[发明专利]一种基于编码器和缓存的两级码率控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在无线蜂窝视频监控领域中基于编码器和缓存的两级码率控制方法。

背景技术

基于CDMA2000/GPRS等的移动数字视音频监控系统(以下称移动监视系统)中，通过利用CDMA、GPRS等的数据服务网络传输实时多媒体数据，使视音频监控系统不再受到地域范围的限制，可在蜂窝网络覆盖地区内的任意地点设置视音频监控点，在控制中心或其他地方实时观看监控点的视音频信息。

在该类移动监视系统中，通过大量的实践实验和对丢包特性的统计分析，发现引起丢包的主要原因是蜂窝无线信道和有线Internet网络的混合信道传输带宽的波动造成的。传统的无线/有线通信系统中，给每个连接分配的信道带宽是固定的，然而，在实际的蜂窝移动通信过程中，无线信道带宽由于这样几个原因会发生变化：

1、当移动终端在不同的小区间移动时，可用带宽可能会发生剧烈变化(如CDMA2000-1X的有效带宽范围为每秒20Kbps到100Kbps)；2、当移动过程中进行切换时，基站可能没有足够的可用无线资源满足新加入的移动终端的需求；3、无线信道的传输能力可能由于多径干扰、信道间干扰和噪音等因素的影响而降低；4、无线信道的容量受基站与移动主机之间的距离影响；5、无线信道的容量受小区内活跃用户数量的影响。

由于移动网络带宽时变的特性，在发送端采用恒定的数据发送速率将是不适宜的，可能发生的情况是在数据传送过程中产生网络拥塞，导致数据包丢失，造成接收端视频播放停顿或错误。

发明内容

通过信道感知和拥塞控制，发送端的发送码率得以确定并实时调整以适应网络带宽的波动。码率控制是视频编码中的一个重要问题，是指如何控制编码参数以使产生的比特流符合应用需求，并达到高的编码质量。码率控制的过程可以分为两个部分：比特分配和为了达到分配的比特进行编码参数计算，一般指量化级的计算。至于量化级的确定主要取决于所使用的码率控制模型。可以先为每一帧确定一个量化级，然后对于帧内每个宏块的量化系数，或者保持恒定，或者采用某种方法自适应地改变。也可以直接根据每个宏块的特性进行量化级的计算。除了量化级外，调节帧率、帧类型或空间分辨率等都可以用来控制输出码率。

本发明的目的是提供一种在无线蜂窝视频监控领域中控制码率的方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于编码器和缓存的两级码率控制方法，其特征在于，步骤为：

步骤1、由主控单元为RTP视频流提供一级缓存，通过对收到的RTCP反馈信息的统计分析，主控单元在遇到超过门限的包丢失率情况下进行RTP缓存清理，重新计算并设定编码器的编码码率；

步骤2、由编码器依据步骤1得到的编码码率为目标码率进行码率控制。

本发明的优点是提供了一种用于无线蜂窝视频监控中的码率控制方法，该方法能够有效、快速地将码流的发送速率控制在给定的网络带宽上来。

具体实施方式

以下结合实施例来具体说明本发明。

实施例

本发明提供了一种基于编码器和缓存的两级码率控制方法，步骤为：

步骤1、由主控单元为RTP视频流提供一级缓存，通过对收到的RTCP反馈信息的统计分析，主控单元(CPU)在遇到超过门限的包丢失率情况下进行RTP缓存清理，重新计算并设定编码器的编码码率。

RTP缓存清理的具体步骤为：在基于时域预测的GOP编码结构中，前一帧图像的丢失将造成同一GOP中后续图像因参考帧的丢失而出现失真，严重情况下将导致视频质量的急剧恶化。这些因丢包而受到污染的帧，对视频的解码重构意义不大。基于此，这些受污染的无效帧可以在发送端进行清除以提高带宽的利用率。为此，当CPU通过RTCP反馈检测到一个帧丢失时，将会分析找到缓存中是否有未发送的受污染帧，并把这些无效帧从缓存中移出，不再发送。根据清理后的缓存充盈程度，CPU重新计算、设定编码器的编码码率，通知编码器(DSP)依此码率作为目标码率进行码率控制。

步骤2、由编码器依据步骤1得到的编码码率为目标码率进行码率控制。

编码器码控：编码器采用三种方式进行码率控制。

1.帧级量化参数调整：采用JVT提案中的G012码率控制方案，根据缓冲区的充盈度和目标码率进行帧级比特分配，并根据预测的MAD(均方误差)值利用二项式码率模型进行量化级的计算，再用这个量化级进行率失真优化宏块模式判别。