[发明专利]从第一编码视频流切换到第二编码视频流的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及视频的流送，并且特别地，涉及一种从源编码视频流切换到目的编码视频流的方法，并且还涉及一种相关联的设备和系统。

背景技术

发明人知道，适合于在具有多个内容通道的服务器/客户端网络环境中进行实时视频广播的当前应用需要客户端在通道和比特率之间无缝地且快速地切换的能力，其中，每个内容通道均具有潜在的多个比特率。使用数字编码的视频流的出现在提供这些质量方面产生了固有的问题。现有的切换解决方案迎合如以下所定义的高比特率条件：其中，每个客户端可用的传输通道平均比特率高于正传输的流的传输通道平均比特率。这些解决方案不能以低比特率提供有保障的快速切换而无需中断客户端处的视频流动。

发明人知道，压缩的视频流通常由被划分成画面组(GOP)的连续帧的序列组成。GOP包括与其它的在前帧无关的I帧，随后是一个或多个根据同一组内的周围帧预测的P帧或B帧。为了相同的视觉质量，I帧通常需要超过P帧或B帧所需的比特数三倍的比特数。统计上不相似的流之间的切换(诸如当“通道跳跃”时)或第一次进入流必须发生于I帧上。P帧切换要求在解码器或客户端处的匹配的预测参考。预测参考是在内部存储于编码器的帧并且被要求是对解码器的输出的确切表示。如果切换是在P帧上进行的而没有匹配参考，则由不正确的参考导致的累积失配在解码器处产生视觉假象。这通常被称为漂移误差。

发明人还知道利用SI帧或SP帧(S帧)在类似的流之间切换的实践，其中，在类似的流之间，一个流仅是另一个流的不同平均比特率形式，但是来自同一原始视频源。这些SI帧或SP帧(S帧)是两个流之间的桥接帧并且试图对当前流和目的流之间的差别进行编码，以确保严格匹配的预测参考，从而减小漂移误差。然而，这些桥接帧还可产生明显比标准P帧更多的比特，并且此外，要求每个桥接帧均是唯一的S帧。

流中的I/S帧的频率确定切换点。换言之，目的通道可以在I帧上被切换或者紧接在接收到S帧之后被切换，以使得后续的P帧具有匹配的内部参考帧。因此，以增大的平均比特率为代价，具有高频率的I/S帧的流具有更多潜在的切换点，这仅在支持高平均比特率的通道中是可容许的。

为了本说明书的目的，低比特率流或通道可被定义为具有间隔大约几千帧(时间为分钟)的、仅足以维持P帧并且最好维持一些或低质量的I帧的带宽。这意味着没有自然切换点或自然切换点的数量非常有限。增大I/S帧的频率导致潜在地在低比特率通道中不能维持的比特成本增加，从而引起对在解码器处需要重缓冲的视频服务的中断(不是无缝的)。

提供快速、无缝的低比特率服务(其中，从一个流到另一个流的切换时间较短并且是确定的)需要I帧(对于不相似的流)或S帧(对于相似的流)的周期约为小于1s(秒)。因此，对于从一个通道到另一通道的任何切换，中断时期将小于1s(平均为0.5s)，直至接收到下一个I帧或S帧，并且随后的P帧具有充分匹配的参考，其中，利用该参考对其解码而没有显著的漂移误差。

发明人已确认的问题是，在较短的时间间隔内以任意(低或高)比特率在两个任意(相似的或不相似的)编码视频流之间随机切换，而不会中断帧速率或者引入显著的长期漂移误差。因此，发明人希望克服或至少最小化该问题。

H.264国际标准视频编码定义[1]使得用于在相似流之间切换的S帧的概念标准化。这是基于Karczewicz和Kurceren的提议[2，3]，并且在学术公开[4]中提出了其设计的说明。如在使用小波变换[5]以减少S帧的比特数时，提出了可替选的S帧设计。这些方法使用单个切换帧，因此，通常导致每个S帧的比特比目的流更多，且不能保证在低比特率环境中进行无缝切换而没有显著的漂移误差。所使用的另一种方法不是以S帧进行切换，而是选择当前帧和目的帧之间的差别低于显著漂移误差的直接切换点[6]。该方法不能保证切换时间在指定界限内。附带信息也可用于估计从流切换以及切换到流两者的参考帧之间的差别，而且还将要求比通道上可用的比特更多的比特[7]。然而，所有这些方法依赖于当前流和目的流的统计相似性，因此，不适合于“通道跳跃”。

发明内容

因此，本发明提供了一种从源编码视频流切换到目的编码视频流的方法，该方法包括：

提供取决于目的流的中间切换流，该切换流包括连续的多个GOP序列，每个GOP序列包括初始I帧和连续的至少一个P帧；

从源视频流切换到切换流的GOP序列的I帧；以及

从切换流切换到目的流，以使得能够使用切换流的GOP序列的累积参考来对目的流的后续帧进行解码。