專利名稱：編解碼處理器在無線視頻傳輸過程中碼率控制的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線視頻傳輸領(lǐng)域，特別是涉及改進(jìn)編解碼處理器在無線視頻傳輸過程中碼率控制的方法。
背景技術(shù)：
隨著3G (3rd_Generation,第三代移動通信技術(shù))技術(shù)的日漸成熟和網(wǎng)絡(luò)的普及，隨時隨地的查看視頻圖像成為一種趨勢，視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)也由傳統(tǒng)的服務(wù)于安防行業(yè)，逐漸的發(fā)展為面向大眾的信息化服務(wù)，并隨著圖像處理技術(shù)的提高，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，逐漸滲透到教育、政府、娛樂、醫(yī)療、運(yùn)動等領(lǐng)域。而3G技術(shù)的逐 漸成熟，3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的不斷完善，其能提供高達(dá)3. IMbit/s的速率，完全能夠滿足高質(zhì)量視頻的需求。由于原始視頻信號數(shù)據(jù)量巨大，必須經(jīng)過壓縮才能在無線網(wǎng)絡(luò)中傳輸。而無線信道具有時變及網(wǎng)絡(luò)帶寬資源有限等特點(diǎn)，使得在3G網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)膲嚎s視頻流具有不同的特點(diǎn)。ITU-T (國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門)和ISO (國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)聯(lián)合開發(fā)的最新視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H. 264/AVC由于具有壓縮效率高、網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，使其成為3GPP(第三代合作伙伴計(jì)劃)/3GPP2 (第三代合作伙伴計(jì)劃2)支持的常用視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。在現(xiàn)有技術(shù)中，以深圳市海思半導(dǎo)體有限公司的Hi3511/Hi3512芯片為例，Hi3511/Hi3512所提供的編碼函數(shù)庫不能對編碼后的碼流的碼率控制進(jìn)行有效的控制。通過該編碼函數(shù)庫能降低編碼后碼流的幀率，但是每一個視頻幀的長度增加，實(shí)際視頻碼流的碼率沒有改變。如果利用傳統(tǒng)的方式直接從原始視頻數(shù)據(jù)(VI)來控制幀率會同時影響到錄像視頻碼流的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種編解碼處理器在無線視頻傳輸過程中碼率控制的方法，該處理方法與已有的技術(shù)方法相比，能夠在完成錄像碼流碼率不改變的同時，有效的動態(tài)變換網(wǎng)絡(luò)傳輸碼流的碼率，使無線網(wǎng)絡(luò)的帶寬得到最有效的利用，可有效地提高無線視頻傳輸?shù)牧鲿扯取１景l(fā)明所采用的技術(shù)方案是編解碼處理器在無線視頻傳輸過程中碼率控制的方法，包括以下步驟
51)通過視頻捕獲得到原始的視頻輸入數(shù)據(jù)，將視頻輸入數(shù)據(jù)綁定到相對應(yīng)的視頻輸出數(shù)據(jù)；
52)取出對應(yīng)通道的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行視頻編碼后視頻錄像；
53)取出對應(yīng)通道的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行視頻編碼后輸出到視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸端；
54)在視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸端，動態(tài)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)傳輸原始視頻數(shù)據(jù)的幀率，來適應(yīng)傳輸網(wǎng)絡(luò)的帶寬。所述的方法，步驟S2所述的視頻數(shù)據(jù)是視頻輸入數(shù)據(jù)。所述的方法，步驟S3所述的視頻數(shù)據(jù)是視頻輸出數(shù)據(jù)。
所述的方法，步驟S4動態(tài)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)傳輸原始視頻數(shù)據(jù)的幀率的方法包括
