專利名稱：用于適配視頻信號的目標(biāo)速率的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及支持視頻的系統(tǒng)、設(shè)備、軟件和方法，更具體地，涉及用于對頻信 號的目標(biāo)速率進行適配的機制和技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)和有關(guān)技術(shù)的發(fā)展，并且由于通信網(wǎng)絡(luò)帶寬容量的持續(xù)增長，通過互 聯(lián)網(wǎng)對視頻信息的傳輸變得愈加普遍和可靠。過去，由于以下原因，通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)囊曨l 信號的質(zhì)量不高。在會話視頻電話服務(wù)中，視頻編碼器通常應(yīng)用預(yù)定的速率控制功能，該速 率控制功能嘗試將平均源比特率常數(shù)保持為與給定目標(biāo)比特率盡可能接近。在諸如基于IP的視頻電話(VToIP)等分組交換網(wǎng)絡(luò)中，視頻分組的傳輸延遲將出 于多種原因而變化。原因之一在于傳輸鏈路上變化的負載，這可能引起傳輸延遲的低頻波 動，甚至引起突發(fā)擁塞峰(例如圖1所示)。圖1示出了 40和50秒之間的擁塞峰的示例。 當(dāng)發(fā)射機/接收機不具有目標(biāo)速率適配并且緩沖器大小為無限大時，出現(xiàn)如圖1所示的視 頻傳輸延遲。無限大的緩沖器大小意味著分組永遠不會因緩沖器溢出而丟失。擁塞峰可能 因互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的突然增加而發(fā)生，并可能持續(xù)長達數(shù)秒。在圖1中，擁塞從10秒持續(xù)至50 秒。傳統(tǒng)地，擁塞峰可能引起視頻數(shù)據(jù)傳輸減慢，這將導(dǎo)致在接收機側(cè)，所感知的圖像的質(zhì) 量下降，如延遲變化、分組丟失、或所顯示的圖像卡住和跳躍。因此，過去，不大可能使用互 聯(lián)網(wǎng)而不使用專用傳輸網(wǎng)絡(luò)來接收持續(xù)特定時間(例如，對于視頻會議或視頻電話會話可 能必要的幾分鐘)的良好質(zhì)量的視頻信號。經(jīng)解碼的視頻的完整性通常因丟失而受到破壞，這是由于眾所周知，視頻壓縮基 于運動補償，而運動補償使用先前解碼的幀作為未來幀的參考。這些干擾持續(xù)多長時間將 取決于所使用的幀內(nèi)刷新(IR)過程(即，不采用運動補償對幀或幀的部分進行編碼)。由 于通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻數(shù)據(jù)因信道丟失而可能是不可靠的，因此需要IR過程。因信道丟 失導(dǎo)致的差錯可能不利地影響向用戶呈現(xiàn)的視頻的質(zhì)量。特別地，信道差錯不僅能夠降低 當(dāng)前幀的質(zhì)量，還降低使用運動估計和補償技術(shù)、根據(jù)當(dāng)前幀產(chǎn)生的后續(xù)幀間編碼幀的質(zhì) 量。為了限制信道引起的差錯從一個幀到另一幀的傳播，視頻編碼器典型地應(yīng)用IR過程。 例如，運動圖像專家組(MPEG)或國際電信聯(lián)盟(ITU)描述了 IR過程。為了解決這些問題，提出了若干現(xiàn)有技術(shù)。某些現(xiàn)有技術(shù)依賴于接納控制方法，典 型地，當(dāng)檢測到負載量大的通信網(wǎng)絡(luò)(或節(jié)點之間負載量大的鏈路)時，接納控制方法阻塞 新的會話。這些技術(shù)中的某些使用基于從視頻接收器到發(fā)送器的反饋的視頻目標(biāo)速率適 配。然而，與現(xiàn)有視頻目標(biāo)速率適配方法相關(guān)聯(lián)的一個問題在于，它們通?；谀承?平均合計最大容量，而平均合計最大容量可能對由可變速率流的統(tǒng)計復(fù)用引起的瞬時(短 時間)擁塞不敏感。