CN101583025A - 一种流媒体播放方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种流媒体播放方法及装置，所述播放方法包括如下步骤：客户端动态检测流媒体传输质量；客户端根据当前的流媒体传输质量，按预设原则调整当前的流媒体播放速度和缓冲区时长。所述播放装置，包括流媒体传输质量检测模块及流媒体播放模块，其中：流媒体传输质量检测模块，用于动态检测流媒体传输质量；流媒体播放模块，用于根据当前的流媒体传输质量，按预设原则调整当前的流媒体播放速度和缓冲区时长。本发明可以缓解网络延时的影响，因而可以带给用户更好的流媒体播放体验。

Description

一种流媒体播放方法及装置
技术领域
本发明属于多媒体技术领域，具体的说，涉及一种流媒体播放方法及装置。
背景技术
随着网络技术和多媒体技术的发展，一种新的媒体技术应运而生，这就是流媒体技术。流媒体是指在网络中使用流式传输技术的连续时基媒体，如音频、视频或多媒体文件。利用流媒体技术，可以给用户提供持续不断的音视频流，满足用户在线观看动态影音的需求。
网络数字视频播放是流媒体技术的重要应用之一。正是因为网络技术的逐步完善，使远程实时视频播放、录像下载等多媒体业务得到越来越广泛的应用。然而，由于这些业务对网络条件的依赖，网络环境的好坏对远程视频播放质量具有显而易见的影响，网络拥塞等恶劣的网络环境往往会使媒体数据包在传输的过程中出现延时、乱序，进而造成网络视频图像停顿、卡的情况。
为了应对网络环境中出现的拥塞、延时等问题，常见的方法是使用QOS(Quality of Service，服务质量)技术。QOS是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。具体到网络流媒体传输方面，解决网络拥塞引起的播放问题时，通常会在播放器中加入QOS模块，即开辟固定大小的缓冲区。网络延时、包间隔大、发包不规则的情况，可以通过缓冲来改善。当网络数据包传输出现延时、乱序等情况时，播放器仍可正常播放缓冲区内的数据。但此种固定缓冲区大小的处理方法只能解决网络延时相对较为固定的网络拥塞情况，当网络拥塞情况出现大的波动时，则无法避免图像卡的情况出现。另一方面，若当前网络状况较好，未出现较大的延时，保持相对较大的缓冲长度，会造成图像延时增大，影响用户体验。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种流媒体播放方法及装置，能够有效缓解网络延时，尽可能的减小播放延时，更大程度地提升用户体验。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种流媒体播放方法，包括如下步骤：
客户端动态检测流媒体传输质量；
客户端根据当前的流媒体传输质量，按预设原则调整当前的流媒体播放速度和缓冲区时长。
上述的流媒体播放方法，客户端通过检测当前的缓冲区填充率来确定当前的流媒体传输质量。
上述的流媒体播放方法，客户端按预设原则调整当前的流媒体播放速度以如下方式进行：
设置缓冲区时长，并以当前设置的缓冲区时长为调整执行周期，在每一调整执行周期进行如下调整：
当前的缓冲区填充率小于1/4，将当前流媒体播放速度减慢至慢速倍率，保持当前缓冲区时长不变；
当前的缓冲区填充率在1/4到1/2区间，将当前流媒体播放速度减慢至慢速倍率，将缓冲区时长增大为大倍率时长；
当前的缓冲区填充率在1/2到3/4区间，不调整流媒体播放速度，保持当前设置的缓冲区时长不变；
当前的缓冲区填充率大于3/4，将流媒体播放速度加快至快速倍率，将缓冲区时长减小为小倍率时长。
上述的流媒体播放方法，所述慢速倍率为正常倍率的0.8倍，所述快速倍率为正常倍数的1.2倍，所述大倍率时长为当前缓冲区时长的5/4，所述小倍率时长为当前缓冲区时长的3/4；或者，所述慢速倍率为当前播放速率的(1-当前的缓冲区填充率)倍。
上述的流媒体播放方法，所述的缓冲区填充率为一个调整执行周期内的多次采样计算的平均值。
