[发明专利]一种兼顾吞吐量和视频缓冲的码率自适应调整装置和方法

说明书

一种兼顾吞吐量和视频缓冲的码率自适应调整装置和方法，该装置的码率自适应模块输出待请求媒体分段的传输码率信息时，兼顾其他模块中的吞吐量和视频缓冲信息：先利用Holt‑Winters法对历史吞吐量进行平滑处理，估算待请求媒体分段的吞吐量；再依据缓冲管理模块中的当前视频缓冲长度，计算缓冲权重参数，对估算吞吐量进行加权调整，得到最佳传输码率；最后码率自适应模块依据最佳传输码率从可选码率列表中选择输出待请求媒体分段的传输码率。本发明解决了现有技术的缺陷，同时在各方面保持相对优秀的播放体验。装置结构简单，构思巧妙，操作步骤简易便捷，运算容易实现，具有很好的推广应用前景。

技术领域

本发明涉及一种HTTP自适应传输中的新技术，确切地说，涉及一种兼顾吞吐量和视频缓冲的码率自适应调整装置和方法，属于流媒体自适应传输中的码率自适应调整装置及其调整方法的技术领域。

背景技术

流媒体是一种采用流式传输技术在网络上连续实时播放的媒体格式(如音频、视频或多媒体文件)，流式传输技术与传统传输技术的最大不同，在于其不要求在播放前必须完整下载整个媒体文件，而是只需要下载起始部分内容即可进行解析输出；同时，在计算机中缓冲数据包，以使媒体数据正确、流畅地输出。对于用户来说，只需要等待几秒至几十秒的延时，即可享受边下载、边播放的效果。流式传输技术目前已经广泛应用于互联网的音视频数据传输中。

超文本传输协议HTTP(Hyper Text Transfer Protocol)是一个客户端和服务器端请求和应答的标准。客户端利用浏览器、网络爬虫或其它工具，发起一个到服务器上指定端口(默认80端口)的HTTP请求，服务器做出相应处理答复。

HTTP自适应传输(HTTP Adaptive Streaming)技术是一种为了提供给用户最适合实时环境的最佳视频播放体验，根据网络带宽和客户端CPU计算能力等硬件因素来调整视频传输码率的技术。作为目前主流的流式传输技术，HTTP自适应传输广泛应用于直播和点播场景，采用HTTP协议完成媒体内容的下载分发。但是，这些媒体内容都被切割成为一系列的媒体分段进行传输。每个媒体分段的时间长度相同，通常为2～10s。在视频编码层，这种传输方式意味着每个分段都是由多个完整的视频画面组成，即每个分段都有一个关键I帧，以此保证每个分段都与过去及将来的媒体分段无关联。媒体分段存储于HTTP服务器，客户端以线性方式向服务器请求媒体分段，并以传统的HTTP方式下载媒体分段。当媒体分段下载至客户端时，客户端再按照顺序播放这个系列媒体分段，因为这些媒体分段按照约定规则进行编码，各个媒体分段之间没有内容的重叠或不连续，对于用户来说，则看到了一个无缝平滑的播放效果。

HTTP自适应传输的最大特点是支持码率自适应。在视频点播过程中，客户端根据码率自适应算法，周期性地评估当前网络可用带宽及其自身性能，选择最适宜的传输码率下载媒体分段。例如，一份码率为10Mbps的电影视频文件，可以通过转码分别生成码率为3Mbps、5Mbps、7Mbps和10Mbps共4种码率大小不同的副本。这4个视频文件的视频内容完全一致，并都切分成时长为3s的媒体分段。假设在某个时刻以前，客户端一直向服务器请求码率为5Mbps的媒体分段，如果该时刻的客户端下行带宽突然降低，则客户端可做出码率自适应调整，请求码率大小为3Mbps的媒体分段，从而保证视频能够流畅播放，减少出现视频卡顿或长时间缓冲等异常情况，提供更好的视频观看体验。