如果盡力而為業(yè)務(wù)正在爭用相同資源，則瞬時擁塞是相關(guān)的并且應(yīng)當(dāng) 予以解決。還存在更高級的基于測量的動態(tài)接納控制方法，但這些方法通?；谥疰溌芳?而不是端到端級。逐鏈路級指的是例如多基站和移動電話的系統(tǒng)。兩個移動電話經(jīng)由多條鏈路彼此連接，每條鏈路將基站連接至移動電話或者將基站連接至另一基站或連接至另一 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(如無線網(wǎng)絡(luò)控制器、網(wǎng)關(guān)或路由器)。兩個移動電話之間的鏈路的數(shù)量取決于電 話之間的地理距離以及移動電話是否位于相同無線接入網(wǎng)絡(luò)中。因此，在該特定示例中，兩 個移動電話之間可能存在多于兩條鏈路，并且控制方法測量每條鏈路的各種參數(shù)。與逐鏈 路級不同，端到端級監(jiān)控在兩個移動電話處接收的信號而不監(jiān)控在各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的鏈 路處接收的信號?；诜答伒哪繕?biāo)速率適配方法一般使用端到端級監(jiān)控。然而，現(xiàn)有方法基于寬松 的反饋機制，而寬松的反饋機制通常無法應(yīng)對突發(fā)擁塞峰?，F(xiàn)有方法的另一問題是在擁塞 期結(jié)束后，目標(biāo)速率回到其原始水平的恢復(fù)較差。例如，傳統(tǒng)方法基于分組丟失測量來適配 目標(biāo)速率。該方法的第一個問題在于其花費較長時間在發(fā)射機處從接收機接收分組丟失 率(PLR)的可靠測量。當(dāng)認為PLR高時，降低編碼器的目標(biāo)速率，但該過程發(fā)生得太晚，擁 塞峰甚至可能已經(jīng)結(jié)束。與該方法相關(guān)聯(lián)的另一問題在于當(dāng)PLR = O時，難以獲知將目標(biāo) 速率提高多少而不引起分組丟失和惡化所發(fā)送的視頻的質(zhì)量，由于(i)等于0的所測量的 PLR和(ii)降低的目標(biāo)速率的組合不一定意味著擁塞結(jié)束。為了避免該問題，現(xiàn)有方法中 的目標(biāo)速率恢復(fù)得非常慢，或者其甚至可以永久保持下降，這將導(dǎo)致視頻編碼器使用低目 標(biāo)速率，因此甚至在瞬時擁塞峰之后也不必要地使所發(fā)送的視頻的感知質(zhì)量下降。因此，以下示例實施例的目的是解決以上討論的現(xiàn)有方法和技術(shù)的問題中的一個 或多個。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)示例實施例，提供了一種用于適配從視頻提供器向視頻接收器發(fā)送的視頻信 號的當(dāng)前目標(biāo)速率的方法。所述方法包括在視頻接收器處，接收視頻信號；在視頻接收器 處，測量所接收的視頻信號的至少一個指示符，所述至少一個指示符不同于分組丟失率；在 視頻接收器處，基于所接收的視頻信號的當(dāng)前目標(biāo)速率、所述至少一個指示符和至少一個 參考，計算新目標(biāo)速率；以及從視頻接收器向視頻提供器發(fā)送所述新目標(biāo)速率，以適配當(dāng)前 目標(biāo)速率。根據(jù)另一示例實施例，提供了一種用于適配從視頻提供器向視頻接收器發(fā)送的視 頻信號的當(dāng)前目標(biāo)速率的方法。所述方法包括以當(dāng)前目標(biāo)速率從視頻提供器發(fā)送視頻信 號；在視頻提供器處，接收視頻接收器所接收的視頻信號的至少一個指示符，所述至少一個 指示符不同于分組丟失率；在視頻提供器處，基于所發(fā)送的視頻信號的當(dāng)前目標(biāo)速率、所述 至少一個指示符和至少一個參考，計算新目標(biāo)速率；以及在視頻提供器處，將當(dāng)前目標(biāo)速率 適配為新目標(biāo)速率。根據(jù)又一示例實施例，提供了一種用于計算從視頻提供器發(fā)送的視頻信號的新目 標(biāo)速率的設(shè)備。