技术来压缩要传输的文件时，可能因网络传输速度的不稳定而延长原本预估的传输时间。又如若为了能在预定时间内传输文件完毕而使用MPEG-4压缩技术，但如果网络传输速度够快，使用MPEG-2亦可达所需速度及更高的影音品质。由此二例可知，在网络传输速度不固定的情况下，选定并使用单一压缩技术来压缩要传输的文件，常常无法达到预期的整体效能。
发明内容
因此本发明的主要目的在于提供一种混合使用多种编码模式以处理网络数据包的计算机系统及方法，以改善上述问题。
根据本发明的权利要求，公开了一种计算机系统处理网络数据包的方法。在本发明中，计算机系统在通过网络传输文件时，使用网络环境检测器检测该计算机系统所处的网络环境，以及使用逻辑单元根据该网络环境检测器检测到的网络环境每隔预定时间输出选择信号。该计算机系统即依据该选择信号选择编码器对取样(sampling)数据包进行编码，再使用第一混合器混合该多个编码器所输出的编码后的取样数据包，以及使用输出端模块输出该第一混合器传来的混合后所组成的多个网络数据包至网络。在接收端则使用接收端模块经由该网络接收该传输端模块传来的多个网络数据包并还原成取样数据包，再使用编码模式检测器依据该接收端模块传来的数据的编码模式输出该接收端模块传来的取样数据包至与该编码模式对应的译码器以对其进行译码，以及使用第二混合器将该多个译码器所译码的取样数据包还原成原始数据。
图1为现有的使用固定编码模式的计算机系统功能方块示意图。
图2为本发明中的可混合使用多种编码方式的计算机系统功能方块示意图。
图3为本发明的计算机系统操作方法的流程图。
图4为本发明中另一可混合使用多种编码方式的计算机系统功能方块示意图。
具体实施例方式
首先对本发明中的附图标记进行说明如下11，13，15--传输端计算机系统；12，14，16--接收端计算机系统；52，82--网络环境检测器；54，84--逻辑单元；16，56，86--数据源模块；17，57，87--MPEG-2编码器；18，58，88--MPEG-4编码器；60，90--第一混合器；22，62，92--输出端模块；24，64，94--接收端模块；26，66，96--编码模式检测器；27，67，97--MPEG-2译码器；28，68，98---MPEG-4译码器；70，100--第二混合器。
请参阅图2。图2为本发明可混合使用多种编码方式的计算机系统的功能方块图。传输端计算机系统13包含有网络环境检测器52；逻辑单元54，电连于网络环境检测器52；数据源模块56，电连至逻辑单元54；MPEG-2编码器57及MPEG-4编码器58，电连于数据源模块56；第一混合器60，电连于MPEG-2编码器57及MPEG-4编码器58；及输出端模块62，电连于第一混合器60。接收端计算机系统14包含有接收端模块64；编码模式检测器66，电连于接收端模块64；MPEG-2译码器67及MPEG-4译码器68，电连于编码模式检测器66；以及第二混合器70，电连于MPEG-2译码器67及MPEG-4译码器68。
请参考图3，图3为图2的计算机系统操作方法的流程图。
步骤110开始；步骤120传输端计算机系统13的网络环境检测器52检测到网络环境数据，将此网络环境数据送至逻辑单元54；步骤130逻辑单元54依据一预订规则判断此网络环境数据后送出一选择信号以选择编码器；步骤140取样数据包送至该选择信号所对应的编码器进行编码；步骤150将编码后的取样数据包传至第一混合器60予以混合；步骤160将取样数据包传至输出端模块62以形成多个网络数据包并输出至网络；步骤210接收端模块64从网络接收网络数据包并传至编码模式检测器66；步骤220编码模式检测器66检测所接收到的取样数据包的编码模式；步骤230将取样数据包传至相对应的译码器予以译码；步骤240将译码后的数据传至第二混合器70；步骤250第二混合器70将该多个译码器所译码的数据还原成原始数据；步骤260结束。
在传输端计算机系统13中，网络环境检测器52及逻辑单元54会根据所测得的当时网络环境数据，再根据一预定规则，决定当时所传输的取样数据包所使用的编码方式。举例来说，此预定规则可为根据当时网络传输速度来决定使用的编码技术，如当网络传输速度小于500Kbps时使用MPEG-4编码方式对要传输的取样数据包进行编码，网络传输速度大于500Kbps时则使用MPEG-2编码方式对要传输的取样数据包进行编码，而此时网络环境检测器52需每隔t1时间即检测网络传输速度。当传输一文件时，如开始网络传输速度较快，为600Kbps，则网络环境检测器52将此数据送至逻辑单元54，经判断大于500Kbps后发送一选择信号给数据源模块56，数据源模块56即将取样数据包送至MPEG-2编码器57以对要传输的取样数据包进行编码，编码后的取样数据包继续传至第一混合器60，由第一混合器60输出；至t1时刻，网络传输速度变慢，为470Kbps，则网络环境检测器52将此数据送至逻辑单元54，经判断小于500Kbps后发送另一选择信号给数据源模块56，数据源模块56即将数据送至MPEG-4编码器58以对要传输的取样数据包进行编码，编码后的取样数据包继续传至第一混合器60，再由第一混合器60输出；至两倍t1时，网络环境检测器52检测到网络传输速度又变快至550Kbps，则将此数据送至该逻辑单元54，经判断大于500Kbps后发送一选择信号给数据源模块56，数据源模块56即将取样数据包送至MPEG-2编码器57以对要传输的取样数据包进行编码，编码后的取样数据包同样继续传至第一混合器60，由第一混合器60输出。第一混合器60将由不同编码器传来的取样数据包按照特定辨识方式予以编号，并于接收后将数据包依序立即传至输出端模块62，由输出端模块62经将所收到的取样数据包形成多个网络数据包，并由网络传输至接收端计算机系统14的接收端模块64，接收端模块64再将接收的数据传至编码模式检测器66，检测出所接收到的取样数据包的编码模式，再传至相对应的译码器，如以MPEG-2编码方式编码的数据就传至MPEG-2译码器67译码，以MPEG-4编码方式编码的数据就传至MPEG-4译码器68译码。各译码器再将译码后的数据传至第二混合器70以将该多个译码器所译码的数据还原成原始数据。