A)在視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸端傳輸端建立循環(huán)緩沖區(qū)；
B)將編碼好的視頻數(shù)據(jù)通過循環(huán)緩沖區(qū)進(jìn)行發(fā)送；
C)根據(jù)循環(huán)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)得到當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)延時的時間值；
D)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)延時的時間值大于設(shè)定的最大延時值時，減少視頻輸出數(shù)據(jù)的幀率；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)延時的時間值小于設(shè)定的最大延時值時，當(dāng)前視頻碼率又沒有達(dá)到最大幀率值時，增加視頻輸出數(shù)據(jù)的幀率。 所述的方法，步驟C得到網(wǎng)絡(luò)延時的時間值的方法包括
獲取當(dāng)前緩沖區(qū)中的視頻巾貞的巾貞數(shù)FrameCountInBuf,獲取當(dāng)前視頻輸出數(shù)據(jù)的巾貞率FrameRate,當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)延時的時間值T按下式計(jì)算
T = FrameCountInBuf / FrameRate0所述的方法,步驟D的最大延時值大于等于I秒,最大幀率值為25。所述的方法，步驟D改變幀率的方法包括在原始幀率的基礎(chǔ)上，平均的增加或者減少所有正在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊曨l通道的原始視頻數(shù)據(jù)的幀數(shù)。所述的方法，增加或減少幀數(shù)的方法包括在一秒鐘內(nèi)丟掉或保留一些視幀，其幀序號為
當(dāng)FrameRate>=13時丟掉的巾貞序號為i*[25/ (25-FrameRate) ], i的取值為1、2......
(25-FramRate)的順序值；
當(dāng) FrameRate〈13 時保留的巾貞序號為 i* [25/FrameRate) ], i 的取值為 1、2......FramRate
的順序值；
其中FrameRate為需要設(shè)定的巾貞率,如果所得巾貞序號值大于25,則取序號為25的巾貞,方括號表不取整。所述的方法，步驟S2和S3中視頻編碼的方法為H. 264。相對已有技術(shù)方法，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)能改善Hi3511/Hi3512編碼后改變視頻數(shù)據(jù)的幀率，但是無法有效控制視頻碼率的情況，可以在不影響錄像碼流的視頻質(zhì)量的情況下，使視頻傳輸?shù)拇a率得到有效控制，以保持無線視頻傳輸?shù)牧鲿扯取?br>

圖I是視頻碼流傳輸示意圖。圖2是無線網(wǎng)絡(luò)傳輸情況判斷工作流程示意圖。圖3是幀率改變工作流程示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例根據(jù)3G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)闡述了 Hi3511/Hi3512 H. 264編解碼處理器在無線視頻傳輸過程中，實(shí)現(xiàn)了一種基于幀率來動態(tài)改變碼率的控制方法。本發(fā)明采用的這種分片方法，在保證編碼效率的同時，相對于簡單的固定分片方法來說，能有效地提高信道資源的利用率，提高了視頻編碼的質(zhì)量。Hi3511/Hi3512上實(shí)現(xiàn)Dl、CIF格式的編碼并且將編碼碼流進(jìn)行傳輸和錄像的基本流程是，程序?qū)z入原始的視頻數(shù)據(jù)(VI)首先進(jìn)行編碼，產(chǎn)生主碼流和子碼流，再由主碼流輸出到錄像文件，子碼流輸出到網(wǎng)絡(luò)傳輸，另外將原始視頻數(shù)據(jù)(VI)綁定到視頻輸出數(shù)據(jù)(VO)輸出到電視墻或者顯示設(shè)備用于本地預(yù)覽。作為無線視頻設(shè)備其中一個重要的部分就是，獲取網(wǎng)絡(luò)傳輸編碼碼流并且能有效的控制其傳輸碼率來控制實(shí)時視頻的流暢度。而Hi3511/Hi3512所提供的編碼函數(shù)庫不能對編碼后的碼流的碼率控制進(jìn)行有效的控制，通過該編碼函數(shù)庫能降低編碼后碼流的幀率，但是每一個視頻幀的長度會增加，實(shí)際視頻碼流的碼率沒有改變，如果利用傳統(tǒng)的方式直接從原始視頻數(shù)據(jù)(VI)來控制幀率會同時影響到錄像視頻碼流的質(zhì)量。針對以上情況，本發(fā)明采用以下具體實(shí)施方式
