CN104735410B - 一种低于4k/s的窄带宽视频传输方法及*** - Google Patents
一种低于4k/s的窄带宽视频传输方法及*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种低于4K/S的窄带宽视频传输方法及***，所述方法包括视频采集；采用USDC编码技术将视频流媒体文件低损高倍压缩；根据网络环境调节视频帧的发送；视频服务器接收并分发视频流；视频接收端接收、解码、播放视频。采用本发明公开的技术方案，传输高清图像占用带宽极小、画质清晰流畅、画面延迟小，降低了运营成本，从而解决了高清晰度高码流与带宽不足之间的瓶颈问题。
Description
技术领域
本发明涉及视频压缩和传输领域，具体涉及一种低于4K/S的窄带宽视频传输方法及***。
背景技术
CIF是常用的标准化图像格式，意为公共中间格式(Common IntermediateFormat)。目前监控行业中主要使用CIF(352×288)、D1(704×576)、720P(1280*720)、1080P(1920*1080)等几种分辨率，其中CIF录像分辨率是主流分辨率，绝大部分产品都采用CIF分辨率。目前市场接受CIF分辨率，主要理由有以下四点：
1、目前数码监控要求视频码流不能太高；
2、视频传输带宽也有限制；
3、使用HALF D1、D1分辨率可以提高清晰度，满足高质量的要求，但是以高码流为代价的；
4、采用CIF分辨率，信噪比在32db以上，一般用户是可以接受的，但不是理想的视频图像质量。
D1存储量高、价格高昂，静态回放分辨率理论上最高可达360TVline的图像质量，超过模拟监控中标准VHS磁带录像机280TVline的图像水平，达到公安部安防行业视频标准二级和三级项目的清晰度要求，满足绝大部分视频监控的要求。
目前业内人士正在尝试用HALF D1来寻求CIF、D1之间的平衡。但随着单块硬盘的容量达到750GB甚至10000B，而国内的大部分DVR已经可以做到连接8块1000GB的硬盘，故D1逐渐会变成时常的主流。经过对大量视频信号进行测试，基于目前的视频压缩算法，DCIF分辨率比Half D1能更好解决CIF清晰度不够高和D1存储量高、价格高昂的缺点，用来解决CIF和4CIF，特别是在512Kbps码率之间，能获得稳定的高质量图像，满足用户对较高图像质量的要求，为视频编码提供更好的选择。
随着前端设备的清晰度越来越高，相应采集码流也越来越大，传输成为瓶颈，很多监控***搭配呈现“千军万马挤独木桥”的景象，高价设备低效使用，这是一直困扰业界的难题。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供了一种低于4K/S的窄带宽视频传输***，该***包括视频源端、传输网络、视频接收端，其中视频源端将经过编码的视频编码数据发送至传输网络，传输网络将视频编码数据分发至至少一个视频接收端，视频接收端将接收到的视频编码数据进行解码，并播放视频；
所述视频源端包括录像设备、编码控制器和码流控制器，其中所述编码控制器采用USDC编码技术，能够将视频流媒体文件低损高倍压缩，原图像分辨率越高，压缩比越高，传输高清图像占用带宽极小、画质清晰流畅、画面延迟小、节省存储空间；所述码流控制器包括两个缓存，一个为视频帧缓存，用于存储来自编码控制器的视频帧数据，该视频帧缓存根据缓存内空闲空间大小以及接收到的是否为关键帧来决定是将新接收到的视频帧数据存入该缓存、还是丢弃；另一个为发送缓存，用于暂存来自视频帧缓存的视频数据，等待发送，根据实时计算的网络传输速率动态调节该缓存的大小以及在网络拥塞时有选择性地丢弃视频帧，从而保证视频能实时发送至接收方并平稳播放；
所述传输网络包括路由设备、视频服务器，其中所述视频服务器采取灵活的调度策略，即根据网络宽带合理选择视频流的分发路径，在负载较小时可优先选择视频服务器到客户端的直连方式，在复杂的网络条件下，达到最佳的使用效率；
所述视频接收端用于实现视频接收、视频解码、视频播放功能。
其中，录像设备为网络摄像机+NVR，或模拟摄像机+采集卡，或模拟摄像机+硬盘录像机。
优选地，视频服务器采用极分发机制，即依据视频服务器接入借助多极分发机制，解决多个用户同时访问一个摄像头的问题。
其中，视频接收端为PC机、或移动电话、或笔记本电脑、或PAD。
优选地，另外单独设置管理控制设备，或者在视频接收端集成管理控制功能。
本发明还提供了一种低于4K/s的窄带宽视频传输方法，该方法包括如下步骤：
步骤1：视频采集；
步骤2；编码控制器采用USDC编码技术将视频流媒体文件低损高倍压缩，原图像分辨率越高，压缩比越高；
