CN1529503A - 一种选择视频网关中视频流转码的方法 - Google Patents

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杨敬钰
丁嵘
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本发明提涉及一种选择视频网关中视频流转码的方法，属于计算机多媒体技术领域。首先客户端向视频服务器递交视频接入请求，得到许可后客户终端向视频网关递交用户服务描述数据包，视频服务器向视频网关递交节目服务描述数据包；对两个数据包的视频帧率进行判断，以进行帧率的转换；对编码格式进行判断，以进行编码格式的转换；对视频宽度与视频高度进行判断，以进行视频尺寸上的转换；将视频网关到终端链路带宽与数据包中的比特率进行比较，以更新该数据包的比特率值；对比特率进行判断，以进行比特率的转换。本发明的方法，简化了媒体服务器、视频网关、终端之间的交互过程，减少了转码过程中的图像失真，避免在转码器进行复杂的参数配置。

Description

一种选择视频网关中视频流转码的方法
技术领域  本发明涉及一种选择视频网关转码的方法，属于计算机多媒体技术领域，特别涉及转码技术与编码技术。
背景技术  随着计算机硬件技术、网络技术、图形图像处理技术的飞速发展，网络视听已经逐渐走近了人们的生活。视频点播(VOD)、视频会议、远程教学等基于网络的视音频应用日渐兴起并且迅速抢占了可观的市场。技术与市场的激烈竞争使这片广阔的数字媒体空间呈现出多种标准、多种产品共存的格局，例如由国际标准化组织活动图像专家组(以下简称MPEG)的MPEG系列、国际电信联盟标准化部门开发的H.26X系列、静止图像专家组(JPEG)开发的JPEG系列等。这些标准都面向不同的用途和场合，比如MPEG1用于在VCD上存储同步和彩色运动视频信号；MPEG2是DVD的标准，除此之外还可用于为广播、有线电视以及卫星直播提供广播级的数字视频；H.263可用于可视电话、视频会议等场合……随着数字视频应用的普及，网络、终端设备、媒体格式也将趋于多样化，它们之间的交互需求也变得更为迫切。因此网络中的网关、多点控制单元(MCU)、媒体服务器等中间组件都要求提供这种无缝交互功能。而对媒体内容的转码正是实现这种无缝交互的关键技术。
所谓转码就是将数字信息从一种表示形式转成另外一种表示形式。从上个世纪90年代初，视频转码技术开始成为研究的热点。早期的工作集中在减小码率以适应信道的承载能力。随着手持终端芯片处理能力的提高，在个人数字助理(PDA)、移动电话等手持终端上进行视音频处理已经成为成熟的技术。但是这些设备比起计算机处理器的处理能力仍显得弱小，再加上显示区域的限制，它们在空间分辨率以及帧率都有特定的要求。因此，针对空间分辨率以及帧率的转码也得到了深入的研究。由于各种标准的共存，不同视频流之间(例如MPEG2到MPEG4、MPEG2到H.263等)的语法转码显的尤其重要。同时，由于移动多媒体业务的兴起，针对无线信道的容错转码也得到了积极的关注。不同的场合需要不同的转码方式，有时候甚至需要几种转码方式的组合，例如含MPEG4解码器的手机向提供MPEG2编码影视的服务器提交点播请求，这中间势必经过空间分辨率转码、帧率转码、MPEG2到MPEG4格式转码、容错转码等过程才能产生符合手机应用的码流。但是到目前为止，还没有一种方法解决在几种转码方式中进行选择的问题。
发明内容  本发明的目的是提出一种选择视频网关转码的方法，以实现视频网关根据视频源、终端和信道特点自动选择转码，以快速选择合适的转码方式，在转码快速性与终端呈现的视频质量进行合适的权衡。
本发明提出的选择视频网关中视频流转码的方法，包括以下步骤：
1、客户端向视频服务器递交视频接入请求，若得到接入许可，则用户终端根据处理器处理能力、缓冲区负载能力、播放尺寸、接入信道带宽等特点向视频网关通过RTSP协议递交用户服务描述数据包，同时视频服务器根据用户请求节目的特征参数通过实时流协议(以下简称RTSP)向视频网关递交节目服务描述数据包；
2、视频网关对上述两个服务描述数据包做字符串解析，得到上述特征参数的编码格式、视频宽度、视频高度、视频帧率、比特率；
3、对上述两个服务描述数据包的视频帧率进行判断，若两者视频帧率相同，则不需要进行帧率的转换，否则进行帧率的转换；
4、对上述两个服务描述数据包的编码格式进行判断，若两者编码格式相同，则不需要进行编码格式的转换，否则进行编码格式的转换；
5、对上述两个服务描述数据包的视频宽度与视频高度进行判断，若两者的视频宽度与视频高度相同，则不需要进行视频尺寸上的转换，否则进行视频空间尺寸上的转换；
6、将视频网关到终端链路的带宽与用户终端发来的服务描述数据包中的比特率进行比较，对较小者更新该数据包的比特率值；
7、对上述两个服务描述数据包的比特率进行判断，若两者比特率相同，则不需要进行比特率的转换，否则需要进行比特率的转换；
对任何一个允许接入的用户，视频网关都需要进行这样的转码方式选择，以满足终端的需求。
上述方法中，用户服务描述数据包和节目服务描述数据包的格式是
 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
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|                          实时流协议包头                       |
