TWI610559B - 最佳化視訊轉碼的方法與裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種最佳化視訊轉碼的方法與裝置，特別是指一種同時利用轉碼格式與轉碼器的特性，估算轉碼所需運算資源、轉碼器負載資訊，進而分配轉碼任務到最適合的轉碼器，達成最佳化轉碼效能的方法與裝置。
視訊轉碼技術隨著視訊壓縮標準不斷發展亦不斷地進步，當轉檔影片數量較少時，一般可採用單台轉碼器執行轉碼任務，當影片數量較大時，則採用多台轉碼器併行，或使用雲端設備進行擴充，無論哪種方式，當轉碼伺服器同時執行多個轉碼任務時，因轉碼任務太多太複雜，會造成伺服器過載、效能下降、伺服器無法回應等問題，進而導致轉碼時間無法控制、與其它設備(如資料庫、操作介面、NAS網路儲存設備等)無法正常溝通與運作。反之，若使用過多的轉碼伺服器則造成伺服器運作閒置、浪費資源成本。
現有技術中，將影片轉碼工作分配給不同轉碼節點的方法，其特徵在於引入一個節點管理器，節點管理器會判斷轉碼影片的格式如影片大小等再分配給轉碼節點，然而，此方法僅僅考慮影片本身的特性，卻沒有考慮轉碼節點本身所能轉碼的能力及當時的負載，因此無法正
確的分配轉碼工作，亦無法達成轉碼節點的最大效率。
現有技術中，在同一台轉碼伺服器中平衡不同轉碼工作間轉碼速率的方法，其特徵在於觀察轉碼工作輸出影片的速率，當第一個轉碼工作輸出高於第二個轉碼工作，則降低第一個轉碼工作速率，提高第二個轉碼工作速率。然而，此方法僅僅是讓轉碼工作速率達到平衡，並無提高轉碼工作效率的功效，也沒有考慮影片本身的特性無法有效利用轉碼伺服器效能。
本案發明人鑑於上述習用方式所衍生的缺點，乃亟思加以改良創新，並經多年苦心孤詣潛心研究後，終於成功研發完成一種最佳化視訊轉碼的方法。
本發明提供一種最佳化視訊轉碼的方法與裝置，可解決轉碼伺服器過載、效能下降、伺服器無法回應、轉碼時間無法控制、與其它設備(如資料庫、操作介面、NAS網路儲存設備等)無法正常溝通與運作等問題，同時，亦可解決使用過多的台轉碼伺服器造成伺服器運作閒置、浪費資源成本等問題。
本發明提供一種最佳化視訊轉碼的方法與裝置，同時使用轉碼格式與轉碼器的特性，預估加入轉碼任務所需運算資源、轉碼器負載資訊，有效分配轉碼任務到最適合的轉碼器上，讓運算資源達到最有效的使用。
本發明之最佳化視訊轉碼的方法，步驟包含：a.決定轉
碼器效能函式，其中該函式可利用解碼資訊、編碼資訊、濾波資訊，預估與計算出轉碼器負載資訊，決定該函式的方式為將已知轉碼任務中解碼資訊、編碼資訊、濾波資訊視為輸入，與其對應的轉碼器負載資訊視為輸出，計算出轉碼器效能函式係數；步驟b.以該轉碼器效能函式預估加入新的轉碼任務後轉碼器負載資訊，並以該轉碼器負載資訊判斷是否為有效狀態；以及步驟c.正規化(normalize)被判斷為有效狀態的轉碼器負載資訊，依該正規化的轉碼器負載資訊分配轉碼任務。透過本方法可達成最佳化分配轉碼任務的功效。
本發明提供一種最佳化視訊轉碼的方法與裝置，解決視訊轉碼因為編碼標準、影片大小、品質等格式的不同，使用的轉碼伺服器效能亦不同等狀況，產生無法事先估算轉碼任務所需運算資源的問題。本發明先透過已知的轉碼狀態決定轉碼器效能函式，再將新的轉碼任務代入轉碼器效能函式達成事先估算轉碼器負載的功效，進而最佳化視訊轉碼效能。
本發明建立的轉碼器效能函式提供一種轉碼伺服器效能的自動評估方式，可用於評估設備的擴充，解決多餘的擴充成本，伺服器運作閒置、浪費資源成本等問題。
本發明提供預估轉檔時間的方法，可讓使用者控制與管理轉檔時間，解決因轉碼器過載造成轉檔時間延遲的問題。
其中步驟b.以該轉碼器效能函式預估加入新的轉碼任務後轉碼器負載資訊，並以該轉碼器負載資訊判斷是否為有效狀態，可直接判斷加入新的轉碼任務後轉碼器是否能過載狀態，解決轉碼伺服器過
載、效能下降、伺服器無法回應、轉碼時間無法控制、與其它設備無法正常溝通與運作等問題。
其中步驟c.正規化(normalize)被判斷為有效狀態的轉碼器負載資訊，依該正規化的轉碼器負載資訊分配轉碼任務，提供一種在不同轉檔能力、不同轉碼條件的使用狀態下的多台轉碼器間，直接比較轉碼器負載的方法，解決實際上多種轉碼器同時使用時無法評估負載的問題。
