[发明专利]基于MPEG-4的流媒体服务器端配置缓冲区的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于MPEG-4的流媒体服务器端配置缓冲区的方法及系统。

背景技术

服务器端缓冲技术是一种应用级视频质量控制技术，其想是在服务器端划分一块内存作为缓冲区，通过缓冲一定数据量来平滑网络抖动。如图1所示，filling_rate(t)表示t刻已经编码的视频流填入缓冲区的速度，如果要求编码视流无损失地填入缓冲区，这时，filling_rate(t)实际上等于当视频编码码率。Outing_rate(t)表示t时刻视频流流出缓冲的速度，因为视频流流出后随即将通过网络发送出去，所以Outing_rate(t)实际上等于当前网络发送速率。Buffer(t)表示t时刻缓冲区已经缓存视频流的总大小。

由于当前IP网络的尽最大能力的设计思想和底层硬件的局限性还不能够提供充分可靠的服务质量保证(QoS)，因此在C/S模式传输时要引入服务器端缓冲技术来弥补当前网络传输的缺陷。MPEG-4的视频编码流码率波动极大，它比一般的C/S模式传输更需要引入缓冲区来吸收这种码率波动。服务器端缓冲区对于基于MPEG-4的流媒体系统是非常重要的。

近年来，人们对于流媒体服务器端缓冲区管理方法提出了一些方法和设想，它们采用了不同的思路和技术方案。归纳总结，图2所示是一种典型的MPEG-4视频流网络传输架构。在发送端，由自适应的MPEG-4编码器对原始视频流进行编码、打包后传递给RTP/UDP/IP模块，通过网络传输到接收端。这些成功接收的包以发送端相反的顺序通过RTP/UDP/IP模块，由MPEG-4解码器进行解码。同时接收端根据数据包到达的情况计算出网络传输状况。通过实时传输控制协议(RTCP)反馈给发送端。发送端根据这些反馈信息调整编码参数。

在图2所示的典型的视频流传输框架中，现有的服务器缓冲算法主要有两种途径。1、编码前调整编码帧率。2、编码后丢帧控制。

当缓冲区占有率超过50％时，就假定它已经开始出现溢出的苗头，从而开始隔帧编码。这种假定在带宽资源很窄的网络中或在无线视频传输中尤为合理的，在这些情形下，缓冲区的数据还不一定马上就会被调度出去，而编码后的MPEG-4视频数据却要不断地进入缓冲区，如果此时不控制进入缓冲区的MPEG-4速率，缓冲区就会有溢出的危险。一旦缓冲区剩余容量达到一顶的警戒时，现有的算法都是采用抛弃一些非重要的桢来减缓缓冲区的压力。现有技术解决了缓冲区溢出的危险，但是却影响了流媒体的质量，使得解码出来的图像视频存在一定的失真。

发明内容

本文提出的服务器端缓冲区动态配置算法充分考虑了MPEG-4视频编码流的特点，在尽量保证不丢帧的前提下，通过动态配置缓冲区的容量和调整帧的编码率来很好地预防缓冲区溢出和提高有效解码率，进一步提高了视频质量。本算法非常适合系统资源足够、带宽窄或强实时性的视频流式传输。

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于MPEG-4的流媒体服务器端配置缓冲区的方法，所述方法包括：

计算当前缓冲区中已经缓存视频流的缓存占有率；

判断所述缓存占有率是大于预设的第一阈值占有率且小于第二阈值占有率，所述第二阈值占有率大于第一阈值占有率；

如果所述缓存占有率小于第一阈值，则调整现有缓冲区的大小；

如果所述缓存占有率超过第一阈值且小于第二阈值占有率，则通过控制帧率来调整MPEG-4视频编码码率；

如果所述缓存占有率超过第二阈值占有率，则通过动态丢帧算法释放帧。

所述调整现有缓冲区的大小计算式为：缓冲区占有率*缓冲区大小*(1+(1-缓冲区占有率)*0.1)。

所述通过控制帧率来调整MPEG-4视频编码码率包括：

当缓存占有率大于第一阈值占有率且小于第三阈值占有率时，对MPEG-4视频编码进行隔帧编码；

当缓存占有率大于第三阈值占有率且小于第二阈值占有率时，对MPEG-4视频编码进行隔三帧编码。

所述通过动态丢帧算法释放帧包括：

判断缓冲区的空闲区是否大于帧长，如果缓冲区的空闲区小于帧长，则先将缓冲区重要性低的帧释放。

所述通过动态丢帧算法释放帧还包括：

如果缓冲区中释放帧后满足不了缓冲区的空闲区大于帧长，则将即将要进入的帧丢弃。

所述第一阈值占有率在百分之五十以上。

相应的，本发明实施例还公开了一种基于MPEG-4的流媒体服务器端配置缓冲区的系统，包括：