來解決以上問題
本發(fā)明的步驟如下
I)首先經(jīng)過Hi3511/Hi3512的視頻捕獲驅(qū)動得到原始的視頻輸入(VI)數(shù)據(jù)。2)原始視頻輸入數(shù)據(jù)(VI)綁定到相對應(yīng)的視頻輸出通道(VO)。3)取出對應(yīng)通道的視頻輸出數(shù)據(jù)(VO)作為網(wǎng)傳視頻的原始數(shù)據(jù)，輸出到對應(yīng)的編碼通道進(jìn)行H. 264格式的視頻編碼，得到的編碼碼流用作網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸。4)將視頻輸入數(shù)據(jù)(VI)作為錄像視頻的原始數(shù)據(jù)，輸出到對應(yīng)的編碼通道進(jìn)行
H.264的視頻編碼，得到的編碼碼流用作視頻錄像的碼流。5)在視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸端，根據(jù)情況動態(tài)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)傳輸原始視頻數(shù)據(jù)的幀率，來改變網(wǎng)絡(luò)傳輸端視頻數(shù)據(jù)的碼率，以適應(yīng)無線網(wǎng)絡(luò)的帶寬，提高無線視頻傳輸?shù)牧鲿扯?。此外，在所述步驟5)中，動態(tài)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脑家曨l數(shù)據(jù)的幀率包含以下子步驟
Cl首先在視頻數(shù)據(jù)發(fā)送端建立循環(huán)緩沖區(qū)
C2編碼好的視頻數(shù)據(jù)從緩沖區(qū)尾加入，發(fā)送的視頻數(shù)據(jù)從緩沖區(qū)頭取出 C3用緩沖區(qū)中剩余的幀數(shù)除以當(dāng)前幀率的值得到當(dāng)前延時的時間值(T)
C4當(dāng)延時時間(T)大于設(shè)定的最大延時值(Tmax)時，減少視頻輸出數(shù)據(jù)(VO)的幀率，當(dāng)延時時間(T)小于設(shè)定的最大延時值(Tmax)，當(dāng)前視頻碼率又沒有達(dá)到最大幀率值時，增加視頻輸出數(shù)據(jù)(VO)的幀率。C5視頻輸出數(shù)據(jù)(VO)的幀率改變的方法為，原始幀率為每秒25幀視頻數(shù)據(jù)，每次根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸緩沖區(qū)中的視頻幀數(shù)，增加減少原始視頻數(shù)據(jù)的幀數(shù)。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步詳述本發(fā)明。如圖I所示視頻流的具體工作流程為
001)經(jīng)過Hi3511/Hi3512的視頻捕獲驅(qū)動得到原始的視頻輸入數(shù)據(jù)(VI)，將原始視頻輸入數(shù)據(jù)(VI)綁定到對應(yīng)的視頻輸出數(shù)據(jù)(VO)。002)將原始的視頻輸入數(shù)據(jù)(VI)，輸出到對應(yīng)的編碼通道進(jìn)行H. 264的編碼，得到的編碼碼流用作視頻錄像的碼流。003)將原始的視頻輸出數(shù)據(jù)(VO)，輸出到對應(yīng)的編碼通道進(jìn)行H. 264的編碼，得到的編碼碼流用作網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸。如圖2所示無線網(wǎng)絡(luò)傳輸情況判斷具體工作流程為
004)首先在視頻碼流數(shù)據(jù)發(fā)送端建立循環(huán)緩沖區(qū)Buffer，緩沖區(qū)的頭指針為Buffer [head],緩沖區(qū)的尾指針為 Buffer [tail]。005)編碼好的視頻數(shù)據(jù)幀從緩沖區(qū)尾Buffer [tail]加入到緩沖區(qū)中，發(fā)送的視頻數(shù)據(jù)巾貞從緩沖區(qū)頭Buffer [head]取出。006)獲取當(dāng)前緩沖區(qū)中的視頻巾貞的巾貞數(shù)FrameCountInBuf,獲取當(dāng)前視頻輸出數(shù)據(jù)(VO)的幀率，即每秒鐘獲取的視頻數(shù)據(jù)的幀數(shù)FrameRate，當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)延時T情況就可以得到T = FrameCountlnBuf/FrameRate。其中巾貞率不等于O,但是可以小于I比如等于1/2等，是指兩秒中獲取一幀視頻數(shù)據(jù)，幀率的最大值是25，指一秒鐘獲取25幀視頻數(shù)據(jù)。007)當(dāng)延時時間T大于設(shè)定的最大延時值Tmax (大于等于I秒，可設(shè)置)時，減少從視頻輸出數(shù)據(jù)VO中獲取視頻數(shù)據(jù)的幀率，當(dāng)延時時間T小于設(shè)定的最大延時值Tmax，當(dāng)前視頻幀率又沒有達(dá)到最大幀率值25時，增加視頻輸出數(shù)據(jù)VO的幀率來有效利用帶寬。如圖3所示網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻碼流原始幀率改變具體工作流程為
