[发明专利]动态自适应视频流媒体的码率控制与版本选择方法及系统

说明书

本发明提供了一种动态自适应视频流媒体的编码端码率控制与版本选择的方法及系统，所述方法结合动态自适应流媒体编码技术，在服务器处将各原始视频编码为多个不同码率的版本，同时兼顾各不同原始视频内容的编码复杂度‑码率‑失真模型、视频服务器的编码码率和计算资源限制、不同用户的网络连接情况以及视频点播概率分布，确定各原始视频所需编码的视频版本子集以及每个视频版本的具体编码参数，视频服务器最终通过编码输出视频最优版本集合，以实现用户观看视频整体质量的最大化。本发明所述方法提高了在编码码率和计算资源受限情况下动态自适应流媒体编码技术的编码效率，为用户提供更佳的视频服务质量。

技术领域

本发明涉及一种数据通信技术领域的方法和系统，具体地，涉及一种适用于动态自适应视频流媒体的编码码率控制与版本选择方法及系统。

背景技术

随着移动数据流量的迅速增长以及智能终端设备的日益普及，以移动视频服务为代表的无线视频流媒体技术在近几年得到了越来越广泛的应用。与此同时，移动用户在所使用的移动设备终端、点播内容以及网络连接性等方面呈现出更为复杂的异构特性，从而大大增加了视频流媒体服务复杂度和难度。动态自适应流媒体技术能够为用户提供同一视频内容的不同版本，以提高异构网络中用户的视频观看满意度。其中，每个视频版本以给定的码率和/或分辨率进行编码，从而使得各用户能够根据自己的视频点播需求和网络状况来确定下载最合适的视频版本。

一方面，单一码率的视频编码技术需要消耗很高的编码复杂度以实现高更高的视频压缩性能。对于执行动态自适应流媒体技术的编码服务器而言，往往受到自身物理功耗的限制，无法通过编码得到过多的视频码率版本以适应不同用户的需求，因此需要将有限的计算资源合理地分配给各个视频的不同版本。另一方面，收到服务器本身存储空间的限制以及网络传输中瓶颈带宽的限制，所有视频的各不同版本的码率总和也收到限制，因此还需要将有限的码率资源合理的分配给各个视频的不同版本。

经过对现有技术的检索发现，L.Toni等人在《ACM Transactions on MultimediaComputing,Communications,and Applications，Feb.2015，(计算机协会多媒体计算、通信与应用学报，2015年2月)》上发表了题为“Optimal selection of adaptive streamingrepresentations(自适应流媒体版本的最优化选择)”的文章，以及R.Aparicio-Pardo等人在《Proceedings of ACM Multimedia Systems Conference，Mar.2015，pp.49-60，(计算机协会多媒体系统会议论文集，2015年3月，第49-60页)》上发表了题为“Transcoding liveadaptive video streams at a massive scale in the cloud(大规模云端转码直播自适应视频流)”的文章，这两篇文章分别研究了服务器在编码码率和功耗受限情况下，如何最优地选择各视频版本的编码码率和分别率。但是，上述工作的主要方法是将最优版本选择问题建模为一个极为复杂的整数线性规划问题，通过求解该问题得到最优的视频编码版本。这一方法的复杂度随系统的规模呈指数趋势增长，因此需要消耗极高的复杂度和计算资源，从而占用了服务器进行视频编码的计算资源，具有很大的局限性。另一方面，上述工作假设各视频的不同视频版本已经通过预编码获得，其最终目标是从这些已知版本中选取最优的版本子集，这一假设在实际系统中并不成立。例如在实时视频通信系统中，所有视频流通过实时编码后将码率传输给用户，因此没有足够的时间对所有视频进行预编码。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于动态自适应视频流媒体的编码码率控制与版本选择的方法及系统。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：