所述設(shè)備包括至少一個輸入/輸出端口，被配置為接收視頻信號；處理 器，連接至至少一個輸入/輸出端口，并被配置為根據(jù)所接收的視頻信號確定至少一個指 示符，其中，所述至少一個指示符不同于分組丟失率，所述處理器還被配置為基于所接收的 視頻信號的當(dāng)前目標(biāo)速率、所述至少一個指示符和至少一個參考來計算新目標(biāo)速率；并且 輸入/輸出端口還被配置為向視頻提供器發(fā)送新目標(biāo)速率，使得視頻提供器將當(dāng)前目標(biāo)速 率適配為新目標(biāo)速率。
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根據(jù)另一示例實施例，提供了一種用于適配向視頻接收器發(fā)送的視頻信號的當(dāng)前 目標(biāo)速率的視頻提供器。所述視頻提供器包括輸入/輸出，被配置為以當(dāng)前目標(biāo)速率發(fā)送 視頻信號，并接收由視頻接收器基于所接收的視頻信號測量的至少一個指示符，所述至少 一個指示符不同于分組丟失率；以及處理器，被配置為基于所發(fā)送的視頻信號的當(dāng)前目標(biāo) 速率、所述至少一個指示符和至少一個參考來計算新目標(biāo)速率，并將當(dāng)前目標(biāo)速率適配為 新目標(biāo)速率。根據(jù)一個示例實施例，提供了一種用于計算從視頻提供器發(fā)送的視頻信號的新目 標(biāo)速率的設(shè)備。所述設(shè)備包括用于接收視頻信號的裝置；用于在該設(shè)備處根據(jù)所接收的 視頻信號測量至少一個指示符的裝置，所述至少一個指示符不同于分組丟失率；用于在該 設(shè)備處基于所接收的視頻信號的當(dāng)前目標(biāo)速率、所述至少一個指示符和至少一個參考來計 算新目標(biāo)速率的裝置；并且用于接收的裝置還被配置為向視頻提供器發(fā)送新目標(biāo)速率，使 得所述視頻提供器將當(dāng)前速率適配為新目標(biāo)速率。根據(jù)另一示例實施例，提供了一種用于適配視頻信號的當(dāng)前目標(biāo)速率的系統(tǒng)。所 述系統(tǒng)包括視頻提供器，被配置為以當(dāng)前目標(biāo)速率發(fā)送視頻信號；視頻接收器，被配置為 接收視頻信號，根據(jù)所接收的視頻信號測量至少一個指示符，所述至少一個指示符不同于 分組丟失率，所述視頻接收器還被配置為基于所接收的視頻信號的當(dāng)前目標(biāo)速率、所述至 少一個指示符和至少一個參考來計算新目標(biāo)速率，并將新目標(biāo)速率發(fā)送至視頻提供器；以 及基站，被配置為將視頻接收器連接至視頻提供器。所述視頻提供器將當(dāng)前速率適配為新 目標(biāo)速率。根據(jù)另一示例實施例，提供了一種包括計算機可執(zhí)行指令的計算機可讀介質(zhì)，其 中，當(dāng)由處理器執(zhí)行指令時，指令使包括處理器在內(nèi)的視頻接收器計算視頻信號的新目標(biāo) 速率。所述指令包括在視頻接收器處，接收視頻信號；在視頻接收器處，測量所接收的視 頻信號的至少一個指示符，所述至少一個指示符不同于分組丟失率；在視頻接收器處，基于 所接收的視頻信號的當(dāng)前目標(biāo)速率、所述至少一個指示符和至少一個參考，計算新目標(biāo)速 率；以及從視頻接收器向視頻提供器發(fā)送新目標(biāo)速率，以適配當(dāng)前目標(biāo)速率?？s略語列表VToIP-基于IP的視頻電話；IR-幀內(nèi)刷新；MPEG-運動圖像專家組；ITU-國際電信聯(lián)盟；PLR-分組丟失率；PSNR-峰值信噪比；CDF-累積分布函數(shù)；CXDF-互補累積分布函數(shù)；LAN-局域網(wǎng)；VS-視頻信號；RTCP-實時控制協(xié)議；SDP-會話描述協(xié)議；SR-發(fā)送器報告；