008)首先滿幀率為25幀，即每秒鐘獲得25幀視頻數(shù)據(jù)，平均40毫秒獲取一幀視頻數(shù)據(jù)，將獲取的視頻數(shù)據(jù)存放在VoFrameBuffer (即循環(huán)緩沖區(qū))中?！?br> 009 )當(dāng)前要設(shè)置的幀率為FrameRate，其中FrameRate〈=25，因此每秒鐘需要取得的巾貞數(shù)為FrameRate,當(dāng)FrameRate>=13時需要丟掉的巾貞數(shù)為25-FrameRate巾貞，當(dāng)FrameRate<13時要保留的巾貞數(shù)為FrameRate中貞。010)當(dāng)FrameRate>=13時要均勻的丟掉25-FrameRate巾貞，因此一秒鐘內(nèi)丟掉的視頻數(shù)據(jù)的巾貞序號等于i*[25/(25-FrameRate) ], i的取值為1、2、···> (25-FramRate)；當(dāng)FrameRate〈13時保留的巾貞數(shù)為FrameRate巾貞，保留視頻數(shù)據(jù)的巾貞序號等于i* [25/FrameRate], i的取值為I、2、…、FramRate。當(dāng)公式算出的序號值大于25時取序號25,其中FrameRate不等于25,當(dāng)FrameRate等于25時為滿巾貞率不需要丟掉數(shù)據(jù)。上述式子中的方括號表不取整。減少幀的具體過程如下例如當(dāng)幀率為25，要設(shè)置的幀率為13，因?yàn)?3>12，因此
要將 I* [25/ (25-13) ]=2,2* [25/ (25-13) ] =4、3* [25/ (25-13) ] =6......12* [25/ (25-13) ] =24
序號的巾貞丟棄，只傳輸剩下的序號為1、3、5、7、…、25的中貞。增加幀的具體過程如下例如當(dāng)幀率為6，要設(shè)置的幀率為8，當(dāng)前6幀按照FrameRate<13時為i* [25/FrameRate]的規(guī)貝丨J,傳輸?shù)谋Ａ艚碡懶蛱枮?、8、12、16、20、24。設(shè)置的幀率為8幀，則按傳輸規(guī)則保留的幀序號為1*[25/8]=3，2*[25/8]=6，……8*[25/8]=24。011)最后把剩下的視頻數(shù)據(jù)幀輸入到編碼器中編碼，就可以有效的改變視頻數(shù)據(jù)的幀率和碼率。
權(quán)利要求
1.編解碼處理器在無線視頻傳輸過程中碼率控制的方法，其特征在于包括以下步驟 51)通過視頻捕獲得到原始的視頻輸入數(shù)據(jù)，將視頻輸入數(shù)據(jù)綁定到相對應(yīng)的視頻輸出數(shù)據(jù)； 52)取出對應(yīng)通道的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行視頻編碼后視頻錄像； 53)取出對應(yīng)通道的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行視頻編碼后輸出到視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸端； 54)在視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸端，動態(tài)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)傳輸原始視頻數(shù)據(jù)的幀率，來適應(yīng)傳輸網(wǎng)絡(luò)的帶寬。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于步驟S2所述的視頻數(shù)據(jù)是視頻輸入數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于步驟S3所述的視頻數(shù)據(jù)是視頻輸出數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟S4動態(tài)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)傳輸原始視頻數(shù)據(jù)的幀率的方法包括 