步骤3：码流控制器根据网络环境调节视频帧的发送，该码流控制器包括两个缓存，一个为视频帧缓存，用于存储来自编码控制器的视频帧数据，该视频帧缓存根据缓存内空闲空间大小以及接收到的是否为关键帧来决定是将新接收到的视频帧数据存入该缓存、还是丢弃；另一个为发送缓存，用于暂存来自视频帧缓存的视频数据，等待发送，根据实时计算的网络传输速率动态调节该缓存的大小以及在网络拥塞时有选择性地丢弃视频帧，从而保证视频能实时发送至接收方并平稳播放；
步骤4：视频服务器接收并分发视频流，即根据网络宽带合理选择视频流的分发路径，在负载较小时优先选择视频服务器到客户端的直连方式，在复杂的网络条件下，达到最佳的使用效率；
步骤5：视频接收端接收、解码、播放视频。
其中，步骤1中视频采集使用网络摄像机+NVR，或模拟摄像机+采集卡，或模拟摄像机+硬盘录像机。
优选地，步骤4中视频服务器采用极分发机制，即依据视频服务器接入借助多极分发机制，解决多个用户同时访问一个摄像头的问题。
其中，视频接收端为PC机、或移动电话、或笔记本电脑、或PAD。
优选地，单独设置管理控制设备对视频传输实现管理控制，或者在视频接收端集成管理控制功能，以对视频传输进行管理控制。
本发明相较于现有技术具有如下优点：传输高清图像占用带宽极小、画质清晰流畅、画面延迟小，降低了运营成本，从而彻底解决了高清晰度高码流与带宽不足之间的瓶颈问题。
附图说明
图1为本发明所应用的网络环境结构示意图；
图2为本发明实施例的窄带宽视频传输***的结构示意图；
图3为本发明实施例的窄带宽视频传输方法的流程不慈图。
具体实施方式
下文将详细参考附图描述本发明的优选实施例，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达到技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。为了全面理解本发明，在以下详细描述中提到了诸多细节，但本领域技术人员应该理解，本发明可以无需这些具体细节而实现。
如图1所示，本发明所应用的网络架构包括视频源端、传输网络、视频接收端，其中视频源端将经过编码的视频编码数据发送至传输网络，传输网络将视频编码数据分发至至少一个视频接收端，视频接收端将接收到的视频编码数据进行解码，并播放视频。
如图2所示，视频源端包括录像设备、编码控制器和码流控制器，其中录像设备例如为网络摄像机+NVR、模拟摄像机+采集卡、模拟摄像机+硬盘录像机等；所述编码控制器采用USDC编码技术，能够将视频流媒体文件低损高倍压缩，原图像分辨率越高，压缩比越高，传输高清图像占用带宽极小(相当于目前流行的H.264压缩算法的1|4)、画质清晰流畅、画面延迟小、节省存储空间；所述码流控制器包括两个缓存，一个为视频帧缓存，用于存储来自编码控制器的视频帧数据，该视频帧缓存根据缓存内空闲空间大小以及接收到的是否为关键帧来决定是将新接收到的视频帧数据存入该缓存、还是丢弃；另一个为发送缓存，用于暂存来自视频帧缓存的视频数据，等待发送，根据实时计算的网络传输速率动态调节该缓存的大小以及在网络拥塞时有选择性地丢弃视频帧，从而保证视频能实时发送至接收方并平稳播放，该方法在窄带宽网络环境下可有效地应用于实时传输视频监视。视频源端也可以为其他具有录制或存储视频功能、且具有对视频进行USDC编码功能的设备。
传输网络包括路由设备、视频服务器等，其中视频服务器例如为云视频服务器、流媒体分发服务器等，该视频服务器可采取灵活的调度策略，即根据网络宽带合理选择视频流的分发路径，在负载较小时可优先选择视频服务器到客户端的直连方式，在复杂的网络条件下，达到最佳的使用效率。另外，视频服务器采用极分发机制，即依据视频服务器接入借助多极分发机制，解决多个用户同时访问一个摄像头的问题。
视频接收端用于实现视频接收、视频解码、视频播放功能，例如为PC机、移动电话、笔记本电脑、PAD等。
另外，可单独设置管理控制设备，也可在视频接收端集成管理控制功能。
该***在相同的网络环境下，仅需2KB至8KB的超低码流，即可流畅的传输CIF(352X288)画质的音视频，优选地以低于4K/S的码流传输；仅需8KB至15KB的超低码流，即可流畅的传输D1(704X576)画质的音视频；仅需12KB至20KB的超低码流即可传输720P(1280X720)画质的音视频；且远程图像实时传输延迟小于1秒。
如图3所示，本发明的窄带宽视频传输方法包括以下步骤：
步骤1：视频采集，例如使用网络摄像机+NVR、模拟摄像机+采集卡、模拟摄像机+硬盘录像机进行采集；
步骤2：编码控制器采用USDC编码技术将视频流媒体文件低损高倍压缩，原图像分辨率越高，压缩比越高；