请参考图4。图4为本发明中另一可行的可混合使用多种编码方式的计算机系统的功能方块图。其所包含的组件与图2所示的计算机系统完全一样，但数据源模块86电连至逻辑单元84且将要传输的文件的取样数据包输出至逻辑单元84。逻辑单元84依据网络环境检测器82所提供的数据，依照一既定的原则选择编码模式后将数据源模块86传来的取样数据包输出至该编码模式的编码器进行编码。其余组件均与图2所示的计算机系统相同，其操作方法的流程亦如图3所示，为本发明的另一可行的系统架构。
总而言之，本发明提供混合使用多种编码模式处理数据包的计算机系统及其方法。该计算机系统根据一预定规则，根据传输当时的网络环境参数，混合使用多种编码模式对要传输的数据进行编码并予混合后通过网络传输，以此弹性的方式选择编码方式，以获得较佳的整体效能。例如以传输文件时的网络传输速率做为选择编码方式的依据，传输速率较快时使用压缩比例较小，但失真程度亦较轻的编码方式；传输速率较慢时则使用失真程度较大，但压缩比例较高的编码方式，以维持文件传输的速度。如此一来，则可兼顾文件的品质即传输的时间，以符合一整体可接受的效能和品质，避免传统上以固定一种编码方式编码传输数据而遇到网络环境不稳定时，或者品质低落，或者传输时间过长的缺点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，都应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1.一种计算机系统处理网络数据包的方法，包含下列步骤(a)输出多个取样数据包至多个使用相异编码模式的编码器；(b)使用该多个编码器对其所接收到的取样数据包进行编码；(c)使用第一混合器混合该多个编码器编码后的取样数据包；以及(d)在输出端模块将该第一混合器传来的混合后的取样数据包形成网络数据包并输出至网络。
2.如权利要求1所述的方法，还包含检测该计算机系统所处的网络环境，以及根据检测到的网络环境分配步骤(a)的该多个取样数据包至该多个使用相异编码模式的编码器。
3.如权利要求1所述的方法，还包含下列步骤(e)由该网络接收步骤(d)传来的网络数据包并组成取样数据包；(f)依据步骤(e)传来的取样数据包的编码模式输出步骤(e)传来的取样数据包至多个相异的译码器；(g)使用该多个相异的译码器将步骤(f)传来的取样数据包译码；以及(h)将该多个译码器所译码的取样数据包还原成原始数据。
4.一种可混合使用多种编码方式的计算机系统，其包含数据源模块，用来形成并输出取样数据包；多个相异的编码器，电连接于该数据源模块，用来将该数据源模块传来的取样数据包编码；第一混合器，连接于该多个编码器，用来混合该多个编码器所编码的取样数据包；以及输出端模块，连接于该第一混合器，用来将该第一混合器传来的混合后的取样数据包形成网络数据包并输出至一网络。
5.如权利要求4所述的计算机系统，还包含网络环境检测器，用以检测该计算机系统所处的网络环境；以及逻辑单元，连接于该网络环境检测器及该数据源模块，用以根据该网络环境检测器检测到的网络环境分配该数据源模块输出的取样数据包至该多个相异的编码器。
6.如权利要求5所述的计算机系统，其中该逻辑单元还连接于该多个编码器。
7.如权利要求5所述的计算机系统，其中该网络环境检测器所检测的网络环境包含网络带宽。
8.如权利要求5所述的计算机系统，其中该逻辑单元为逻辑电路。
9.如权利要求5所述的计算机系统，还包含内存，该逻辑单元为储存于该内存的程序代码。
10.如权利要求4所述的计算机系统，还包含接收端模块，用来由该网络接收该传输端模块传来的网络数据包；编码模式检测器，连接于该接收端模块，用来依据该接收端模块传来的取样数据包的编码模式输出该接收端模块传来的取样数据包；多个相异的译码器，连接于该编码模式检测器，用来将该编码模式检测器传来的取样数据包译码；以及第二混合器，连接于该多个译码器，用来将该多个译码器所译码的取样数据包还原成原始数据。
11.如权利要求10所述的计算机系统，其中该多个编码器包含MPEG-2编码器及MPEG-4编码器，该多个译码器包含MPEG-2译码器及MPEG-4译码器。
全文摘要
本发明提供一种混合使用多种编码模式处理网络数据包的计算机系统及其方法。该计算机系统包括网络环境检测器，数据源模块，多个相异的编码器，第一混合器，多个对应的相异译码器，及第二混合器。该计算机系统系根据预定规则，混合使用多种编码模式对要传输的数据进行编码并予混合后通过网络传输，接收端计算机系统再分别根据其编码方式译码还原成原始数据。
文档编号G06T9/00GK1570974SQ0317847
公开日2005年1月26日 申请日期2003年7月18日 优先权日2003年7月18日
发明者刘震华, 钱正宙, 郑齐仲 申请人:仁宝电脑工业股份有限公司