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RR-接收報告；RTP-實時傳輸協(xié)議；MBR-最大比特率；GBR-保證比特率；DVD-數(shù)字多功能盤；
ASIC-特定用途集成電路；DSP-數(shù)字信號處理器；FPGA-現(xiàn)場可編程門陣列；IC-集成電路；FM-調(diào)頻；LCD-液晶顯示器；
OLED-有機發(fā)光二極管；
WLAN-無線局域網(wǎng)。


并入并構(gòu)成說明書一部分的附圖示出了一個或多個實施例，并與描述共同對這些 實施例進行解釋。附圖中圖1是示出了突發(fā)擁塞峰的曲線圖；圖2是根據(jù)示例實施例的支持視頻的設(shè)備的示意圖；圖3是根據(jù)示例實施例的視頻系統(tǒng)的示意圖；圖4是根據(jù)示例實施例的調(diào)整視頻信號的當(dāng)前目標(biāo)速率的過程的示意圖；圖5是示出了當(dāng)前目標(biāo)速率的時間變化的曲線圖；圖6是示出了不采用速率適配的接收器中的傳輸延遲的曲線圖；圖7是示出了采用目標(biāo)速率適配的接收器中的傳輸延遲的曲線圖；圖8是示出了針對3種不同系統(tǒng)的延遲的互補累積分布的曲線圖；圖9是示出了傳輸延遲以及對應(yīng)的高和低閾值的曲線圖；圖10是示出了針對3種不同系統(tǒng)的峰值信噪比(PSNR)的曲線圖；圖11是示出了針對3種不同系統(tǒng)的PSNR的累積分布函數(shù)(CDF)的曲線圖；圖12是示出了用于適配從視頻提供器發(fā)送至視頻接收器的視頻信號的當(dāng)前目標(biāo) 速率的方法的流程圖；圖13是示出了用于適配從視頻提供器發(fā)送至視頻接收器的視頻信號的當(dāng)前目標(biāo) 速率的另一方法的流程圖；圖14a是根據(jù)示例實施例的視頻系統(tǒng)的示意圖，在該視頻系統(tǒng)中，使用基于請求 的目標(biāo)速率適配；圖14b是根據(jù)示例實施例的視頻系統(tǒng)的示意圖，在該視頻系統(tǒng)中，使用基于測量 的目標(biāo)速率適配；以及圖15是根據(jù)圖14a所示的示例實施例的、調(diào)整視頻信號的當(dāng)前目標(biāo)速率的過程的 示意圖。
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具體實施例方式對示例實施例的以下描述參照了附圖。不同附圖中的相同參考標(biāo)記標(biāo)識相同或相 似的元件。以下詳細描述并不限制本發(fā)明。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。為了簡單 起見，關(guān)于視頻電話的術(shù)語和結(jié)構(gòu)，討論了以下實施例。然而，接下來所討論的實施例不限 于視頻電話，而是還可以應(yīng)用于能夠接收視頻信號的其他設(shè)備。在整個說明書中，所提到的“一個實施例”或“一實施例”是指結(jié)合實施例描述的 特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。因此，在整個說明書中多處出現(xiàn) 的短語“在一個實施例中，，或“在一實施例中，，不一定都指代相同的實施例。此外，可以在 一個或多個實施例中以任意適當(dāng)?shù)姆绞浇M合特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。為了對該討論提供一定的上下文，圖2示出了示例的支持視頻的設(shè)備10。設(shè)備10 可以是視頻提供器、視頻接收器或兩者的組合。設(shè)備10包括輸入/輸出端口 12，被配置 為接收視頻信號VS。輸入/輸出端口 12可以經(jīng)由總線14連接至天線16或有線線路(未 示出)，以接收視頻信號VS。視頻信號VS可以沿有線線路或以無線方式發(fā)送至設(shè)備10。天 線16可以是單天線或多天線，并可以被配置為經(jīng)由紅外、射頻或其他已知無線接口接收視 頻信號VS。