专利名称：一种网络流媒体服务器及其低带宽高质量解决方法
技术领域：
本发明涉及编解码技术领域，特别是涉及一种网络流媒体服务器及其低带宽高质 量解决方法。
背景技术：
在流媒体数据压缩标准中，较多采用MPEG系列标准。MPEG系列压缩算法从早期的 MPEG-U MPEG-2发展到现在的MPEG-4以及最新的H. 264，其核心压缩原理没有变化。一种采用H. 264或MPEG-4压缩算法的网络流媒体视频服务器，当把其放在互联网 上时，在当前的网络条件下，图像画面非常不流畅、画面停顿感和滞后感非常强烈，可能几 秒画面才动一下，或者画面很长时间不动，无法满足正常观看和播放的质量要求。造成这种现象，主要由两大类问题引起一类是网络带宽过低，导致网络流媒体视频服务器不流畅；另一类是网络带宽不明确且不稳定，导致流媒体视频服务器不流畅。虽然H. 264或者MPEG-4的压缩算法比MPEG-2、MJPEG等先进了很多，更大的降低 了码流，但是，在低带宽下却反而容易造成画面不流畅的问题。造成该问题的原因分析如 下与MJPEG压缩每一帧都是单独JPEG图的方式不同，MPEG系列压缩算法采用了 I 帧、P帧和B帧的模式，当前大部分压缩芯片或者压缩算法并没有实现B帧。其中，I帧是关 键帧，P帧是前向预测帧，B帧是后向预测帧。当解码器收到一个I帧，可立刻进行解码，而不需要其它条件。但是，当解码器收 到P帧或者B帧的时候，就不能够立刻进行解码，比如，P帧的解码需要解码器先解码该帧前 面的P帧或者I帧。如果前面的P帧或者I帧在网络中丢掉，即使后面连续收到很多P帧， 也无法正常解码。例如在带宽不够的情况下网络丢掉一个I帧，即使随后的P帧都收到， 仍然无法正确解码出图像。这就是为什么低带宽下MPEG4或者H. 264压缩算法表现还不如 MJEPG的原因。例如，对H. 264来说，由于自身码流本身比较低，可能在低带宽下1秒能够传送15、 16帧，但是，如果I帧在网络上丢失了，即使连续收到15帧P帧也无法正常解码出一幅图 片，这时给用户的直观感觉是画面长时间停滞，低带宽下H. 264居然比不上MJPEG。综上所述，目前的网络流媒体视频服务器需要一种在低带宽或网络带宽不明确且 不稳定的情况下实现高质量的解决方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种网络流媒体服务器及其低带宽高质量解 决方法，以解决低带宽下画面不流畅的问题。为了解决上述问题，本发明公开了一种网络流媒体服务器低带宽高质量解决方 法，包括
实时检测网络带宽；根据网络带宽，实时调整编码过程中关键帧出现的概率；和/或，实时调整传输过程中关键帧的发送概率。优选的，所述实时调整编码过程中关键帧出现的概率，包括在低带宽或网络带宽不明确且不稳定的情况下，通过减小关键帧产生的间隔，来 增加编码过程中关键帧出现的概率。优选的，所述实时调整传输过程中关键帧的发送概率，包括在低带宽或网络带宽不明确且不稳定的情况下，增加传输过程中关键帧的发送概率。 优选的，所述传输过程设置重发机制。优选的，编码之前还包括在所述关键帧中加入校验信息。本发明还提供了一种解决低带宽高质量的网络流媒体服务器，包括带宽检测模块，用于实时检测网络带宽；第一关键帧调整模块，用于根据网络带宽，实时调整编码过程中关键帧出现的概 率；和/或，第二关键帧调整模块，用于实时调整传输过程中关键帧的发送概率。优选的，所述服务器还包括编码模块，用于利用所述调整后的关键帧进行编码。优选的，所述服务器还包括传输模块，用于利用调整后的关键帧发送概率发送视频帧。优选的，所述服务器还包括校验模块，用于在所述关键帧中加入校验信息。优选的，所述第一关键帧调整模块在低带宽或网络带宽不明确且不稳定的情况 下，通过减小关键帧产生的间隔，来增加编码过程中关键帧出现的概率。与现有技术相比，本发明具有以下优点首先，本发明针对MPEG压缩算法，通过实时检测网络带宽，并根据网络带宽实时 调整编码过程中关键帧出现的概率，通常在低带宽或网络带宽不明确且不稳定的情况下， 通过减小关键帧产生的间隔来增加出现的概率。这样，即使出现丢掉关键帧的情况，由于下 一个关键帧能很快弥补上，因此不会影响解码，视频播放的画面也不会长时间的停滞，保证 了用户浏览的流畅度，提升了视频图像的质量。其次，本发明不仅可以在编码过程中增加关键帧出现的概率，还可以在传输过程 中增加关键帧的发送概率。这样，也可以保证解码过程，从而保证用户浏览的流畅度和视频 图像的质量。
