[發(fā)明專利]一種基于編碼器和緩存的兩級碼率控制方法

無效

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• 申請日: 2010-05-17
• 公開（公告）號: CN101867802A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發(fā)明（設計）人: 申景雙;張重陽
• 申請（專利權(quán)）人: 上海海維工業(yè)控制有限公司
• 主分類號: H04N7/24
• 分類號: H04N7/24;H04N7/26;H04W28/04
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本發(fā)明涉及一種在無線蜂窩視頻監(jiān)控領域中基于編碼器和緩存的兩級碼率控制方法。

背景技術

基于CDMA2000/GPRS等的移動數(shù)字視音頻監(jiān)控系統(tǒng)(以下稱移動監(jiān)視系統(tǒng))中，通過利用CDMA、GPRS等的數(shù)據(jù)服務網(wǎng)絡傳輸實時多媒體數(shù)據(jù)，使視音頻監(jiān)控系統(tǒng)不再受到地域范圍的限制，可在蜂窩網(wǎng)絡覆蓋地區(qū)內(nèi)的任意地點設置視音頻監(jiān)控點，在控制中心或其他地方實時觀看監(jiān)控點的視音頻信息。

在該類移動監(jiān)視系統(tǒng)中，通過大量的實踐實驗和對丟包特性的統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)引起丟包的主要原因是蜂窩無線信道和有線Internet網(wǎng)絡的混合信道傳輸帶寬的波動造成的。傳統(tǒng)的無線/有線通信系統(tǒng)中，給每個連接分配的信道帶寬是固定的，然而，在實際的蜂窩移動通信過程中，無線信道帶寬由于這樣幾個原因會發(fā)生變化：

1、當移動終端在不同的小區(qū)間移動時，可用帶寬可能會發(fā)生劇烈變化(如CDMA2000-1X的有效帶寬范圍為每秒20Kbps到100Kbps)；2、當移動過程中進行切換時，基站可能沒有足夠的可用無線資源滿足新加入的移動終端的需求；3、無線信道的傳輸能力可能由于多徑干擾、信道間干擾和噪音等因素的影響而降低；4、無線信道的容量受基站與移動主機之間的距離影響；5、無線信道的容量受小區(qū)內(nèi)活躍用戶數(shù)量的影響。

由于移動網(wǎng)絡帶寬時變的特性，在發(fā)送端采用恒定的數(shù)據(jù)發(fā)送速率將是不適宜的，可能發(fā)生的情況是在數(shù)據(jù)傳送過程中產(chǎn)生網(wǎng)絡擁塞，導致數(shù)據(jù)包丟失，造成接收端視頻播放停頓或錯誤。

發(fā)明內(nèi)容

通過信道感知和擁塞控制，發(fā)送端的發(fā)送碼率得以確定并實時調(diào)整以適應網(wǎng)絡帶寬的波動。碼率控制是視頻編碼中的一個重要問題，是指如何控制編碼參數(shù)以使產(chǎn)生的比特流符合應用需求，并達到高的編碼質(zhì)量。碼率控制的過程可以分為兩個部分：比特分配和為了達到分配的比特進行編碼參數(shù)計算，一般指量化級的計算。至于量化級的確定主要取決于所使用的碼率控制模型。可以先為每一幀確定一個量化級，然后對于幀內(nèi)每個宏塊的量化系數(shù)，或者保持恒定，或者采用某種方法自適應地改變。也可以直接根據(jù)每個宏塊的特性進行量化級的計算。除了量化級外，調(diào)節(jié)幀率、幀類型或空間分辨率等都可以用來控制輸出碼率。

本發(fā)明的目的是提供一種在無線蜂窩視頻監(jiān)控領域中控制碼率的方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是提供了一種基于編碼器和緩存的兩級碼率控制方法，其特征在于，步驟為：

步驟1、由主控單元為RTP視頻流提供一級緩存，通過對收到的RTCP反饋信息的統(tǒng)計分析，主控單元在遇到超過門限的包丟失率情況下進行RTP緩存清理，重新計算并設定編碼器的編碼碼率；

步驟2、由編碼器依據(jù)步驟1得到的編碼碼率為目標碼率進行碼率控制。

本發(fā)明的優(yōu)點是提供了一種用于無線蜂窩視頻監(jiān)控中的碼率控制方法，該方法能夠有效、快速地將碼流的發(fā)送速率控制在給定的網(wǎng)絡帶寬上來。

具體實施方式

以下結(jié)合實施例來具體說明本發(fā)明。

實施例

本發(fā)明提供了一種基于編碼器和緩存的兩級碼率控制方法，步驟為：

步驟1、由主控單元為RTP視頻流提供一級緩存，通過對收到的RTCP反饋信息的統(tǒng)計分析，主控單元(CPU)在遇到超過門限的包丟失率情況下進行RTP緩存清理，重新計算并設定編碼器的編碼碼率。

RTP緩存清理的具體步驟為：在基于時域預測的GOP編碼結(jié)構(gòu)中，前一幀圖像的丟失將造成同一GOP中后續(xù)圖像因參考幀的丟失而出現(xiàn)失真，嚴重情況下將導致視頻質(zhì)量的急劇惡化。這些因丟包而受到污染的幀，對視頻的解碼重構(gòu)意義不大。基于此，這些受污染的無效幀可以在發(fā)送端進行清除以提高帶寬的利用率。為此，當CPU通過RTCP反饋檢測到一個幀丟失時，將會分析找到緩存中是否有未發(fā)送的受污染幀，并把這些無效幀從緩存中移出，不再發(fā)送。根據(jù)清理后的緩存充盈程度，CPU重新計算、設定編碼器的編碼碼率，通知編碼器(DSP)依此碼率作為目標碼率進行碼率控制。

步驟2、由編碼器依據(jù)步驟1得到的編碼碼率為目標碼率進行碼率控制。

編碼器碼控：編碼器采用三種方式進行碼率控制。

1.幀級量化參數(shù)調(diào)整：采用JVT提案中的G012碼率控制方案，根據(jù)緩沖區(qū)的充盈度和目標碼率進行幀級比特分配，并根據(jù)預測的MAD(均方誤差)值利用二項式碼率模型進行量化級的計算，再用這個量化級進行率失真優(yōu)化宏塊模式判別。