輸入/輸出端口 12還連接至處理器18，處理器18接收視頻信號VS以進行處 理。處理器18可以經(jīng)由總線14連接至存儲器20。存儲器20可以存儲視頻信號VS以及 處理器18所必需的其他數(shù)據(jù)，如視頻提供器的數(shù)據(jù)速率目標(biāo)。在示例實施例中，設(shè)備10可 以具有顯示器22，顯示器22被配置為顯示與所接收的視頻信號VS相對應(yīng)的圖像。在另一 示例實施例中，設(shè)備10可以具有能夠從用戶輸入命令的輸入/輸出接口 24，如鍵盤、鼠標(biāo)、 麥克風(fēng)、視頻攝像機等。在另一示例實施例中，設(shè)備10可以具有連接至總線14的測量單元 26，測量單元26能夠測量所接收的視頻信號VS的各種指示符。各種指示符的示例包括但不限于傳輸延遲、緩沖延遲或水平、所接收的比特率或 分組速率、分組丟失率等。以下是各種指示符的定義的示例。傳輸延遲被定義為從分組 從發(fā)送設(shè)備發(fā)送直到在接收器處接收到該分組為止所測量的時間。緩沖延遲是自接收到分 組直到消耗分組(如在視頻情況下在顯示器上呈現(xiàn))為止分組在存儲器緩沖器中花費的時 間。緩沖水平指示接收器側(cè)存儲器緩沖器中未決分組的數(shù)量。所接收的比特率是通過將在 特定時段內(nèi)以比特為單位的所接收的分組大小之和除以該時段的持續(xù)時間來測量到的。所 接收的分組速率是通過將在特定時段內(nèi)所接收的分組的數(shù)量除以該時段的持續(xù)時間來測 量到。分組丟失率是特定時段內(nèi)丟失分組的數(shù)量除以該時段的持續(xù)時間(通常以百分比給 出)。丟失分組是已發(fā)送但未到達接收器(或未被接收器消耗)的分組。分組丟失的檢測 通?；谠诎l(fā)送器側(cè)對分組插入的序列號。支持視頻的設(shè)備10的示例是計算機、固定電 話、移動電話、復(fù)印機、傳真機、個人數(shù)字助理、視頻攝像機、照像機等。在圖3中示出的另一示例實施例中，系統(tǒng)30包括設(shè)備10以及有線視頻提供器32 和無線視頻提供器36中的至少一個。有線視頻提供器32經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)34連接至設(shè)備10，網(wǎng)絡(luò) 34可以是傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)、LAN網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)或任何基于電纜的網(wǎng)絡(luò)。無線視頻提供器36通 過無線網(wǎng)絡(luò)來向設(shè)備10(例如可以是移動電話)發(fā)送視頻信號VS，該無線網(wǎng)絡(luò)包括通信系 統(tǒng)中的基站38、家庭網(wǎng)絡(luò)中的無線路由器/調(diào)制解調(diào)器以及其他已知無線提供器中的至少 一個。下面轉(zhuǎn)向描述了對從視頻提供器(例如視頻提供器32)到視頻接收器(例如設(shè)備10)的視頻數(shù)據(jù)進行發(fā)送和控制的過程40，圖4示出了 在步驟42中，視頻提供器具有預(yù) 定發(fā)送目標(biāo)速率，即當(dāng)前目標(biāo)速率。在一個示例實施例中，當(dāng)前目標(biāo)速率是120，000比特/ 秒。為了討論簡單起見，將元件32稱為視頻提供器，并將元件10稱為視頻接收器。然而， 應(yīng)當(dāng)注意的是，元件10和32均可以發(fā)送和接收視頻信號并可以充當(dāng)接收機/發(fā)射機。過 程40在高層描述了對視頻數(shù)據(jù)進行發(fā)送和控制。稍后討論與過程40有關(guān)的細節(jié)。視頻信 號VS以當(dāng)前目標(biāo)速率被發(fā)送至視頻接收器。根據(jù)示例實施例，視頻接收器在步驟44中測 量所接收的視頻信號VS的一個或多個指示符。接著，如下討論的，基于所測量的指示符來 控制視頻目標(biāo)速率。