本發明提供一種最佳化視訊轉碼的方法與裝置，相較於現有技術而言，本發明能夠同時使用轉碼格式與轉碼器的特性，預估加入轉碼任務所需運算資源、轉碼器負載資訊，有效分配轉碼任務到最適合的轉碼器上，讓運算資源達到最有效的使用。
上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
綜上所述，本案不但在空間型態上確屬創新，並能較習用物品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。
500‧‧‧前端操作頁面模組
501‧‧‧轉碼器效能函式決定模組
502‧‧‧轉碼器負載資訊判斷模組
503‧‧‧轉碼任務分配模組
504‧‧‧轉碼伺服器
S100~S102‧‧‧步驟流程
S1001~S1005‧‧‧步驟流程
S1011~S1015‧‧‧步驟流程
S1021~S1022‧‧‧步驟流程
圖1為本發明之最佳化視訊轉碼的方法之流程示意圖。
圖2為本發明之最佳化視訊轉碼的方法之流程示意圖。
圖3為本發明之最佳化視訊轉碼的方法之流程示意圖。
圖4為本發明之最佳化視訊轉碼的方法之流程示意圖。
圖5為本發明之最佳化視訊轉碼的裝置之實施示意圖。
為利 貴審查委員了解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達到之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。
請參閱圖1，其中本發明最佳化視訊轉碼的方法，其中步驟a.決定轉碼器效能函式，對應圖中步驟S100，將已知轉碼任務中解碼資訊、編碼資訊、濾波資訊視為輸入，與其對應的轉碼器負載資訊視為輸出，計算出轉碼器效能函式係數，其中該轉碼器效能函式之功能在於可將解碼資訊、編碼資訊、濾波資訊與轉碼器負載資訊之間取得關聯性並進行轉換。當已知解碼資訊、編碼資訊、濾波資訊時，將這些資訊代入轉碼器效能函式便可計算出轉碼器負載資訊。為能預估與計算出轉碼器負載資訊，需先決定轉碼器效能函式，決定轉碼器效能函式的方式相當於求出轉碼器效能函式係數，計算方式如步驟a所述。步驟b.以該轉碼器效能函式
預估加入新的轉碼任務後轉碼器負載資訊，並以該轉碼器負載資訊判斷是否為有效狀態，對應圖1中S101，於決定轉碼器效能函式係數後，將新的轉碼任務資訊代入該轉碼器效能函式，可計算出轉碼器負載資訊，並判斷該轉碼器負載資訊為有效狀態或過載狀態。步驟c.正規化(normalize)被判斷為有效狀態的轉碼器負載資訊，依該正規化的轉碼器負載資訊分配轉碼任務，對應圖中S102，達成最佳化視訊轉碼的功效。
步驟a所述轉碼器負載資訊包含運算器(CPU)負載(cpuLd)、輸出入(IO)等待率(ioWa)、硬體中斷要求(IRQ)率(hwInt)、軟體中斷要求(IRQ)率(swInt)、快取記憶體剩餘量(mem)，解碼資訊(dec)包含來源影片解析度(srcRes)、來源影片碼率(srcBitr)、來源影片編碼格式(srcCod)，編碼資訊(enc)包含目的影片解析度(tarRes)、目的影片碼率(tarBitr)、目的影片編碼格式(tarCod)，濾波資訊(filt)包含來源影片解析度(srcRes)、目的影片解析度(tarRes)、濾波格式(filtType)。
步驟a所述轉碼器效能函式trans()，包含轉碼器效能函式係數：d ir 、d ib 、d io 、e ir 、e ib 、e io 、f is 、f it 、f io ，可在解碼資訊、編碼資訊、濾波資訊與轉碼器負載資訊間進行運算，求得所需資訊。可以多變數線性方程表示與計算如下：
其中n 0=-1，k=n i-1+1至k=n i 間使用第i種來源影片編碼格式、目的影片編碼格式或濾波格式，md為來源影片編碼格式總數，me為目的影片編碼格式總數，mf為濾波格式總數，d ir 、d ib 、d io 、e ir 、e ib 、e io 、f is 、f it 、f io 為該轉碼器效能函式之係數，其中該轉碼器效能函式之係數係為實數。
