專利名稱：基于并行編碼的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種基于并行編碼的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法，具體涉及一種利用編碼器并行編碼輸出不同碼率的碼流，通過對這些碼流進(jìn)行優(yōu)化選擇的技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效的碼流統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法。
背景技術(shù)：
多頻道電視節(jié)目中的音頻和視頻在傳輸過程需要經(jīng)過以下兩個(gè)層次的復(fù)用I.節(jié)目級(jí)的復(fù)用在編碼系統(tǒng)中，視頻和音頻信號(hào)經(jīng)過編碼后生成各自的基本碼流ES(Elemertary Stream),這些ES流和相關(guān)同步數(shù)據(jù)復(fù)用在一起構(gòu)成一路實(shí)際的單節(jié)目傳輸流TS (Transport Stream),這個(gè)過程稱作節(jié)目級(jí)復(fù)用。 2.系統(tǒng)級(jí)的復(fù)用是在多路TS流間的復(fù)用，一般在獨(dú)立的復(fù)用器或統(tǒng)計(jì)復(fù)用器中實(shí)現(xiàn)。目前，在衛(wèi)星、地面和有線電視傳送的視頻節(jié)目中，為了提高頻譜使用效率，統(tǒng)計(jì)復(fù)用和編碼器的組合已經(jīng)成為一種通用的做法。典型的統(tǒng)計(jì)復(fù)用主要有兩種I.閉環(huán)統(tǒng)計(jì)復(fù)用依靠嚴(yán)格的、直接的編碼器控制，優(yōu)化了系統(tǒng)帶寬的整體性能。2.開環(huán)統(tǒng)計(jì)復(fù)用依靠速率變換，改變視頻流的比特率，從而達(dá)到統(tǒng)計(jì)復(fù)用的目的。閉環(huán)統(tǒng)計(jì)復(fù)用可實(shí)現(xiàn)隨意連續(xù)的碼率調(diào)整，但是要求編碼器集中配置及相互參考，對編碼器和環(huán)境要求極高，系統(tǒng)復(fù)雜度很高，而且會(huì)增加系統(tǒng)延遲；而開環(huán)統(tǒng)計(jì)復(fù)用雖可以允許編碼器分散配置和實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)碼率調(diào)整，但是會(huì)改變編碼器原始輸出碼流的質(zhì)量。本發(fā)明基于高速IP的網(wǎng)絡(luò)，能夠把閉環(huán)統(tǒng)計(jì)復(fù)用的優(yōu)點(diǎn)和開環(huán)統(tǒng)計(jì)復(fù)用的優(yōu)點(diǎn)組合在一起，目的是把分布配置編碼器組織到一個(gè)實(shí)用統(tǒng)計(jì)復(fù)用框架中，繼而整合集中式編碼器控制的優(yōu)越性能，來維持緊耦合性高自由度的統(tǒng)計(jì)復(fù)用器的效率。本發(fā)明所述的統(tǒng)計(jì)復(fù)用就是屬于系統(tǒng)級(jí)的復(fù)用，是經(jīng)過優(yōu)化及改良的開環(huán)統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法，使用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)簡單、結(jié)構(gòu)統(tǒng)一、即時(shí)性高，集合了開環(huán)及閉環(huán)統(tǒng)計(jì)復(fù)用的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了便于說明，本文約定“Pn”表示第n套節(jié)目、“EncPn”表示編碼第n套節(jié)目的編碼器、“Pc”表示符合當(dāng)前選用碼率的碼流、“Ph”表示比Pc高的碼流、“P1”表示比Pc低的碼流、“Ps”表示挑選的碼流、“Mux”表示節(jié)目級(jí)復(fù)用、“MMux”表示系統(tǒng)級(jí)復(fù)用(如圖I所示)。本發(fā)明的目的是提供一種新的方法，使得在不改變現(xiàn)有編碼器的情況下，通過對編碼器配置不同碼率輸出，并通過集中式統(tǒng)計(jì)決策復(fù)用控制實(shí)現(xiàn)對多節(jié)目流的統(tǒng)計(jì)復(fù)用，可以對現(xiàn)有的頭端系統(tǒng)進(jìn)行改造，利用最小開銷實(shí)現(xiàn)最大優(yōu)化，可結(jié)合編碼器的控制和在復(fù)用器中加入碼率調(diào)整功能，實(shí)現(xiàn)更高性能的統(tǒng)計(jì)復(fù)用。本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下一種基于并行編碼的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法，應(yīng)用于多路電視節(jié)目的復(fù)用，包括如下步驟(流程參圖2)
