[發(fā)明專利]一種優(yōu)化顯示效果的視頻傳輸裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810595843.9
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108810468B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張?zhí)m勇;劉雷;劉勝;吳迪
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: H04N7/18
• 分類號: H04N7/18;H04N21/24;H04N21/2662;H04N21/433
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種優(yōu)化顯示效果的視頻傳輸方法，其特征在于：包括n個具有獨立IP地址且采集視頻信息的網(wǎng)絡(luò)攝像頭、在現(xiàn)場存儲視頻的交換機、實現(xiàn)局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)間互聯(lián)的路由器、攝像機、負(fù)責(zé)視頻畫面呈現(xiàn)的顯示器、硬盤和運行相關(guān)算法同時作為服務(wù)器的PC，調(diào)用網(wǎng)絡(luò)攝像頭圖像時訪問其IP地址，視頻信息由網(wǎng)絡(luò)攝像頭采集到視頻圖像后經(jīng)過交換機，分別傳輸?shù)戒浵駲C與路由器處，錄像機分別與硬盤和顯示器連接，視頻信息經(jīng)路由器進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)傳入PC，在PC處進(jìn)行實時的基于視頻質(zhì)量的傳輸優(yōu)化算法對圖像信息傳輸進(jìn)行優(yōu)化，并將優(yōu)化后的圖像進(jìn)行顯示，n大于等于2，步驟如下：

步驟一：篩選出視頻段，其執(zhí)行如下子步驟：

(1)客戶端緩存接收容量篩選

設(shè)最大容量設(shè)為Buff_max，實時緩存使用量為Buff(t)，將緩存容量劃分為三個區(qū)間；當(dāng)Buff(t)位于區(qū)間時，表明這時的緩沖區(qū)的容量充足，不足為算法考慮因素；當(dāng)Buff(t)位于區(qū)間時，表明緩沖區(qū)容量有一定的剩余且緩沖區(qū)有充足的影片，這種情況既可以使用戶順暢觀看相關(guān)的視頻，也能保留一定空間進(jìn)行視后續(xù)視頻的接收；當(dāng)位Buff(t)于區(qū)間時，表明這時的緩沖區(qū)容量即將耗盡，需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬與緩存變化率對視頻傳輸?shù)拇a率進(jìn)行調(diào)整；

(2)緩存變化率ρ篩選

ρ即單位時間內(nèi)的變化情況，且有ρ＝Buff(t₁)-Buff(t₂)

其中：t₁＞t₂，buff(t₁)、buff(t₂)為t₁、t₂時刻的緩存使用量，當(dāng)ρ＞0時，使用量增加；當(dāng)ρ＝0時，使用量保持穩(wěn)定；當(dāng)ρ＜0時，表示使用量正在下降；

(3)網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬篩選

設(shè)單個媒體段數(shù)據(jù)量為c，單位為bit，接受時間為t，單位為s，從而設(shè)帶寬B，單位為bps：另設(shè)b_r、b_r+1分別為當(dāng)前視頻段的編碼碼率與該視頻段對應(yīng)的下一個編碼碼率，當(dāng)B＞b_r時，即表示當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)帶寬資源充足，設(shè)μ表示網(wǎng)絡(luò)帶寬充足程度，則當(dāng)μ＞1時，此時網(wǎng)絡(luò)帶寬資源非常充足，可以向比當(dāng)前碼率更高的碼率切換；當(dāng)μ＜1時，表明這時網(wǎng)絡(luò)帶寬盡管充足，但是卻不支持向更高碼率的轉(zhuǎn)換；

步驟二：將經(jīng)過篩選出的需要轉(zhuǎn)換碼率的視頻段，包括三種情況，用于判斷碼率轉(zhuǎn)換的高低方向：

給出服務(wù)器端視頻質(zhì)量分為q₁、q₂…q_n等n個級別，q₁代表視頻質(zhì)量最差，q_n代表最好，同時在每一級將視頻分為b_i1、b_i2…b_ir等r個碼率，當(dāng)前的視頻段的質(zhì)量等級為q_c，編碼碼率為b_c，需要轉(zhuǎn)換到的目標(biāo)質(zhì)量等級為q_o，編碼碼率為b_o；

第一種情況：當(dāng)q_c＝q_o時，目標(biāo)視頻的等級與原來的視頻等級相同，因此直接把當(dāng)前碼率進(jìn)行轉(zhuǎn)換；

第二種情況：當(dāng)q_cq_o時，表明當(dāng)前視頻編碼碼率b_c低于目標(biāo)視頻段編碼碼率b_o，即需要完成低碼率向高碼率的轉(zhuǎn)換，若當(dāng)前碼率為視頻等級q_c的最大碼率則需要將碼率轉(zhuǎn)換為更高一級的視頻質(zhì)量等級q_c+1中最低的編碼碼率上；若當(dāng)前的碼率不是視頻等級的最大碼率，就將當(dāng)前的編碼碼率b_c直接切換到視頻級別q_c最高碼率上；

第三種情況：當(dāng)q_cq_o時，表明當(dāng)前視頻編碼碼率b_c高于目標(biāo)視頻段編碼碼率b_o，即需要完成高碼率向低碼率的轉(zhuǎn)換，若當(dāng)前的碼率b_c為當(dāng)前視頻等級的最小碼率，則需要將碼率b_c轉(zhuǎn)換為更低一級的視頻的質(zhì)量等級q_c-1中最低的編碼碼率上，若當(dāng)前的碼率不是視頻等級的最低碼率，就將目前的編碼碼率直接切換到視頻級別q_c最低的碼率上；

步驟三：計算出需要轉(zhuǎn)換至的目標(biāo)碼率

當(dāng)前編碼碼率為b_c，預(yù)計網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬為B，與帶寬B相匹配的目標(biāo)碼率為b_o，則b_o≤B≤b_o-1,其中BitrateSet[i]為人為設(shè)定的帶寬；

判斷網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬，將與視頻傳輸碼率進(jìn)行比較時：

(1)當(dāng)B＜b_min時，則直接將目標(biāo)碼率定為最低碼率進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即b_o＝b_min；

(2)當(dāng)B＞b_max時，則直接將目標(biāo)碼率定為最高碼率進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即b_o＝b_max；

(3)除(1)、(2)的情況外，目標(biāo)碼率定采用人為設(shè)置，即b_o＝BitrateSet[i]；

步驟四：碼率切換

在進(jìn)行編碼碼率切換時，先判斷b_o和b_c是否處于一個級別，若是則直接切換，即b_c＝b_o，若不是進(jìn)行下一步判斷：當(dāng)b_o低于b_c時，將b_o切換到b_c所在視頻等級的最小碼率上；當(dāng)b_o高于b_c時，將b_o切換到b_c所在視頻等級的最大碼率上。