图1是本发明实施例所述一种网络流媒体服务器低带宽高质量解决方法的流程 图；图2是本发明实施例中MPEG-2帧结构示意图；图3是本发明实施例所述一种解决低带宽高质量的网络流媒体服务器的结构图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明。分析现有技术，网络流媒体视频服务器采用H. 264或者MPEG-4的压缩算法，在网 络带宽过低或网络带宽不明确且不稳定的情况下，由于关键帧丢失造成无法解码，从而导 致画面不流畅。出现上面问题的原因并不是由于H. 264压缩算法不如MJPEG或MPEG-2，而是由于 没有针对这样的网络环境进行优化。因此，本发明提出了一种优化的解决方案，其解决思路是增加关键帧的概率，使 解码器在一定时间内收到更多的关键帧，这样，即使出现丢帧现象，由于解码器可以在更短 的时间间隔内收到下一个关键帧，就可以立即进行解码播放，从而解决了画面长时间停滞 的问题。基于所述思路，本发明可以从以下三个方面进行解决第一，优化编码策略，增加编码过程中关键帧出现的概率；在编码过程中，增加I帧(即关键帧)的方法是减小I帧产生的间隔，就可以增 加I帧的数量。例如，一组视频帧包含15帧，假设每隔4帧是一个I帧，则共有3个I帧; 将I帧的间隔减小为2帧，则共有5个I帧，I帧增加了 2帧。在MPEG系列编码算法中，通常用GOP (Group Of Picture)这一值来设置I帧产生 的间隔。经过对比测试研究，在低带宽的情况下，可以将GOP的值调整到一个较小的合适 值，这样1秒钟能够产生多个I帧，即使偶尔丢掉了一个I帧，下一个I帧也能很快弥补上， 图像不至于长时间的停滞。所谓G0P，意思是画面组，一个GOP就是一组连续的画面。MPEG编码将画面(即 帧)分为I、P、B三种，I帧是一个完整的画面，而P帧和B帧记录的是相对于I帧的变化。 例如，参照图2所示，是MPEG-2的帧结构，一个GOP包括的帧序列是IBBPBBPBBPBB。其中， “ I ”表示I帧，“ B ”表示B帧，“ P ”表示P帧。第二，优化发送策略，增加传输过程中关键帧的发送概率；在网络流媒体视频服务器向客户端发送视频帧的过程中，也可以通过增加I帧的 发送概率来尽量满足解码器的解码需求。在发送过程中，I帧的数量不会改变，只是加快了 发送速率，从而使单位时间内的发送的I帧增加。例如，正常的I帧发送概率是5帧/秒， 增加发送概率后为8帧/秒。优选的，在发送过程中，还可以采用带有重发机制的协议，以确保I帧不会在网络 上丢失。这样，可以增加有效帧对带宽的占用，减少无效帧对带宽的耗费。第三，实时检测网络带宽。网络流媒体视频服务器能以比较简单的算法和较低的开销，对带宽进行实时检 测，实时掌握实际的网络带宽，这样就可以对编码器的策略和发送策略进行实时调整，从而 最大利用带宽进行流媒体视频传输。上述三种优化策略中，第一种和第二种可以分别与第三种结合使用，即实时根据 网络带宽优化编码过程，或者实时根据网络带宽优化传输过程，如果三种结合使用效果更好。综上所述，本发明通过上述改进过的编码策略以及发送策略，可以使H. 264网络 流媒体视频服务器在低带宽或者不明带宽下，不仅提升了视频图像质量，同时使用户浏览 的流畅度大大提高。下面通过一优选实施例，以步骤流程的方式具体说明网络流媒体服务器的编码以 及传输过程。参照图1，是本发明实施例所述一种网络流媒体服务器低带宽高质量解决方法的 流程图。步骤101，实时检测网络带宽；步骤102，根据网络带宽，实时调整编码过程中关键帧出现的概率；正常情况下，如果网络带宽良好，则可以按照传统的MPEG编码设置正常情况下的 I帧产生间隔，即设置GOP值。甚至，在网络带宽非常良好的情况下，可以通过增大I帧产生 的间隔，来减小I帧的数量。但是，如果实际的网络带宽较低或不稳定，则可以通过减小I帧产生的间隔，即减 小GOP值，来增加I帧的数量。步骤103，在关键帧中加入校验信息；所述校验信息用于保证服务器播放的内容不会被随意篡改。步骤104，利用关键帧进行编码；步骤105，根据网络带宽，实时调整传输过程中关键帧的发送概率；如果网络带宽良好，则可以按照正常的传输速率进行传输；但是，如果实际的网络带宽较低或不稳定，则增加单位时间内I帧的发送概率。步骤106，以调整后的关键帧发送概率传输视频帧。经过上述编码优化和传输优化的处理，接收视频帧的客户端收到视频帧后开始解 码并进行播放，如果在传输过程中某一 I帧丢失，由于客户端接收I帧的间隔变小了，所以 可以在很短的时间内接收到下一个I帧，客户端解码器可以立刻利用下一个I帧进行解码， 从而保证了视频播放的流畅。针对上述方法实施例，本发明还提供了相应的系统实施例。参照图3，是本发明实施例所述一种解决低带宽高质量的网络流媒体服务器的结 构图。所述网络流媒体服务器主要包括带宽检测模块31，用于实时检测网络带宽；第一关键帧调整模块32，用于根据网络带宽，实时调整编码过程中关键帧出现的 概率；和/或，第二关键帧调整模块33，用于实时调整传输过程中关键帧的发送概率。其中，所述“和/或”可以理解为网络流媒体服务器包括带宽检测模块31和第一关键帧调整模块32 ；或者，网络流媒体服务器包括带宽检测模块31和第二关键帧调整模块33 ；或者，网络流媒体服务器包括带宽检测模块31和第一关键帧调整模块32以及第 二关键帧调整模块33。