根據(jù)示例實施例，通過基于與傳統(tǒng)PLR相比更敏感的指示符(m)的交互式反饋，來 控制視頻目標(biāo)速率(例如比特率)，使得反饋可以更快地對可能出現(xiàn)在傳輸網(wǎng)絡(luò)中的突發(fā) 擁塞作出反應(yīng)。例如，如果視頻信號每秒發(fā)送25幀，那么傳統(tǒng)上每秒測量PLR兩次，而針對 每個所接收的分組測量指示符“m”。在另一示例實施例中，視頻接收器10針對每個幀測量 指示符。幀可以被分段為η個分組(例如，根據(jù)所使用的視頻標(biāo)準(zhǔn)，每像條或塊組GOB為一 個分組)，其中，根據(jù)源視頻的質(zhì)量類別(即帶寬)，η是在2和10之間的整數(shù)。在一個示 例實施例中，可以存在一個或多個這樣的指示符mj(j = 1至指示符的數(shù)量)。指示符可以 基于不同的測量，如傳輸延遲、緩沖延遲或水平、所接收的比特率或分組速率、PLR等。將所確定的指示符值與對應(yīng)的固定或適應(yīng)性參考rk(k = 1至參考的數(shù)量)進行 比較。根據(jù)示例實施例，參考是以下至少一項低通濾波后的延遲、經(jīng)非對稱加權(quán)的低通濾 波后的延遲、以及基于以低通濾波后的延遲縮放的對高通濾波后的延遲的冪的估計之和的 延遲閾值?；谧饔糜谥甘痉癿”、參考“r”和先前目標(biāo)速率tr-的遞歸狀態(tài)函數(shù)q(m，r， tr。ld)，來確定新目標(biāo)速率(trn )。以下方程示出了新目標(biāo)速率= q(r’m’K“(1)其中，tr。ld是舊目標(biāo)速率，;是表示參考(rk)的矢量，^是表示指示符(Hij)的矢量。 函數(shù)q(.)被定義為使得，如稍后將討論的，新目標(biāo)速率根據(jù)指示符Ii^和參考rk的值，沿正 確的方向并以適當(dāng)?shù)牟介L改變。在一個示例實施例中，用于目標(biāo)速率向下適配的函數(shù)“q” 由以下方程給出q(r, m, trold) = [[MghThresholdi - JixDeli^medi - JixDeli)]* trMr = lJLxDeli, MghThresholdi](2)m = [Inedi),其中，定義函數(shù)“q”的量將在稍后加以解釋。根據(jù)示例實施例，在步驟46中，在視頻接收器處計算新目標(biāo)速率。備選地，在視 頻接收器向視頻提供器發(fā)送所測量的指示符的情況下，可以在視頻提供器處計算新目標(biāo)速 率。在步驟48中，向視頻提供器反饋所計算的新目標(biāo)速率，使得視頻提供器可以根據(jù)存在 于網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)和其他條件來調(diào)整其視頻比特率。(除了交叉業(yè)務(wù)以外)其他條件的示例 是取決于移動客戶端的移動的、無線接入中的衰落。如稍后將討論的，如果網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù) 少，則視頻提供器可以向上調(diào)整比特率，而如果網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)多，則可以向下調(diào)整比特率。 在一個示例實施例中，反饋被理解為表示將新目標(biāo)速率以信號的方式從視頻接收器通知給 視頻提供器。