步驟a所述之轉碼器負載資訊，當該轉碼器負載資訊中的輸出入等待率、硬體中斷要求率、軟體中斷要求率小於相對應的門檻值，快取記憶體剩餘量大於相對應的門檻值時，該轉碼器負載資訊視為運算器負載(cpuLd)，該運算器負載(cpuLd)以多變數線性方程表示與計算如下：
步驟a所述之轉碼器效能函式係數(x)，可以矩陣運算或由數值分析的方法(如Gauss-Jordan)解出，其中矩陣型式表示如下：Ax=b 
x=[d 1r d 1b d 1o …e 1r e 1b e 1o …f 1s f 1t f 1o …fn mf s fn mf t fn mf o] T b=[cpuLd 1…cpuLd j …cpuLd J ] T ，其中A係為解碼資訊、編碼資訊、濾波資訊，矩陣中的元素為來源影片解析度(srcRes)、來源影片碼率(srcBitr)、來源影片編碼格
式(srcCod)、目的影片解析度(tarRes)、目的影片碼率(tarBitr)、目的影片編碼格式(tarCod)、濾波格式(filtType)，b為運算器負載(cpuLd)，J為已知的轉碼任務的個數。
請參閱圖2，本發明最佳化視訊轉碼的方法之步驟a.決定轉碼器效能函式之中，更包含步驟a1，對應圖中步驟S1001，記錄執行轉碼時轉碼器負載資訊、轉碼器中複數個解碼資訊、複數個編碼資訊、複數個濾波資訊，其中當輸出入等待率、硬體中斷要求率、軟體中斷要求率有任一個大於相對應的門檻值，或快取記憶體剩餘量小於相對應的門檻值時記錄為過載狀態，否則為有效狀態，步驟a2，對應圖中步驟S1002，比較具相同來源影片編碼格式、目的影片編碼格式、濾波格式但不同影片解析度或影片碼率的轉碼器負載資訊，將過載狀態中最小的運算器負載設定為該來源影片編碼格式、目的影片編碼格式、濾波格式的轉碼器運算器負載上限，步驟a3，對應圖中步驟S1003，累計具相同來源影片編碼格式、目的影片編碼格式、濾波格式但不同影片解析度或影片碼率的轉碼器有效狀態次數，步驟a4，對應圖中步驟S1004，比較累計的轉碼器有效狀態次數與該轉碼器效能函式係數個數，當該累計的轉碼器有效狀態次數等於該轉碼器效能函式係數個數時，計算該轉碼器效能函式係數S1005，反之，回步驟S1001。
請參閱圖3，本發明最佳化視訊轉碼的方法之步驟b.以該轉碼器效能函式預估加入新的轉碼任務後之轉碼器負載資訊，並以該轉碼器負載資訊判斷是否為有效狀態，其中更包含：步驟b1，對應圖中步驟S1011，將新轉碼任務的解碼資訊、編碼資訊、濾波資訊代入該轉碼器效
能函式，求解轉碼器負載資訊，將該轉碼器負載資訊視為運算器負載，並加上當時轉碼器運算器負載，求出預估運算器負載，步驟b2，對應圖中步驟S1012，比較該預估運算器負載與具相同來源影片編碼格式、目的影片編碼格式、濾波格式的轉碼器運算器負載上限，若該預估運算器負載小於該上限S1013，則判定為有效狀態S1014，反之，判定為過載狀態S1015。
步驟S1011中預估運算器負載的計算方法，亦可為將新轉碼任務及轉碼器原轉碼任務的解碼資訊、編碼資訊、濾波資訊，一起代入該轉碼器效能函式求解轉碼器負載資訊，並將該轉碼器負載資訊視為該預估運算器負載。
請參閱圖4，本發明最佳化視訊轉碼的方法之步驟c.正規化(normalize)被判斷為有效狀態的轉碼器負載資訊，依該正規化的轉碼器負載資訊分配轉碼任務，其中更包含：步驟c1，對應圖中步驟S1021，將該判定為有效狀態的預估運算器負載(cpuLdeffective)除以對應的該轉碼器運算器負載上限(cpuLdmax)，求得正規化預估運算器負載(cpuLdnormalized)，計算方法表示如下：cpuLd normalized =cpuLd effective /cpuLd max 步驟c2，對應圖中步驟S1022，比較所有轉碼器的該正規化預估運算器負載，將轉碼任務分配給該正規化預估運算器負載最低的轉碼器。