I)根據(jù)總體帶寬要求，預(yù)先為每一路節(jié)目的編碼器配置一個(gè)初始的碼率設(shè)置；2)在多路節(jié)目的系統(tǒng)復(fù)用端啟動(dòng)多路節(jié)目動(dòng)態(tài)碼率分配模塊，該模塊通過統(tǒng)計(jì)分析各路節(jié)目在緩存中的狀態(tài)，并根據(jù)應(yīng)用設(shè)置的節(jié)目優(yōu)先級(jí)要求，對每一路節(jié)目的編碼器輸出碼率給出新的碼率設(shè)置要求，并把新的設(shè)置要求反饋給每一路的編碼器；3)每一路的編碼器根據(jù)新的碼率設(shè)置要求輸出最接近要求碼率的碼流給下一級(jí)多路統(tǒng)計(jì)復(fù)用模塊；4)多路統(tǒng)計(jì)復(fù)用模塊接收上一級(jí)按新的碼率要求得到的碼流進(jìn)行多路統(tǒng)計(jì)復(fù)用，形成高質(zhì)量平滑的多節(jié)目復(fù)用流；5)重復(fù)執(zhí)行步驟2)-4)，直到得到統(tǒng)計(jì)復(fù)用節(jié)目的完整播出。所述的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法，其特征是，步驟I) _2)，執(zhí)行如下操作(參圖I所示)Al)根據(jù)總帶寬和節(jié)目優(yōu)先級(jí)給所有節(jié)目分配適當(dāng)?shù)拇a率值Pc (例如高優(yōu)先級(jí)節(jié)目可以比低優(yōu)先級(jí)節(jié)目高出25 %的碼率)，同時(shí)根據(jù)碼率值Pc，分別選擇高碼率值Ph和低碼率值Pl (例如，Ph比Pc高25%，Pl比Pc低25%)；A2)將Pc，Ph，Pl三個(gè)碼率設(shè)置到相應(yīng)的三個(gè)編碼器并同時(shí)開始編碼，相當(dāng)于使用三個(gè)編碼器并行編碼同一節(jié)目但是碼率不同，三個(gè)編碼器保持同步輸出，通過高速IP網(wǎng)絡(luò)接入到統(tǒng)計(jì)復(fù)用模塊中，統(tǒng)計(jì)復(fù)用模塊每次接收到三個(gè)編碼器輸出的同一內(nèi)容但不同碼率的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)復(fù)用器根據(jù)不同節(jié)目的優(yōu)先級(jí)從三組數(shù)據(jù)中選擇合適的一組，并將所選擇的編碼碼率的值(Pc、Ph或Pl)反饋給編碼器。所述的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法，其特征是，進(jìn)一步執(zhí)行如下操作A3)如果編碼器帶有統(tǒng)計(jì)復(fù)用反饋及響應(yīng)機(jī)制，對于從統(tǒng)計(jì)復(fù)用器反饋回來的碼率值(Pc或Ph或Pl)作出判斷如果反饋回來的碼率值是Pc，表示沒有變化，這時(shí)編碼器不做調(diào)整；否則，把碼率值重新調(diào)整為Pc，并計(jì)算出新的Ph和P1，然后將新的Ph，Pc, Pl設(shè)置到編碼器中，編碼器根據(jù)新的碼率設(shè)定值繼續(xù)下一組編碼并輸出到統(tǒng)計(jì)復(fù)用器中。所述的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法，其特征是，統(tǒng)計(jì)復(fù)用器對多路節(jié)目對應(yīng)編碼器輸出的不同碼率(Pc，Ph和Pl)的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇的方法如下(參圖I所示)BI)多路節(jié)目的數(shù)據(jù)先存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中，對于所有節(jié)目碼率值為Pc的碼流，如果當(dāng)前多路節(jié)目的總碼率在最大帶寬以內(nèi)，則選擇所有節(jié)目碼率值為Pc的碼流，否則按照以下規(guī)則挑選適當(dāng)?shù)拇a流a)當(dāng)出現(xiàn)峰值超出帶寬限制的上限時(shí)，根據(jù)峰值超出部分的值，按照優(yōu)先級(jí)從低到高的順序，依次選擇節(jié)目流碼率值為Pl的碼流；b)當(dāng)出現(xiàn)峰值超低的區(qū)域時(shí)，根據(jù)峰值超出部分的值，按照優(yōu)先級(jí)從高到低的順序，依次選擇節(jié)目流碼率值為Ph的碼流，其中，所述峰值超低指的是當(dāng)前總碼率與帶寬上限的差距大于某一路選擇了 Pc碼率的數(shù)據(jù)與其Ph碼率之差(比如總碼率是3. 5Mbps，帶寬上限是4Mbps，其中一路選擇Pc的節(jié)目，其 Pc 是 1Mbps, Ph 是 I. 4Mbps, (4-3. 5) > (I. 4-1))；B2)根據(jù)選擇的碼流的碼率，從高速IP網(wǎng)絡(luò)中挑選帶寬大于等于總碼率且差距最小的碼率通道，并把最接近設(shè)定碼率的碼流及新的碼率參數(shù)統(tǒng)一發(fā)送給系統(tǒng)級(jí)復(fù)用模塊。