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|             编码格式          |     视频宽度  |    视频高度   |
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|   视频帧率   |       比特率   |             (留扩展用)        |
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上述方法中，请求节目的特征参数包括编码格式、视频宽度、视频高度、视频帧率、比特率。
本发明提出的选择视频网关转码的方法，其优点如下：
1、设计了简单的服务描述数据包，从而简化了媒体服务器、视频网关、终端之间的交互过程；
2、使用RTSP作为该数据包的运输工具，使以后实现实时调整转码参数更为简便，同时也能与各种流式传输的产品兼容；
3、本方法巧妙安排了转码方式选择顺序，减少了转码过程中的图像失真；
4、本方法不需要人的引导就可以实现转码方式的自动选择，并且能根据网络的状况选择合适的参数，从而避免在转码器进行复杂的参数配置。
附图说明
图1是本发明方法的流程框图。
具体实施方式
本发明提出的选择视频网关转码的方法，其流程框图如图1所示，首先客户端向视频服务器递交视频接入请求，若得到接入许可，则用户终端根据处理器处理能力、缓冲区负载能力、播放尺寸、接入信道带宽等特点向视频网关通过RTSP协议递交用户服务描述数据包，同时视频服务器根据用户请求节目的特征参数通过实时流协议(以下简称RTSP)向视频网关递交上述节目服务描述数据包；视频网关对上述两个服务描述数据包做字符串解析，得到上述特征参数的编码格式、视频宽度、视频高度、视频帧率、比特率；对上述两个服务描述数据包的视频帧率进行判断，若两者视频帧率相同，则不需要进行帧率的转换，否则进行帧率的转换；对上述两个服务描述数据包的编码格式进行判断，若两者编码格式相同，则不需要进行编码格式的转换，否则进行编码格式的转换；对上述两个服务描述数据包的视频宽度与视频高度进行判断，若两者的视频宽度与视频高度相同，则不需要进行视频尺寸上的转换，否则进行视频空间尺寸上的转换；将频网关到终端链路的带宽与用户终端发来的服务描述数据包中的比特率进行比较，对较小者更新该数据包的比特率值；对两个服务描述数据包的比特率进行判断，若两者比特率相同，则不需要进行比特率的转换，否则需要进行比特率的转换；
对任何一个允许接入的用户，视频网关都需要进行这样的转码方式选择，以满足终端的需求。
上述方法中，用户服务描述数据包和节目服务描述数据包的格式是
 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
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|                          实时流协议包头                       |
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|             编码格式          |     视频宽度  |    视频高度   |
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|   视频帧率   |       比特率   |             (留扩展用)        |
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上述方法中，请求节目的特征参数包括编码格式、视频宽度、视频高度、视频帧率、比特率。
选择转码方式是具有转码功能的视频网关必备的环节，如何合理安排转码方式的选择顺序对整个转码性能起着重要的重要。首先通过解析一对服务描述数据包让视频网关知道视频源码流信息与终端需求码流信息，通过比较这些信息来选择转码方式。对于需要进行视频帧率、视频尺寸、码流格式等多项转码的码流，按照帧率转码->码流格式转码->空间分辨率转码的顺序取得更好的视频质量。因此在选择转码方式的时候也遵循这个顺序。由于重量化通常在最后一个步骤，因此用R-D优化方法选择量化步长也放在最后一个步骤。又因为R-D优化方法一个重要的参数就是目标比特率，因此在重量化之前要估计链路容量。
本发明的一个实施案例如下：
本案例配置流媒体服务器1台、客户端PC1台、转码服务器1台(做视频网关)，流媒体服务器与转码服务器使用的操作***均为Linux Redhat8.0，客户端PC使用Windows2000Professional操作***。
1、用户端PC向流媒体服务器递交点播请求，认证服务器对用户的合法性作出判断，允许该客户的接入请求；
2、体服务器读取点播节目的信息生成服务信息数据包(码流格式＝“MPEG2”，视频宽度＝720，视频高度＝480，视频帧率＝30fps，比特率＝3Mbps)，并且送给视频网关；
3、户端根据解码器、播放器的要求生成服务信息数据包(码流格式＝“MPEG4”，视频宽度＝352，视频高度＝288，视频帧率＝15fps，比特率＝750Kbps)，并且送给视频网关；
4、网关解析上述两个服务信息数据包，并且进行比较，做出了帧率转码->码流格式转码->视频尺寸转码的选择；
5、网关用基于接收端探测的方法估算得可用带宽为700Kbps，因此需要用R-D方法进行量化尽可能使比特率趋于700Kbps；
6、网关转码方式选择结束，流媒体服务器开始提供服务，视频网关转码器启动，接收端开始平稳地接收视频包。