圖5為本發明最佳化視訊轉碼的裝置之實施方式，前端操作頁面模組500，提供使用者設定與監看轉檔任務、輸入來源檔案與取出目的檔案；轉碼器效能函式決定模組501，執行步驟a所述內容，決定轉碼器效能函式，輸入已知的轉碼任務中的解碼資訊、編碼資訊、濾波
資訊、對應的轉碼器負載資訊，計算並輸出該轉碼器效能函式之係數，其中該轉碼器效能函式可利用解碼資訊、編碼資訊、濾波資訊預估與計算出轉碼器負載資訊；轉碼器負載資訊判斷模組502，執行步驟b所述內容，輸入新的轉碼任務資訊，以該轉碼器效能函式預估加入新的轉碼任務後之一轉碼器負載資訊，再以該轉碼器負載資訊判斷是否為有效狀態，並輸出該轉碼器負載資訊；轉碼任務分配模組503，執行步驟c所述內容，輸入該轉碼器負載資訊，正規化(normalize)被判斷為有效狀態的該轉碼器負載資訊，並依該轉碼器負載資訊分配轉碼任務；以及轉碼伺服器504，接受轉碼任務執行轉碼，達成最佳化視訊轉碼的功效。
綜上所述，本案不僅於技術思想上確屬創新，並具備習用之傳統方法所不及之上述多項功效，已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。
S100~S102‧‧‧步驟流程
Claims (10)
- 一種最佳化視訊轉碼的方法，其步驟如下：a.決定一轉碼器效能函式，將已知的轉碼任務中的解碼資訊、編碼資訊、濾波資訊視為輸入，對應的一轉碼器負載資訊視為輸出，計算出該轉碼器效能函式之係數，其中該轉碼器效能函式可利用解碼資訊、編碼資訊、濾波資訊預估與計算出該轉碼器負載資訊；b.以該轉碼器效能函式預估加入新的轉碼任務後之該轉碼器負載資訊以求出一預估運算器負載，並以該轉碼器負載資訊與該預估運算器負載進行比較以判斷該轉碼器負載資訊是否為有效狀態；以及c.正規化(normalize)被判斷為有效狀態的該轉碼器負載資訊，並依該轉碼器負載資訊分配轉碼任務。
- 如申請專利範圍第1項所述之最佳化視訊轉碼的方法，其中該轉碼器負載資訊包含：運算器(CPU)負載(cpuLd)、輸出入(IO)等待率(ioWa)、硬體中斷要求(IRQ)率(hwInt)、軟體中斷要求(IRQ)率(swInt)、快取記憶體剩餘量(mem)，解碼資訊(dec)包含：來源影片解析度(srcRes)、來源影片碼率(srcBitr)、來源影片編碼格式(srcCod)，編碼資訊(enc)包含：目的影片解析度(tarRes)、目的影片碼率(tarBitr)、目的影片編碼格式(tarCod)，濾波資訊(filt)包含：來源影片解析度(srcRes)、目的影片解析度(tarRes)、濾波格式(filtType)。
- 如申請專利範圍第1項所述之最佳化視訊轉碼的方法，其中該轉碼器效能函式係為多變數線性方程式，表示與計算如下：
- 如申請專利範圍第1項所述之最佳化視訊轉碼的方法，其中當該轉碼器負載資訊中的輸出入等待率、硬體中斷要求率、軟體中斷要求率小於相對應的門檻值，快取記憶體剩餘量大於相對應的門檻值時，該轉碼器負載資訊視為運算器負載(cpuLd)，該運算器負載(cpuLd)以多變數線性方程式，表示與計算如下：
- 如申請專利範圍第1項所述之最佳化視訊轉碼的方法，其中該轉碼器效能函式之係數，係由矩陣運算或由數值分析解出，矩陣型式表示如下：Ax=b
- 如申請專利範圍第1項所述之最佳化視訊轉碼的方法，其中步驟a更包含：a1.記錄執行轉碼時該轉碼器負載資訊、解碼資訊、編碼資訊、濾波資訊，其中當輸出入等待率、硬體中斷要求率、軟體中斷要求率有任一個大於相對應的門檻值，或快取記憶體剩餘量小於相對應的門檻值時，記錄為過載狀態，否則為有效狀態；a2.比較具相同來源影片編碼格式、目的影片編碼格式、濾波格式但不同影片解析度或影片碼率的該轉碼器負載資訊，將過載狀態中最小的運算器負載設定為該來源影片編碼格式、目的影片編碼格式、濾波格式的轉碼器運算器負載上限； a3.累計具相同來源影片編碼格式、目的影片編碼格式、濾波格式但不同影片解析度或影片碼率的轉碼器有效狀態次數；以及a4.當該累計的轉碼器有效狀態次數等於該轉碼器效能函式之係數個數時，計算該轉碼器效能函式係數，反之，回步驟a1。