所述的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法，其特征是，進(jìn)一步包括，B3)對于出現(xiàn)異常的通道，多路節(jié)目動(dòng)態(tài)碼率分配模塊重復(fù)步驟BI)和B2)，直到挑選到合適碼流。所述的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法，其特征是，在把挑選的節(jié)目流進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)復(fù)用的過程中，執(zhí)行如下操作Cl)對挑選的不同節(jié)目的碼流進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)復(fù)用；C2)如果編碼器可以接收復(fù)用器的反饋并做相應(yīng)的處理，則把當(dāng)前選用的碼率值和期望的碼率值傳送給編碼器；C3)如果復(fù)用器加入碼率重調(diào)(比如通過更改視頻基本流的量化參數(shù)來修改相應(yīng)視頻基本流的碼率)的功能，對于一些經(jīng)過并行編碼優(yōu)選節(jié)目后，還有帶寬瓶頸的節(jié)目流，則對相應(yīng)的視頻基本流進(jìn)行碼率重新調(diào)整，以達(dá)到更好的統(tǒng)計(jì)復(fù)用效果。所述的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法，其特征是，步驟A2)中，采用從復(fù)用器反饋的方法，實(shí)現(xiàn)對編碼器的自動(dòng)設(shè)置。所述的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法，其特征是，步驟B2中，采用變碼率的方法改變某些節(jié)目的碼率，從而減少節(jié)目挑選的頻繁性。本發(fā)明的有益效果利用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，可以在不改變現(xiàn)有頭端系統(tǒng)的情況下，通過優(yōu)化傳統(tǒng)復(fù)用器的方法，提高了帶寬利用的效率和圖像主觀質(zhì)量。


圖I本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖。圖2本發(fā)明所述方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。實(shí)施例編碼器以AVS為例，同時(shí)適用H. 264、MPEG4等編碼標(biāo)準(zhǔn)。假定一個(gè)應(yīng)用場景，在一個(gè)頭端系統(tǒng)中，有4個(gè)AVS編碼器，分別編碼4套節(jié)目，包括CCTV1、CCTV5、CCTVlO, CCTV12，其中CCTV5為高優(yōu)先級(jí)節(jié)目，通過本發(fā)明的方法，在不改變現(xiàn)有頭端系統(tǒng)的情況下，充分利用6M帶寬的情況下實(shí)現(xiàn)圖像主觀質(zhì)量的最優(yōu)化。方法是把6M帶寬分配到4個(gè)節(jié)目中，根據(jù)優(yōu)先級(jí)別安排，給CCTVl分配I. 8M、CCTV5分配2M、CCTVlO分配I. 2M、CCTV12分配I. 0M，根據(jù)這些要求，給對應(yīng)的編碼器分別設(shè)置四種不同的碼率，CCTVl編碼器設(shè)置2. OMU. 8M、1. 5M、1. 2M，CCTV5編碼器設(shè)置2. 5M、