A)在視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸端傳輸端建立循環(huán)緩沖區(qū)； B)將編碼好的視頻數(shù)據(jù)通過循環(huán)緩沖區(qū)進(jìn)行發(fā)送； C)根據(jù)循環(huán)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)得到當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)延時的時間值； D)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)延時的時間值大于設(shè)定的最大延時值時，減少視頻輸出數(shù)據(jù)的幀率；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)延時的時間值小于設(shè)定的最大延時值時，當(dāng)前視頻碼率又沒有達(dá)到最大幀率值時，增加視頻輸出數(shù)據(jù)的幀率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟C得到網(wǎng)絡(luò)延時的時間值的方法包括 獲取當(dāng)前緩沖區(qū)中的視頻巾貞的巾貞數(shù)FrameCountInBuf,獲取當(dāng)前視頻輸出數(shù)據(jù)的巾貞率FrameRate,當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)延時的時間值T按下式計(jì)算T = FrameCountInBuf / FrameRate0
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于步驟D的最大延時值大于等于I秒，最大幀率值為25。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟D改變幀率的方法包括在原始幀率的基礎(chǔ)上，平均的增加或者減少所有正在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊曨l通道的原始視頻數(shù)據(jù)的幀數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，增加或減少幀數(shù)的方法包括在一秒鐘內(nèi)丟掉或保留一些視幀，其幀序號為 當(dāng)FrameRate>=13時丟掉的巾貞序號為i* [25/(25-FrameRate) ], i的取值為1、2......(25-FramRate)的順序值； 當(dāng) FrameRate〈13 時保留的巾貞序號為 i* [25/FrameRate) ], i 的取值為 1、2......FramRate的順序值； 其中FrameRate為需要設(shè)定的巾貞率,如果所得巾貞序號值大于25,則取序號為25的巾貞,方括號表不取整。
9.根據(jù)權(quán)利要求I 8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于步驟S2和S3中視頻編碼的方法為H. 264。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種編解碼處理器在無線視頻傳輸過程中碼率控制的方法，其包括以下步驟S1)通過視頻捕獲得到原始的視頻輸入數(shù)據(jù)，將視頻輸入數(shù)據(jù)綁定到相對應(yīng)的視頻輸出數(shù)據(jù)；S2)取出對應(yīng)通道的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行視頻編碼后視頻錄像；S3)取出對應(yīng)通道的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行視頻編碼后輸出到視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸端；S4)在視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸端，動態(tài)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)傳輸原始視頻數(shù)據(jù)的幀率，來適應(yīng)傳輸網(wǎng)絡(luò)的帶寬。該處理方法與已有的技術(shù)方法相比，能夠在完成錄像碼流碼率不改變的同時，有效的動態(tài)變換網(wǎng)絡(luò)傳輸碼流的碼率，使無線網(wǎng)絡(luò)的帶寬得到最有效的利用，可有效地提高無線視頻傳輸?shù)牧鲿扯取?br> 文檔編號H04N7/26GK102905128SQ20121032887
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者黃瑩 申請人:武漢長江通信產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司