步骤3：码流控制器根据网络环境调节视频帧的发送，该码流控制器包括两个缓存，一个为视频帧缓存，用于存储来自编码控制器的视频帧数据，该视频帧缓存根据缓存内空闲空间大小以及接收到的是否为关键帧来决定是将新接收到的视频帧数据存入该缓存、还是丢弃；另一个为发送缓存，用于暂存来自视频帧缓存的视频数据，等待发送，根据实时计算的网络传输速率动态调节该缓存的大小以及在网络拥塞时有选择性地丢弃视频帧，从而保证视频能实时发送至接收方并平稳播放；
步骤4：视频服务器接收并分发视频流，即根据网络宽带合理选择视频流的分发路径，在负载较小时优先选择视频服务器到客户端的直连方式，在复杂的网络条件下，达到最佳的使用效率；另外，视频服务器采用极分发机制，即依据视频服务器接入借助多极分发机制，解决多个用户同时访问一个摄像头的问题。
步骤5：视频接收端接收、解码、播放视频。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均包含于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种低于4K/S的窄带宽视频传输***，该***包括视频源端、传输网络、视频接收端，其中视频源端将经过编码的视频编码数据发送至传输网络，传输网络将视频编码数据分发至至少一个视频接收端，视频接收端将接收到的视频编码数据进行解码，并播放视频；
所述视频源端包括录像设备、编码控制器和码流控制器，其中所述编码控制器采用USDC编码技术，能够将视频流媒体文件低损高倍压缩，原图像分辨率越高，压缩比越高，传输高清图像占用带宽极小、画质清晰流畅、画面延迟小、节省存储空间；所述码流控制器包括两个缓存，一个为视频帧缓存，用于存储来自编码控制器的视频帧数据，该视频帧缓存根据缓存内空闲空间大小以及接收到的是否为关键帧来决定是将新接收到的视频帧数据存入该缓存、还是丢弃；另一个为发送缓存，用于暂存来自视频帧缓存的视频数据，等待发送，根据实时计算的网络传输速率动态调节该缓存的大小以及在网络拥塞时有选择性地丢弃视频帧，从而保证视频能实时发送至接收方并平稳播放；
所述传输网络包括路由设备、视频服务器，其中所述视频服务器采取灵活的调度策略，即根据网络宽带合理选择视频流的分发路径，在负载较小时选择视频服务器到客户端的直连方式，在复杂的网络条件下，达到最佳的使用效率；
所述视频接收端用于实现视频接收、视频解码、视频播放功能。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，录像设备为网络摄像机+NVR，或模拟摄像机+采集卡，或模拟摄像机+硬盘录像机。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的***，其特征在于，视频接收端为PC机、或移动电话、或笔记本电脑、或PAD。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的***，其特征在于，另外单独设置管理控制设备，或者在视频接收端集成管理控制功能。
5.一种低于4K/S的窄带宽视频传输方法，该方法包括如下步骤：
步骤1：视频采集；
步骤2：编码控制器采用USDC编码技术将视频流媒体文件低损高倍压缩，原图像分辨率越高，压缩比越高；
步骤3：码流控制器根据网络环境调节视频帧的发送，该码流控制器包括两个缓存，一个为视频帧缓存，用于存储来自编码控制器的视频帧数据，该视频帧缓存根据缓存内空闲空间大小以及接收到的是否为关键帧来决定是将新接收到的视频帧数据存入该缓存、还是丢弃；另一个为发送缓存，用于暂存来自视频帧缓存的视频数据，等待发送，根据实时计算的网络传输速率动态调节该缓存的大小以及在网络拥塞时有选择性地丢弃视频帧，从而保证视频能实时发送至接收方并平稳播放；
步骤4：视频服务器接收并分发视频流，即根据网络宽带合理选择视频流的分发路径，在负载较小时选择视频服务器到客户端的直连方式，在复杂的网络条件下，达到最佳的使用效率；
步骤5：视频接收端接收、解码、播放视频。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤1中视频采集使用网络摄像机+NVR，或模拟摄像机+采集卡，或模拟摄像机+硬盘录像机。
7.根据权利要求5-6中任一项所述的方法，其特征在于，视频接收端为PC机、或移动电话、或笔记本电脑、或PAD。
8.根据权利要求5-6中任一项所述的方法，其特征在于，单独设置管理控制设备对视频传输实现管理控制，或者在视频接收端集成管理控制功能，以对视频传输进行管理控制。
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