2.2M、2. OMU. 8M, CCTVl 編碼器設(shè)置 I. 6M、1. 4M、1. 2M、1. 0M, CCTVl 編碼器設(shè)置 I. 4M、1. 2M、I. 0M、0. 8M。通過本發(fā)明的并行編碼的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法，在確保CCTV5的帶寬要求的情況下，綜合優(yōu)選各編碼器的適當(dāng)碼流輸出，同時(shí)，如果其他優(yōu)選條件都使用過的情況下，還確保不了CCTV5分配帶寬，也可以適當(dāng)降低CCTV5的帶寬分配，同樣，如果可以從其他碼率中剩余更多的帶寬，也可以讓CCTV5分配比額定分配更高的帶寬，同步本發(fā)明的方法，最終選擇出一種優(yōu)先方案，比如CCTVl編碼器輸出I. 5M、I. 2M，CCTV5編碼器設(shè)置2. 5M，CCTVl編碼器設(shè)置、I.OM, CCTVl編碼器設(shè)置I. 0M。最后，通過本發(fā)明的并行編碼的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法，對所選的優(yōu)選碼流進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)復(fù)用，輸出優(yōu)選的統(tǒng)計(jì)復(fù)用碼流。
也可以根據(jù)優(yōu)選方案，加入自動(dòng)統(tǒng)計(jì)技術(shù)碼率和自動(dòng)設(shè)置碼率的機(jī)制，實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別的統(tǒng)計(jì)復(fù)用。
權(quán)利要求
1.一種基于并行編碼的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法，應(yīng)用于多路電視節(jié)目的復(fù)用，包括如下步驟 1)根據(jù)總體帶寬要求，預(yù)先為每一路節(jié)目的編碼器配置一個(gè)初始的碼率設(shè)置； 2)在多路節(jié)目的系統(tǒng)復(fù)用端啟動(dòng)多路節(jié)目動(dòng)態(tài)碼率分配模塊，該模塊通過統(tǒng)計(jì)分析各路節(jié)目在緩存中的狀態(tài)，并根據(jù)應(yīng)用設(shè)置的節(jié)目優(yōu)先級(jí)要求，對每一路節(jié)目的編碼器輸出碼率給出新的碼率設(shè)置要求，并把新的設(shè)置要求反饋給每一路的編碼器； 3)每一路的編碼器根據(jù)新的碼率設(shè)置要求輸出最接近要求碼率的碼流給下一級(jí)多路統(tǒng)計(jì)復(fù)用模塊； 4)多路統(tǒng)計(jì)復(fù)用模塊接收上一級(jí)按新的碼率要求得到的碼流進(jìn)行多路統(tǒng)計(jì)復(fù)用，形成高質(zhì)量平滑的多節(jié)目復(fù)用流； 5)重復(fù)執(zhí)行步驟2)_4)，直到得到統(tǒng)計(jì)復(fù)用節(jié)目的完整播出。
2.如權(quán)利要求I所述的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法，其特征是，步驟I)_2)，執(zhí)行如下操作 Al)根據(jù)總帶寬和節(jié)目優(yōu)先級(jí)給所有節(jié)目分配適當(dāng)?shù)拇a率值Pc，同時(shí)根據(jù)碼率值Pc，分別選擇高碼率值Ph和低碼率值Pl ； A2)將Pc，Ph，Pl三個(gè)碼率設(shè)置到相應(yīng)的三個(gè)編碼器并同時(shí)開始編碼，相當(dāng)于使用三個(gè)編碼器并行編碼同一節(jié)目但是碼率不同，三個(gè)編碼器保持同步輸出，通過高速IP網(wǎng)絡(luò)接入到統(tǒng)計(jì)復(fù)用模塊中，統(tǒng)計(jì)復(fù)用模塊每次接收到三個(gè)編碼器輸出的同一內(nèi)容但不同碼率的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)復(fù)用器根據(jù)不同節(jié)目的優(yōu)先級(jí)從三組數(shù)據(jù)中選擇合適的一組，并將所選擇的編碼碼率的值反饋給編碼器。
3.如權(quán)利要求2所述的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法，其特征是，進(jìn)一步執(zhí)行如下操作 A3)如果編碼器帶有統(tǒng)計(jì)復(fù)用反饋及響應(yīng)機(jī)制，對于從統(tǒng)計(jì)復(fù)用器反饋回來的碼率值作出判斷如果反饋回來的碼率值是Pc，表示沒有變化，這時(shí)編碼器不做調(diào)整；否則，把碼率值重新調(diào)整為Pc，并計(jì)算出新的Ph和Pl，然后將新的Ph，Pc，Pl設(shè)置到編碼器中，編碼器根據(jù)新的碼率設(shè)定值繼續(xù)下一組編碼并輸出到統(tǒng)計(jì)復(fù)用器中。