Claims (4)

1、一种选择视频网关中视频流转码的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)客户端向视频服务器递交视频接入请求，若得到接入许可，则用户终端向视频网关递交用户服务描述数据包，同时视频服务器根据用户请求节目的特征参数向视频网关递交节目服务描述数据包；
(2)视频网关对上述两个服务描述数据包做字符串解析，得到上述特征参数的编码格式、视频宽度、视频高度、视频帧率和比特率；
(3)对上述两个服务描述数据包的视频帧率进行判断，若两者视频帧率相同，则不需要进行帧率的转换，否则进行帧率的转换；
(4)对上述两个服务描述数据包的编码格式进行判断，若两者编码格式相同，则不需要进行编码格式的转换，否则进行编码格式的转换；
(5)对上述两个服务描述数据包的视频宽度与视频高度进行判断，若两者的视频宽度与视频高度相同，则不需要进行视频尺寸的转换，否则进行视频空间尺寸的转换；
(6)将视频网关到终端链路之间的带宽与用户终端发来的服务描述数据包中的比特率进行比较，对比特率值最小的数据包进行比特率更新；
(7)对上述两个服务描述数据包的比特率进行判断，若两者比特率相同，则不需要进行比特率的转换，否则进行比特率的转换。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于视频服务器通过实时流协议向视频网关递交节目服务描述数据包。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于上述用户服务描述数据包和节目服务描述数据包的格式为：
 0                    1                   2                   3
 0  1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
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|                          实时流协议包头                       |
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|            编码格式           |    视频宽度   |    视频高度   |
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|  视频帧率  |       比特率     |            (留扩展用)         |
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4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，用户请求节目的特征参数包括编码格式、视频宽度、视频高度、视频帧率和比特率。
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