上述的流媒体播放方法，在首次填充缓冲区时，首先设置缓冲区初始时长，在填充缓冲区同时统计缓冲区内各组帧间隔，如果最大帧间隔超过当前的缓冲区初始时长，则将该最大帧间隔作为新的缓冲区初始时长，直至首次填充完成，以填充完成时的缓冲区时长为缓冲区原始时长。
上述的流媒体播放方法，在首次填充缓冲区过程中，采用慢速倍率播放流媒体。
本发明还公开了一种流媒体播放装置，包括流媒体传输质量检测模块及流媒体播放模块，其中：
流媒体传输质量检测模块，用于动态检测流媒体传输质量；
流媒体播放模块，用于根据当前的流媒体传输质量，按预设原则调整当前的流媒体播放速度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过检测流媒体传输质量，并根据流媒体传输质量对流媒体的播放速度和缓冲区时长进行调整，这样，如果网络状况较好，可以适当的加快播放速度，减小缓冲区时长，从而减少播放延时，如果网络状况较差，则可适当的减慢播放速度，增大缓冲区时长，从而降低缓冲区中的缓冲数据的消耗速度，缓解网络延时的影响，因而可以带给用户更好的流媒体播放体验。
附图说明
图1示例性的描述了本发明的原理结构；
图2示例性的描述了本发明的流媒体播放调整流程。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
在流媒体播放中，网络数字视频播放对于网络质量的依赖性是相对较大的，因而，在后文中，将以网络数字视频播放为例，对本发明进行示例性的描述。当然，可以理解，本发明将可以适用在各种流媒体播放中。
本发明的主要发明构思是：使用动态QOS缓冲区对网络数字视频进行播放，通过在播放器中添加一个动态QOS模块，根据当前网络状况对视频播放速率进行调整，动态调节视频缓冲区的大小，以达到在尽量减小视频播放延时的条件下对网络延时进行优化，因而在有效缓解网络延时的同时，可以尽可能的减小播放延时，更大程度地提升用户体验。
如图1所示，图1示例性的描述了本发明的原理结构。可以看到，来自网络的视频流被传输到客户端播放器，在客户端播放器，上文提及的动态QOS模块主要包括两个部分，即缓冲输出部分和调节控制部分。其中：
缓冲输出部分，持续的监视播放器的帧存(缓冲区的下一个环节，视为解码器的缓存，图中未示出，解码器的缓存是解码器的一个部分，可以理解为解码器的入口，其只缓存一帧数据，不是独立的部分)中，当前是否有数据可以送到解码器，并维持帧存不为空，当帧存中没有数据时，缓冲输出部分应该马上从缓冲区输出一帧数据到达帧存。
调节控制部分，根据当前的网络状况实时对播放速率进行调整，以达到动态调整缓冲区大小的目的。对播放速率的调整具体是通过改变帧存将每一帧数据送至解码器的时间间隔完成的。
在本发明中，由于根据网络状况对播放速率进行了调整，因而将涉及到不同的播放速率，因此，可以理解的是，以客户端播放器的本地当前播放速率计算出的缓冲数据播放时长和以正常播放速率(该速率可能与当前播放速率不同)计算出的缓冲数据播放时长将可能是不一致的。在本文中，称以正常播放速率计算出的时间为绝对时间，下文中，以缓冲区时长来表示缓冲区大小，该缓冲区时长基于绝对时间计算，即，如果缓冲区时长为100毫秒，即其可以缓冲以正常播放速率播放100毫秒的数据。
如图2所示，图2示例性的描述了本发明的播放调整流程。该播放调整流程是通过客户端播放器动态检测流媒体传输质量，并根据当前的流媒体传输质量，按预设原则调整当前的流媒体播放速度实现。
流媒体传输质量，即网络质量状况，是通过检测缓冲区的填充率来确定的，缓冲区的填充率，是缓冲区中的实际缓冲数据时长与缓冲区的可缓冲数据时长的比率。例如，缓冲区可以缓冲400毫秒的数据，而当前实际填充的缓冲数据的时长是200毫秒，则当前的缓冲区的填充率为1/2。
在缓冲区的首次填充过程中，即准备播放时，第一次对缓冲区进行填充。首先需要设置缓冲区时长的初始值，称该初始值为缓冲区初始时长，在填充缓冲区的同时统计缓冲区内各组帧间隔(帧间隔指上一帧完成到当前帧完成的绝对时间差值)，如果最大帧间隔(开始播放前的各组帧间隔最大的一个)超过缓冲区初始时长，则将缓冲区初始时长设为该最大帧间隔，继续缓冲，直至缓冲区的首次填充完成。特别的，称填充完成时的缓冲区初始时长为缓冲区原始时长。