- 如申請專利範圍第1項所述之最佳化視訊轉碼的方法，其中步驟b更包含：b1.將新的轉碼任務的解碼資訊、編碼資訊、濾波資訊代入該轉碼器效能函式求解轉碼器負載資訊，將該轉碼器負載資訊視為運算器負載並加上當時轉碼器運算器負載，求出該預估運算器負載；以及b2.比較該預估運算器負載與具相同來源影片編碼格式、目的影片編碼格式、濾波格式的轉碼器運算器負載上限，若該預估運算器負載小於該上限，則判定為有效狀態，反之，為過載狀態。
- 如申請專利範圍第7項所述之最佳化視訊轉碼的方法，該預估運算器負載的計算方法，另為將新的轉碼任務及轉碼器的原轉碼任務的解碼資訊、編碼資訊、濾波資訊，一起代入該轉碼器效能函式求解轉碼器負載資訊，並將該轉碼器負載資訊視為該預估運算器負載。
- 如申請專利範圍第1項所述之最佳化視訊轉碼的方法，其中步驟c更包含：c1.將該判定為有效狀態的該預估運算器負載(cpuLdeffective)除以對應的該轉碼器運算器負載上限(cpuLdmax)，求得該正規化預估運算器負載(cpuLdnormalized)，表示如下：cpuLd normalized =cpuLd effective /cpuLd max ；以及 c2.比較所有轉碼器的該正規化預估運算器負載，將轉碼任務分配給該正規化預估運算器負載最低的轉碼器。
- 一種最佳化視訊轉碼的裝置，包含：一轉碼器效能函式決定單元，決定一轉碼器效能函式，自一轉碼器取得的已知的轉碼任務中的解碼資訊、編碼資訊、濾波資訊、對應的轉碼器負載資訊，計算並輸出該轉碼器效能函式之係數，其中該轉碼器效能函式可利用解碼資訊、編碼資訊、濾波資訊預估與計算出轉碼器負載資訊；一轉碼器負載資訊判斷單元，輸入一新的轉碼任務資訊，以該轉碼器效能函式預估加入新的轉碼任務後之該轉碼器負載資訊以求出一預估運算器負載，再以該轉碼器負載資訊與該預估運算器負載進行比較以判斷該轉碼器負載資訊是否為有效狀態，並輸出該轉碼器負載資訊；以及一轉碼任務分配單元，輸入該轉碼器負載資訊，正規化(normalize)被判斷為有效狀態的該轉碼器負載資訊，並依該轉碼器負載資訊分配轉碼任務。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW105134747A TWI610559B (zh) | 2016-10-27 | 2016-10-27 | 最佳化視訊轉碼的方法與裝置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW105134747A TWI610559B (zh) | 2016-10-27 | 2016-10-27 | 最佳化視訊轉碼的方法與裝置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI610559B true TWI610559B (zh) | 2018-01-01 |
| TW201817234A TW201817234A (zh) | 2018-05-01 |
Family
ID=61728344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW105134747A TWI610559B (zh) | 2016-10-27 | 2016-10-27 | 最佳化視訊轉碼的方法與裝置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI610559B (zh) |
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2016
- 2016-10-27 TW TW105134747A patent/TWI610559B/zh active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201817234A (zh) | 2018-05-01 |
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