[發明專利]一種基于體驗質量預測的移動視頻碼率調整方法

有效

• 申請號: 201210338422.0
• 申請日: 2012-09-13
• 公開（公告）號: CN102802089A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 于新;陳惠芳;謝磊;趙問道
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04N21/647
• 分類號: H04N21/647;H04N21/6437
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明涉及移動通信技術領域，尤其涉及一種基于體驗質量預測的移動視頻碼率調整方法。

背景技術

隨著移動通信技術、壓縮技術、視頻編解碼技術的不斷發展，移動視頻業務得到了飛速的發展和應用。移動視頻流的實時傳輸對網絡帶寬的要求很高，且由于視頻數據量較大的特點，需要在發送端先進行適當的壓縮編碼，在接收端再利用相關信息恢復視頻數據，在整個壓縮、處理、傳輸、恢復的過程中會產生不同程度的失真。

為了提高視頻的傳輸質量，現有技術通常在視頻服務器端進行自適應碼率控制，根據網絡的可用資源實時調整發送碼率，例如當用戶的可用帶寬過低時，就選擇低碼率的視頻進行傳輸，從而避免丟包的產生；當用戶的可用帶寬升高時，就選擇高碼率的視頻進行傳輸，從而提高視頻的清晰度以及帶寬利用率。

視頻源服務器通過實時傳輸協議（Real-time?Transport?Protocol，RTP）來傳輸視頻數據包的同時，每隔一段時間會發送實時傳輸控制協議（Real-time?Transport?Control?Protocol，RTCP）的發送方報告（Sender?Report，SR），用來統計數據包的發送情況，而移動終端也會定期發送接收方報告（Receiver?Report，RR），用來提供關于當前網絡狀況和數據接收質量的反饋，包括網絡的丟包率、延時抖動、最大接收包序號和最大發送包序號等信息。視頻服務器正是基于這種反饋機制，統計出最能反映網絡質量的參數，從而實時調整視頻的編碼速率。然而現有的碼率控制技術通常只考慮網絡底層的客觀參數對視頻質量的影響，而忽視了移動用戶在觀看視頻時的主觀感受。

衡量用戶主觀感受的指標為QoE（Quality?of?Experience，體驗質量），由國際電信聯盟標準化組織定義為“由終端用戶所感知的一種應用或業務的總體可接受程度”，它不僅包含網絡的傳輸質量，也考慮了終端的性能以及用戶的期望。在碼率調整技術中，目前的研究熱點集中在如何結合用戶的QoE值進行更為有效的碼率控制，從而最大化用戶的體驗質量。用戶的體驗質量受到不同層面的參數的影響，比如網絡層的傳輸參數、應用層的編解碼參數、移動終端的性能以及視頻本身的內容特征等，用戶體驗的評估方法就是根據這些客觀參數建立QoE預測模型，從而實時監測用戶觀看視頻時的QoE。現有QoE評估技術通常在移動終端側進行用戶體驗的預測，然后將預測結果反饋給網絡。然而這種方法不僅增加了網絡的負擔，而且對終端的處理性能要求較高，同時讓每個智能手機定制QoE預測模塊是有難度的。

綜上，如何有效預測用戶的QoE值并根據預測結果進行視頻碼率的調整，目前尚未出現很好的解決方案。

發明內容

??????本發明的目的是為了克服現有解決方案的不足，提供一種基于體驗質量預測的移動視頻碼率調整方法。本發明所述的方法通過QoE預測模型周期性地計算用戶體驗值，當用戶的體驗質量下降到可接受閾值以下時，及時調整視頻的編碼速率從而改善用戶的QoE，其中所述QoE預測模型位于視頻服務器端。

??????為實現上述目的，本發明中視頻服務器端包含以下功能單元：

丟包率統計單元，用于接收移動終端發送的RTCP接收方報告，計算每個碼率調整周期內網絡的端到端丟包率，輸出到QoE預測單元，同時根據計算出的丟包率以及預設的丟包率閾值判斷網絡的擁塞狀態，輸出到碼率調整單元；

QoE預測單元：用于根據輸入的跨層參數實時監測用戶的體驗質量，并將計算的MOS值（Mean?Opinion?Score，平均意見分）輸出到碼率調整單元；

碼率調整單元：用于根據輸入的MOS值和網絡擁塞指示做出相應的碼率調整策略，并將下一周期的碼率等級輸出到編碼器單元；

編碼器單元：用于根據輸入的碼率等級對源視頻進行編碼，輸出相應碼率的視頻流數據。

本發明的具體步驟為：

步驟1：在發送端將視頻編碼速率從小到大分為四個等級，分別是低等、中等、高等和優秀，用一個集合level={0,1,2,3}表示，其中level=0表示碼率等級為低等，level=1表示碼率等級為中等，level=2表示碼率等級為高等，level=3表示碼率等級為優秀。

步驟2：當移動終端用戶請求視頻業務時，將視頻的初始碼率等級設為中等，以獲得比較快的接入速率。