一种无线网络下视频实时传输的码率平滑方法
【专利摘要】本发明提出一种无线网络下视频实时传输的码率平滑方法，该方法包括：周期性的统计视频帧的传输时延，当传输时延变小时，通过快进调小播放缓存，当传输时延变大时，通过慢放调大播放缓存，所述快进和所述慢放的调整步长由传输时延变化、播放缓存深度以及时间戳信息共同决定。本发明能够统计视频帧传输时延，根据时延信息来感知无线网络状态，进而根据实际网络状况找到最小的视频时延来达到平滑效果，实现了视频流在实时性和流畅性之间的平衡。
【专利说明】一种无线网络下视频实时传输的码率平滑方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种无线网络下视频实时传输的码率平滑方法。
【背景技术】
[0002]目前对于视频会议等实时性要求高的应用，通常会采用接收到视频帧后直接播放的方法。该方法着重于实时性，然而在无线网络进行视频传输时，由于一些视频帧(例如I帧)较大，瞬时码率可能会变成平均码率的2倍甚至更多，突发数据大容易导致网络拥塞，传输这些帧所需的时间就相对很长，导致视频帧传输时出现明显抖动，在这种情况下，如果在接收端仍使用收到视频帧就显示的方法，就会出现视频定时卡顿的现象，严重影响了视频的流畅性，影响主观视频感受。
[0003]为了克服无线信道变化等原因造成的不稳定性，传统流媒体系统会采用缓存帧的方法，用一定的时延来换取视频的流畅性。该方法使用一个播放缓冲区来缓存收到的媒体数据，在播放流媒体时，先将收到的媒体数据放到缓冲区中，当缓冲区中的数据量到达一定阈值后开始按照时间戳信息播放媒体。如果信道条件变差，缓冲区发生了下溢出，那么就暂停媒体播放，等待缓冲区数据量到达指定的阈值后继续播放。显然的，如果缓存较多的数据，这种数据缓存的方法可以有效减少客户端因为包丢失、包延时、抖动等产生的播放中断。但该方法无法统计网络延时状况，不能对缓存大小进行动态调节，由于存入读出数据速率的不一致，容易导致缓冲区变动较大，会出现缓存区存满或者播空的现象，造成视频播放的不流畅。即在时延小网络状况好的时候，无法调小缓冲区，导致引入不必要的缓存时间，在播放时产生相对大的时延，很难保证视频传输的实时性；在网络状况差的时候，不能动态调大缓存区，容易导致缓冲区空，播放停顿，影响用户体验，很难保证视频传输的流畅性。此夕卜，对于嵌入式系统，若无法动态调整缓冲区大小，可能会造成设备存储空间的浪费。
【发明内容】
[0004]为了解决既要保证视频传输的实时性，又要尽量提升其传输质量、保证其流畅性的问题，本发明提出了一种无线网络下视频实时传输的码率平滑方法，在播放缓存机制的基础上，通过周期统计视频帧的传输时延来动态感知无线网络的变化情况，从而动态调节播放缓存的大小，尽量避免不必要的缓存时间，以较小的代价使得视频传输在实时性和流畅性之间更好的进行平衡，即在保证流畅性的前提下，在网络状态好的情况时，使用相对小的时延，而在网络状态差的情况下，则使用相对大的时延。该方法具体如下:
[0005]周期性的统计视频帧的传输时延，当传输时延变小时，说明网络状况较好，则调小播放缓存，以减少视频时延；当传输时延变大时，说明网络状况较差，则调大播放缓存，以防止缓存区播空造成视频停顿。由于播放缓存的大小由写入和读出缓存区数据量之差决定，读出速度可控，可以进行快进或慢放，因此本发明通过快进和慢放来调整播放缓存的大小，快进和慢放的调整步长由传输时延变化、播放缓存深度以及时间戳信息共同决定。这样的调整不仅考虑到了传输时延变化的因素，同时还考虑到了播放缓存深度的因素:播放缓存大小越大，表明当前缓存区越接近最大缓存值，越需要进行快放，以保证缓存区能够有足够空间容纳后续数据；反之，播放缓存越小，表明缓存区越接近空，应该尽量慢放，以保证缓冲区非空。
[0006]本发明方法首先需要周期性的统计视频帧的传输时延。优选的，每次周期性统计时可以采用以下的方法:将最近T时间内每个视频帧的传输时延加权平均得到传输时延的统计值为
【权利要求】
1.一种无线网络下视频实时传输的码率平滑方法，其特征在于，该方法包括: 周期性的统计视频帧的传输时延，当传输时延变小时，通过快进调小播放缓存，当传输时延变大时，通过慢放调大播放缓存，所述快进和所述慢放的调整步长由传输时延变化、播放缓存深度以及时间戳信息共同决定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传输时延统计为
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，比较当前周期统计的传输时延值和上一个周期统计的传输时延值，若后者较大，说明传输时延变小，则调小播放缓存；若后者较小，说明传输时延变大，则调大播放缓存。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述快进和所述慢放的速度在按时间戳播放速度的25%的范围内变化。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于:所述慢放的速度为rslow= (1-0.25pqslow) Tnormal ；所述快放的速度 % Tfast= (1+0.25pqfast) Tnormal,其中
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述快进和所述慢放细化到调整相邻两帧的播放间隔。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述视频帧为I帧。
【文档编号】H04N21/647GK103916716SQ201310006416
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年1月8日 优先权日:2013年1月8日
【发明者】许燕, 徐正春, 吴晓, 李晓华 申请人:北京信威通信技术股份有限公司, 北京信友达视讯技术有限公司