[发明专利]用于适配视频信号的目标速率的设备和方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及支持视频的系统、设备、软件和方法，更具体地，涉及用于对频信号的目标速率进行适配的机制和技术。

背景技术

随着互联网和有关技术的发展，并且由于通信网络带宽容量的持续增长，通过互联网对视频信息的传输变得愈加普遍和可靠。过去，由于以下原因，通过互联网传输的视频信号的质量不高。在会话视频电话服务中，视频编码器通常应用预定的速率控制功能，该速率控制功能尝试将平均源比特率常数保持为与给定目标比特率尽可能接近。

在诸如基于IP的视频电话(VToIP)等分组交换网络中，视频分组的传输延迟将出于多种原因而变化。原因之一在于传输链路上变化的负载，这可能引起传输延迟的低频波动，甚至引起突发拥塞峰(例如图1所示)。图1示出了40和50秒之间的拥塞峰的示例。当发射机/接收机不具有目标速率适配并且缓冲器大小为无限大时，出现如图1所示的视频传输延迟。无限大的缓冲器大小意味着分组永远不会因缓冲器溢出而丢失。拥塞峰可能因互联网业务的突然增加而发生，并可能持续长达数秒。在图1中，拥塞从10秒持续至50秒。传统地，拥塞峰可能引起视频数据传输减慢，这将导致在接收机侧，所感知的图像的质量下降，如延迟变化、分组丢失、或所显示的图像卡住和跳跃。因此，过去，不大可能使用互联网而不使用专用传输网络来接收持续特定时间(例如，对于视频会议或视频电话会话可能必要的几分钟)的良好质量的视频信号。

经解码的视频的完整性通常因丢失而受到破坏，这是由于众所周知，视频压缩基于运动补偿，而运动补偿使用先前解码的帧作为未来帧的参考。这些干扰持续多长时间将取决于所使用的帧内刷新(IR)过程(即，不采用运动补偿对帧或帧的部分进行编码)。由于通过无线网络传输视频数据因信道丢失而可能是不可靠的，因此需要IR过程。因信道丢失导致的差错可能不利地影响向用户呈现的视频的质量。特别地，信道差错不仅能够降低当前帧的质量，还降低使用运动估计和补偿技术、根据当前帧产生的后续帧间编码帧的质量。为了限制信道引起的差错从一个帧到另一帧的传播，视频编码器典型地应用IR过程。例如，运动图像专家组(MPEG)或国际电信联盟(ITU)描述了IR过程。

为了解决这些问题，提出了若干现有技术。某些现有技术依赖于接纳控制方法，典型地，当检测到负载量大的通信网络(或节点之间负载量大的链路)时，接纳控制方法阻塞新的会话。这些技术中的某些使用基于从视频接收器到发送器的反馈的视频目标速率适配。

然而，与现有视频目标速率适配方法相关联的一个问题在于，它们通常基于某些平均合计最大容量，而平均合计最大容量可能对由可变速率流的统计复用引起的瞬时(短时间)拥塞不敏感。如果尽力而为业务正在争用相同资源，则瞬时拥塞是相关的并且应当予以解决。还存在更高级的基于测量的动态接纳控制方法，但这些方法通常基于逐链路级而不是端到端级。逐链路级指的是例如多基站和移动电话的系统。两个移动电话经由多条链路彼此连接，每条链路将基站连接至移动电话或者将基站连接至另一基站或连接至另一网络节点(如无线网络控制器、网关或路由器)。两个移动电话之间的链路的数量取决于电话之间的地理距离以及移动电话是否位于相同无线接入网络中。因此，在该特定示例中，两个移动电话之间可能存在多于两条链路，并且控制方法测量每条链路的各种参数。与逐链路级不同，端到端级监控在两个移动电话处接收的信号而不监控在各个网络节点之间的链路处接收的信号。

基于反馈的目标速率适配方法一般使用端到端级监控。然而，现有方法基于宽松的反馈机制，而宽松的反馈机制通常无法应对突发拥塞峰。现有方法的另一问题是：在拥塞期结束后，目标速率回到其原始水平的恢复较差。例如，传统方法基于分组丢失测量来适配目标速率。该方法的第一个问题在于：其花费较长时间在发射机处从接收机接收分组丢失率(PLR)的可靠测量。当认为PLR高时，降低编码器的目标速率，但该过程发生得太晚，拥塞峰甚至可能已经结束。与该方法相关联的另一问题在于：当PLR＝0时，难以获知将目标速率提高多少而不引起分组丢失和恶化所发送的视频的质量，由于(i)等于0的所测量的PLR和(ii)降低的目标速率的组合不一定意味着拥塞结束。为了避免该问题，现有方法中的目标速率恢复得非常慢，或者其甚至可以永久保持下降，这将导致视频编码器使用低目标速率，因此甚至在瞬时拥塞峰之后也不必要地使所发送的视频的感知质量下降。

因此，以下示例实施例的目的是解决以上讨论的现有方法和技术的问题中的一个或多个。

发明内容