[發明專利]一種兼顧吞吐量和視頻緩沖的碼率自適應調整裝置和方法

有效

• 申請號: 201810133231.8
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108271048B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 金躍輝;楊談;邵熠;崔毅東;陳莉萍
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04N21/239
• 分類號: H04N21/239;H04N21/2662;H04N21/433;H04N21/643;H04N21/647;H04N21/845
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 夏憲富

一種兼顧吞吐量和視頻緩沖的碼率自適應調整裝置和方法，該裝置的碼率自適應模塊輸出待請求媒體分段的傳輸碼率信息時，兼顧其他模塊中的吞吐量和視頻緩沖信息：先利用Holt?Winters法對歷史吞吐量進行平滑處理，估算待請求媒體分段的吞吐量；再依據緩沖管理模塊中的當前視頻緩沖長度，計算緩沖權重參數，對估算吞吐量進行加權調整，得到最佳傳輸碼率；最后碼率自適應模塊依據最佳傳輸碼率從可選碼率列表中選擇輸出待請求媒體分段的傳輸碼率。本發明解決了現有技術的缺陷，同時在各方面保持相對優秀的播放體驗。裝置結構簡單，構思巧妙，操作步驟簡易便捷，運算容易實現，具有很好的推廣應用前景。

技術領域

本發明涉及一種HTTP自適應傳輸中的新技術，確切地說，涉及一種兼顧吞吐量和視頻緩沖的碼率自適應調整裝置和方法，屬于流媒體自適應傳輸中的碼率自適應調整裝置及其調整方法的技術領域。

背景技術

流媒體是一種采用流式傳輸技術在網絡上連續實時播放的媒體格式(如音頻、視頻或多媒體文件)，流式傳輸技術與傳統傳輸技術的最大不同，在于其不要求在播放前必須完整下載整個媒體文件，而是只需要下載起始部分內容即可進行解析輸出；同時，在計算機中緩沖數據包，以使媒體數據正確、流暢地輸出。對于用戶來說，只需要等待幾秒至幾十秒的延時，即可享受邊下載、邊播放的效果。流式傳輸技術目前已經廣泛應用于互聯網的音視頻數據傳輸中。

超文本傳輸協議HTTP(Hyper Text Transfer Protocol)是一個客戶端和服務器端請求和應答的標準。客戶端利用瀏覽器、網絡爬蟲或其它工具，發起一個到服務器上指定端口(默認80端口)的HTTP請求，服務器做出相應處理答復。

HTTP自適應傳輸(HTTP Adaptive Streaming)技術是一種為了提供給用戶最適合實時環境的最佳視頻播放體驗，根據網絡帶寬和客戶端CPU計算能力等硬件因素來調整視頻傳輸碼率的技術。作為目前主流的流式傳輸技術，HTTP自適應傳輸廣泛應用于直播和點播場景，采用HTTP協議完成媒體內容的下載分發。但是，這些媒體內容都被切割成為一系列的媒體分段進行傳輸。每個媒體分段的時間長度相同，通常為2～10s。在視頻編碼層，這種傳輸方式意味著每個分段都是由多個完整的視頻畫面組成，即每個分段都有一個關鍵I幀，以此保證每個分段都與過去及將來的媒體分段無關聯。媒體分段存儲于HTTP服務器，客戶端以線性方式向服務器請求媒體分段，并以傳統的HTTP方式下載媒體分段。當媒體分段下載至客戶端時，客戶端再按照順序播放這個系列媒體分段，因為這些媒體分段按照約定規則進行編碼，各個媒體分段之間沒有內容的重疊或不連續，對于用戶來說，則看到了一個無縫平滑的播放效果。

HTTP自適應傳輸的最大特點是支持碼率自適應。在視頻點播過程中，客戶端根據碼率自適應算法，周期性地評估當前網絡可用帶寬及其自身性能，選擇最適宜的傳輸碼率下載媒體分段。例如，一份碼率為10Mbps的電影視頻文件，可以通過轉碼分別生成碼率為3Mbps、5Mbps、7Mbps和10Mbps共4種碼率大小不同的副本。這4個視頻文件的視頻內容完全一致，并都切分成時長為3s的媒體分段。假設在某個時刻以前，客戶端一直向服務器請求碼率為5Mbps的媒體分段，如果該時刻的客戶端下行帶寬突然降低，則客戶端可做出碼率自適應調整，請求碼率大小為3Mbps的媒體分段，從而保證視頻能夠流暢播放，減少出現視頻卡頓或長時間緩沖等異常情況，提供更好的視頻觀看體驗。