在本发明的示例中，播放速率调整是一个多次进行的执行过程。我们以每一次的调整执行为一个调整执行周期。该调整执行周期基于当前的缓冲区时长，例如，设定当前的缓冲区时长(当前的缓冲区可缓冲数据时长)为t1，则调整执行周期为t1，需要注意的是，在每一次的缓冲区时长调整后，调整执行周期也随之动态变化。
如上所述，播放速率调整基于缓冲区的填充率进行，为使缓冲区填充率计算更加准确，本例中采用了多次采样，求取平均的方式，即在一个调整执行周期内多次采样缓冲区的当前填充时长(当前的缓冲区实际缓冲数据时长)，设定采样周期为t(t＜t1)，对多次(一般的，采样次数大于或等于t1/t次，若t恰好等于帧间隔，则采样次数等于t1/t)采样得到的各个填充时长取平均，设定该平均填充时长为t2，则t2/t1为一个调整执行周期内的缓冲区填充率。例如，在某个调整执行周期内，t1＝400ms，t＝10ms(帧间隔约为40ms左右)，40次采样的平均填充时长t2＝100ms，则该调整执行周期的缓冲区填充率为t2/t1＝1/4。
在计算得到一个调整执行周期的缓冲区填充率后，如图2，根据如下的预设原则对播放速率进行调整：
当前的缓冲区填充率小于1/4，表明网络状况出现大的延时，将当前流媒体播放速度减慢至慢速倍率，保持当前缓冲区时长不变；
当前的缓冲区填充率在1/4到1/2区间，表明网络状况较差，将当前流媒体播放速度减慢至慢速倍率，将缓冲区时长增大为大倍率时长；
当前的缓冲区填充率在1/2到3/4区间，表明当前缓冲区的大小较为适应当前的网络状况，不调整流媒体播放速度，保持当前设置的缓冲区时长不变；
当前的缓冲区填充率大于3/4，表明网络状况较好，将流媒体播放速度加快至快速倍率，将缓冲区时长减小为小倍率时长。
在本例中，所述慢速倍率为正常倍率的0.8倍，所述快速倍率为正常倍数的1.2倍，所述大倍率时长为当前缓冲区时长的5/4，所述小倍率时长为当前缓冲区时长的3/4。
通常情况下，视频播放速率在正常速率的0.8倍至1.2倍之间微调时，人眼较为不容易察觉，所以本例主要采用这两个数值进行播放速率的调整。当然，播放速率的调整系数也可以更为灵活的方式进行计算，例如减慢播放速度时，可以将所述慢速倍率为当前播放速率的(1-当前的缓冲区填充率)倍。当然，也可根据实际应用情况选择更加符合要求的播放速度调整策略。
为进一步提高实用性和精确度，在首次填充缓冲区的过程中，也可采用较慢的播放速度(如0.8倍速)播放的方式对缓冲区进行填充，直至达到缓冲区原始时长。即采用0.8倍速立刻开始播放，多余的20％的缓冲数据填充至缓冲区，这样可立刻展示画面，而不必为了填满缓冲区增大第一帧画面的展现延时。
本发明的流媒体播放装置，包括流媒体传输质量检测模块及流媒体播放模块，流媒体传输质量检测模块及流媒体播放模块设置在客户端播放器中，其中：
流媒体传输质量检测模块，用于动态检测流媒体传输质量；其可以通过检测当前的缓冲区填充率来确定当前的流媒体传输质量。
流媒体播放模块，用于根据当前的流媒体传输质量，按预设原则调整当前的流媒体播放速度。调整当前的流媒体播放速度以如下方式进行：
设置缓冲区时长，并以当前设置的缓冲区时长为调整执行周期，在每一调整执行周期进行如下调整：
当前的缓冲区填充率小于1/4，将当前流媒体播放速度减慢至慢速倍率，保持当前缓冲区时长不变；
当前的缓冲区填充率在1/4到1/2区间，将当前流媒体播放速度减慢至慢速倍率，将缓冲区时长增大为大倍率时长；
当前的缓冲区填充率在1/2到3/4区间，不调整流媒体播放速度，保持当前设置的缓冲区时长不变；
当前的缓冲区填充率大于3/4，将流媒体播放速度加快至快速倍率，将缓冲区时长减小为小倍率时长。
流媒体播放装置的工作方式，类似于前述的流媒体播放方法，不再赘述。
本发明可以根据网络质量状况，动态调整视频播放缓冲区的大小，有效缓解网络延时，并尽可能减少播放延时，达到网络延时扰动和视频播放延时的平衡，从而带给用户更好的流媒体播放体验。
本发明在判断网络质量状况时，采用统计缓冲区在一段时间内的填充率的方式，由于在客户端进行，所以稳定性更好，误操作也较少，观看效果更佳。