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在带宽检测模块31检测到当前带宽低下或者网络带宽不明确且不稳定时，所述 第一关键帧调整模块32可以通过减小关键帧产生的间隔，来增加编码过程中关键帧出现 的概率；所述第二关键帧调整模块33也可以增加传输过程中关键帧的发送概率。基于上述模块构成，在解决了低带宽高质量问题的基础上优选的，所述网络流媒体服务器还可以包括编码模块34，用于利用所述调整后的关键帧进行编码。优选的，所述网络流媒体服务器还可以包括传输模块35，用于利用调整后的关键帧发送概率发送视频帧。优选的，所述传输模块35还可以设置重发机制，以确保关键帧不会在网络上丢 失。这样，可以增加有效帧对带宽的占用，减少无效帧对带宽的耗费。优选的，所述网络流媒体服务器还可以包括校验模块36，用于在所述关键帧中加入校验信息，以保证服务器播放的内容不会 被随意篡改。综上所述，所述网络流媒体服务器由于对编码和传输进行了优化，因此采用H. 264 的压缩算法，可以在网络带宽过低或网络带宽不明确且不稳定的情况下，同样实现图像画 面的流畅播放。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与 其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于系统实施例 而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部 分说明即可。以上对本发明所提供的一种网络流媒体服务器及其低带宽高质量解决方法，进行 了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例 的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员， 依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内 容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
一种网络流媒体服务器低带宽高质量解决方法，其特征在于，包括实时检测网络带宽；根据网络带宽，实时调整编码过程中关键帧出现的概率；和/或，实时调整传输过程中关键帧的发送概率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时调整编码过程中关键帧出现的 概率，包括在低带宽或网络带宽不明确且不稳定的情况下，通过减小关键帧产生的间隔，来增加 编码过程中关键帧出现的概率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时调整传输过程中关键帧的发送 概率，包括在低带宽或网络带宽不明确且不稳定的情况下，增加传输过程中关键帧的发送概率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述传输过程设置重发机制。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，编码之前还包括在所述关键帧中加入校验信息。
6.一种解决低带宽高质量的网络流媒体服务器，其特征在于，包括 带宽检测模块，用于实时检测网络带宽；第一关键帧调整模块，用于根据网络带宽，实时调整编码过程中关键帧出现的概率； 和/或，第二关键帧调整模块，用于实时调整传输过程中关键帧的发送概率。
7.根据权利要求6所述的服务器，其特征在于，还包括 编码模块，用于利用所述调整后的关键帧进行编码。
8.根据权利要求6所述的服务器，其特征在于，还包括 传输模块，用于利用调整后的关键帧发送概率发送视频帧。
9.根据权利要求6所述的服务器，其特征在于，还包括 校验模块，用于在所述关键帧中加入校验信息。
10.根据权利要求6所述的服务器，其特征在于，所述第一关键帧调整模块在低带宽或网络带宽不明确且不稳定的情况下，通过减小关 键帧产生的间隔，来增加编码过程中关键帧出现的概率。
全文摘要
本发明提供了一种网络流媒体服务器及其低带宽高质量解决方法，以解决低带宽下画面不流畅的问题。所述方法包括实时检测网络带宽；根据网络带宽，实时调整编码过程中关键帧出现的概率；和/或，实时调整传输过程中关键帧的发送概率。本发明中即使出现丢掉关键帧的情况，由于下一个关键帧能很快弥补上，因此不会影响解码，视频播放的画面也不会长时间的停滞，保证了用户浏览的流畅度，提升了视频图像的质量。
文档编号H04N7/50GK101909210SQ200910242818
公开日2010年12月8日 申请日期2009年12月17日 优先权日2009年12月17日
发明者何宇飞, 夏永宏, 李军, 温晓瑶 申请人:新奥特(北京)视频技术有限公司