[发明专利]一种基于缓冲区下溢概率估计的流媒体自适应传输方法

权利要求书

1.一种基于缓冲区下溢概率的码率自适应方法,其特征在于，方法步骤为：

步骤一、记录当前网络状态的变化：播放端记录当前缓冲区队列的长度及其变化量，并将结果作为输入；

步骤二、缓冲区下溢概率计算：利用大偏差原理，计算未来的缓冲区下溢概率；

步骤三、概率反馈：接收端将下溢概率反馈给流媒体发送端；

步骤四、码率自适应：发送端根据当前的下溢概率，调节视频码率；

步骤五、当下溢概率低于设定最小值，升高视频码率；反之，当下溢概率高于设定的最大值，降低视频码率。

2.如权利要求1所述的基于缓冲区下溢概率的码率自适应方法,其特征在于，该方法用于无线环境中的可伸缩编码视频的传输系统。

3.如权利要求1所述的基于缓冲区下溢概率的码率自适应方法,其特征在于，该方法系统采用可伸缩编码技术，视频码率每次调整一层。

4.如权利要求1所述的基于缓冲区下溢概率的码率自适应方法,其特征在于，所述步骤一中，首先将视频的播放过程根据帧播放间隔划分成相等的时隙，以帧率是30帧/秒的视频为例，帧间隔是1/30秒；记录当前时刻t，到达的视频帧数A_t，当前队列长度为Q_t，当播放缓存不为空时，每个时隙解码播放一个视频帧；队列的变化量为I_t＝A_t-1。

5.如权利要求1所述的基于缓冲区下溢概率的码率自适应方法,其特征在于，所述步骤二中，缓冲区下溢即播放中断,根据视频编码器的帧间预测结构，视频帧的成功解码依赖于参考帧数据的完整性；为保证视频播放不中断，接收缓存存在一个最小值Q_l；当(Q_t＜Q_l)时，虽然缓存不为空，视频帧无法解码，缓冲区下溢，播放中断；缓冲区下溢概率可以定义为P(Q_t＜Q_l)；下溢概率越大，说明如果保持当前视频码率不变，未来播放中断的可能性也越大；此时，应该减小视频码率；相反地，下溢概率越小，说明未来播放中断可能性越小；应该增加视频码率以期获得更好的视频质量；可以使用下溢概率来决策视频码率的调整。

6.如权利要求5所述的基于缓冲区下溢概率的码率自适应方法,其特征在于，所述下溢概率计算过程如下：

a)计算未来n个时间后，播放队列长度为：

b)(t+n)时刻，下溢概率为：

c)利用大偏差原理可以计算出:

其中，假定帧到达过程为泊松过程，

其中，λ是平均到达的帧数：

7.如权利要求6所述的基于缓冲区下溢概率的码率自适应方法,其特征在于，所述步骤三中，视频接收端通过RTCP协议将下溢概率反馈给发送端。

8.如权利要求7所述的基于缓冲区下溢概率的码率自适应方法,其特征在于，所述步骤4中，所述视频码率的自适应调节过程如下：

a)Q_t＜Q_l此时，由于当前缓冲数据不足，视频播放中断；为了尽快恢复视频播放，应当降低当前视频的码率:

b)Q_t≥Q_l但虽然当前缓冲的视频帧数高于阈值Q_l，视频播放并没有中断；但是，由于队列平均变化量超出了可接受的范围α，如果播放缓存队列按照当前的速度保持下降，未来n个时隙后，视频播放中断；因此，应当降低当前视频码率，以缓存更多的视频帧，避免将来可能的播放中断；

c)Q_t≥Q_l但此种情况下，视频播放并没有中断；同时，队列的平均变化量也在可接受的范围内；然而，这并不能保证未来n个时隙后视频播放不中断；引入的下溢概率正好衡量了未来n个时隙播放中断的可能性；当计算出来的下溢概率大于设定的最大值，说明播放中断风险高，应降低当前视频码率；反之，当其小于设定的最小值，说明未来播放中断风险很低，应增加视频码率，以提高视频质量；否则，保持视频层数不变。