当网络质量状况较好时，易发生发送速率大于解码速率而造成缓冲区上溢的情况，本发明在缓冲区还没有上溢的时候加快播放速度，减小缓冲区设定值。这种调整在客户端完成，不用流媒体服务器协助。
本发明在每个调整执行周期都根据本时间段内缓冲区的填充率对缓冲区的大小进行重新设定，使之适应当前的网络状况，QOS的动态调整贯穿整个视频播放过程的始终，因而具有良好的调整效果。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，但这只是为便于理解而举的实例，不应认为本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以做出各种可能的等同改变或替换，这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种流媒体播放方法，其特征在于，包括如下步骤：
客户端动态检测流媒体传输质量；
客户端根据当前的流媒体传输质量，按预设原则调整当前的流媒体播放速度和缓冲区时长。
2.如权利要求1所述的流媒体播放方法，其特征在于，客户端通过检测当前的缓冲区填充率来确定当前的流媒体传输质量。
3.如权利要求1所述的流媒体播放方法，其特征在于，客户端按预设原则调整当前的流媒体播放速度和缓冲区时长以如下方式进行：
设置缓冲区时长，并以当前设置的缓冲区时长为调整执行周期，在每一调整执行周期进行如下调整：
当前的缓冲区填充率小于1/4，将当前流媒体播放速度减慢至慢速倍率，保持当前缓冲区时长不变；
当前的缓冲区填充率在1/4到1/2区间，将当前流媒体播放速度减慢至慢速倍率，将缓冲区时长增大为大倍率时长；
当前的缓冲区填充率在1/2到3/4区间，不调整流媒体播放速度，保持当前设置的缓冲区时长不变；
当前的缓冲区填充率大于3/4，将流媒体播放速度加快至快速倍率，将缓冲区时长减小为小倍率时长。
4.如权利要求3所述的流媒体播放方法，其特征在于，所述慢速倍率为正常倍率的0.8倍，所述快速倍率为正常倍数的1.2倍，所述大倍率时长为当前缓冲区时长的5/4，所述小倍率时长为当前缓冲区时长的3/4；或者，所述慢速倍率为当前播放速率的(1-当前的缓冲区填充率)倍。
5.如权利要求1至4任一所述的流媒体播放方法，其特征在于，所述的缓冲区填充率为一个调整执行周期内的多次采样计算的平均值。
6.如权利要求5所述的流媒体播放方法，其特征在于，在首次填充缓冲区时，首先设置缓冲区初始时长，在填充缓冲区同时统计缓冲区内各组帧间隔，如果最大帧间隔超过当前的缓冲区初始时长，则将该最大帧间隔作为新的缓冲区初始时长，直至首次填充完成，以填充完成时的缓冲区时长为缓冲区原始时长。
7.如权利要求5所述的流媒体播放方法，其特征在于，在首次填充缓冲区过程中，采用慢速倍率播放流媒体。
8.一种流媒体播放装置，其特征在于，包括流媒体传输质量检测模块及流媒体播放模块，其中：
流媒体传输质量检测模块，用于动态检测流媒体传输质量；
流媒体播放模块，用于根据当前的流媒体传输质量，按预设原则调整当前的流媒体播放速度和缓冲区时长。
9.如权利要求8所述的流媒体播放装置，其特征在于，流媒体传输质量检测模块通过检测当前的缓冲区填充率来确定当前的流媒体传输质量。
10.如权利要求8或9所述的流媒体播放装置，其特征在于，流媒体播放模块按预设原则调整当前的流媒体播放速度以如下方式进行：
设置缓冲区时长，并以当前设置的缓冲区时长为调整执行周期，在每一调整执行周期进行如下调整：
当前的缓冲区填充率小于1/4，将当前流媒体播放速度减慢至慢速倍率，保持当前缓冲区时长不变；
当前的缓冲区填充率在1/4到1/2区间，将当前流媒体播放速度减慢至慢速倍率，将缓冲区时长增大为大倍率时长；
当前的缓冲区填充率在1/2到3/4区间，不调整流媒体播放速度，保持当前设置的缓冲区时长不变；
当前的缓冲区填充率大于3/4，将流媒体播放速度加快至快速倍率，将缓冲区时长减小为小倍率时长。
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