4.如權(quán)利要求3所述的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法，其特征是，統(tǒng)計(jì)復(fù)用器對多路節(jié)目對應(yīng)編碼器輸出的不同碼率的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇的方法如下 BI)多路節(jié)目的數(shù)據(jù)先存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中，對于所有節(jié)目碼率值為Pc的碼流，如果當(dāng)前多路節(jié)目的總碼率在最大帶寬以內(nèi)，則選擇所有節(jié)目碼率值為Pc的碼流，否則按照以下規(guī)則挑選適當(dāng)?shù)拇a流a)當(dāng)出現(xiàn)峰值超出帶寬限制的上限時(shí)，根據(jù)峰值超出部分的值，按照優(yōu)先級(jí)從低到高的順序，依次選擇節(jié)目流碼率值為Pl的碼流；b)當(dāng)出現(xiàn)峰值超低的區(qū)域時(shí)，根據(jù)峰值超出部分的值，按照優(yōu)先級(jí)從高到低的順序，依次選擇節(jié)目流碼率值為Ph的碼流，其中，所述峰值超低指的是當(dāng)前總碼率與帶寬上限的差距大于某一路選擇了 Pc碼率的數(shù)據(jù)與其Ph碼率之差； B2)根據(jù)選擇的碼流的碼率，從高速IP網(wǎng)絡(luò)中挑選帶寬大于等于總碼率且差距最小的碼率通道，并把最接近設(shè)定碼率的碼流及新的碼率參數(shù)統(tǒng)一發(fā)送給系統(tǒng)級(jí)復(fù)用模塊。
5.如權(quán)利要求4所述的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法，其特征是，進(jìn)一步包括， B3)對于出現(xiàn)異常的通道，多路節(jié)目動(dòng)態(tài)碼率分配模塊重復(fù)步驟BI)和B2)，直到挑選到合適碼流。
6.如權(quán)利要求5所述的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法，其特征是，在把挑選的節(jié)目流進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)復(fù)用的過程中，執(zhí)行如下操作Cl)對挑選的不同節(jié)目的碼流進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)復(fù)用； C2)如果編碼器可以接收復(fù)用器的反饋并做相應(yīng)的處理，則把當(dāng)前選用的碼率值和期望的碼率值傳送給編碼器； C3)如果復(fù)用器加入碼率重調(diào)的功能，對于一些經(jīng)過并行編碼優(yōu)選節(jié)目后，還有帶寬瓶頸的節(jié)目流，則對相應(yīng)的視頻基本流進(jìn)行碼率重新調(diào)整，以達(dá)到更好的統(tǒng)計(jì)復(fù)用效果。
7.如權(quán)利要求2所述的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法，其特征是，步驟A2)中，采用從復(fù)用器反饋的方法，實(shí)現(xiàn)對編碼器的自動(dòng)設(shè)置。
8.如權(quán)利要求4所述的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法，其特征是，步驟B2中，采用變碼率的方法改變某些節(jié)目的碼率，從而減少節(jié)目挑選的頻繁性。
全文摘要
一種基于并行編碼的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法，包括根據(jù)總體帶寬要求預(yù)先為每一路節(jié)目的編碼器配置一個(gè)初始碼率；在系統(tǒng)復(fù)用端統(tǒng)計(jì)分析各路節(jié)目在緩存中的狀態(tài)，并根據(jù)應(yīng)用設(shè)置的節(jié)目優(yōu)先級(jí)要求，對每一路節(jié)目的編碼器輸出碼率給出新的碼率設(shè)置要求，并把新的設(shè)置要求反饋給每一路的統(tǒng)計(jì)編碼器；每一路的統(tǒng)計(jì)編碼器根據(jù)新的碼率設(shè)置要求輸出最接近要求碼率的碼流給下一級(jí)多路統(tǒng)計(jì)復(fù)用模塊；多路統(tǒng)計(jì)復(fù)用模塊接收上一級(jí)按新的碼率要求得到的碼流進(jìn)行多路統(tǒng)計(jì)復(fù)用，形成高質(zhì)量平滑的多節(jié)目復(fù)用流；重復(fù)上述步驟直到得到統(tǒng)計(jì)復(fù)用節(jié)目的完整播出。本發(fā)明在不改變現(xiàn)有頭端系統(tǒng)的情況下，通過優(yōu)化傳統(tǒng)復(fù)用器的方法，提高了帶寬利用的效率和圖像主觀質(zhì)量。
文檔編號(hào)H04N7/26GK102724491SQ20121020343
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者李革, 袁磊 申請人:北京博雅華錄視聽技術(shù)研究院有限公司