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根據(jù)在反饋環(huán)中發(fā)送何種信息，目標(biāo)速率適配可以是基于測量的或基于請求的。 如果視頻接收器向視頻提供器發(fā)送所測量的指示符，視頻提供器繼而計算新目標(biāo)速率，那 么該過程被稱為基于測量的適配。備選地，如果接收器知道發(fā)送器所使用的目標(biāo)速率，那么 接收器計算新目標(biāo)速率并將其作為請求發(fā)送至發(fā)送器。這被稱為基于請求的適配。第二種 方法就開銷信令而言比第一種方法更為高效。本申請的示例實施例適用于這兩個過程。然 而，為了討論簡單起見，接下來，使用基于請求的過程的術(shù)語，并介紹與基于請求的過程有 關(guān)的示例?；跍y量的目標(biāo)速率適配的不利之處在于，需要商家(視頻提供器、視頻接收器 以及關(guān)聯(lián)過程的制造者)之間就要測量什么參數(shù)以及如何計算目標(biāo)速率達成共識?；谡?求的目標(biāo)速率適配更加靈活，這是由于該方法無需商家之間的協(xié)商，并且無需擴展的傳輸 容量。此外，同基于測量的適配相比，基于請求的目標(biāo)速率允許接收器使用更多的指示符以 及適應(yīng)性參考以進行適配。就此而言，目標(biāo)速率的基于測量的適配在指示符和參考的數(shù)量 方面是受限的，這是由于大量的指示符和參考導(dǎo)致大量的開銷傳輸，而由于有限的可用帶 寬，這是難以實現(xiàn)的。當(dāng)視頻提供器在步驟48中接收到由視頻接收器計算的新目標(biāo)速率時，視頻提供 器在步驟50中調(diào)整其當(dāng)前目標(biāo)速率，并在步驟52中繼續(xù)以新目標(biāo)速率發(fā)送視頻信號。與 使用PLR來確定新目標(biāo)速率的傳統(tǒng)過程相比，上述過程的一個優(yōu)勢在于如上所述，與PLR 不同，過程40所使用的指示符對突發(fā)擁塞峰是時間敏感的。然而，如果實際目標(biāo)速率改變并且速率改變過程過于頻繁地觸發(fā)新目標(biāo)速率的確 定，則由于發(fā)生在視頻接收器中的測量和計算的量，視頻信號的發(fā)送可能受到負面影響。為 了防止頻繁的目標(biāo)速率改變和振蕩，在示例實施例中可以使用特定的觸發(fā)條件，即，僅當(dāng)特 定指示符落于預(yù)定閾值條件以下時才執(zhí)行目標(biāo)速率的改變。對于提高或降低目標(biāo)速率，可 以使用不同的觸發(fā)條件。換言之，為了提高目標(biāo)速率，用于向上改變當(dāng)前目標(biāo)速率的條件 (condup)不同于用于向下改變當(dāng)前目標(biāo)速率的條件(condd_)。在一個示例實施例中，該條 件可以是基于所測量的指示符和所存儲的參考的布爾函數(shù)。可選地，該條件可以包括某些 定時條件，例如，頻繁程度不高于每隔規(guī)則實時控制協(xié)議(RTCP)時段一次，或不先于通過 通知對先前請求或測量作出響應(yīng)，等等。因此，在該示例實施例，如果這些條件中的任一個 為真，就計算新目標(biāo)速率。根據(jù)另一示例實施例，可以將目標(biāo)速率限定在特定范圍內(nèi)。因此，不允許目標(biāo)速率 提高至高于特定最大值trmax或降低至低于下限trmin。另一備選方案是如果請求目標(biāo)速率 低于trmin，則中斷視頻分量?？梢酝ㄟ^控制信令(如SIP/SDP信令中的INVITE和REINVITE， 參見例如 IETF RFC 4566(2006) :"SDP =Session Description Protocol，，，其全部內(nèi)容被并 與于此作為參考)來協(xié)商該范圍。在以下示例實施例中，更詳細地描述調(diào)整當(dāng)前速率的過程。為了示例的目的，以下 介紹處理器執(zhí)行的、用于計算新目標(biāo)速率以調(diào)整當(dāng)前速率的指令的完整列表?？梢允褂酶?種計算機語言環(huán)境來向處理器提供指令。在另一實施例中，可以將電路編程為執(zhí)行指令。以 下討論的指令適用于每個所接收的視頻幀“ i ”。根據(jù)示例實施例，基于使用傳輸延遲Cli的估計來實現(xiàn)視頻目標(biāo)速率適配，其中， “i”是幀索引，Cli是指示符。在基于分組交換的網(wǎng)絡(luò)中，傳輸延遲是將所有分組比特推送至線中所需的時間量。換言之，這是由鏈路的數(shù)據(jù)速率引起的延遲。傳輸延遲可以是分組長度 的函數(shù)，與兩個節(jié)點之間的距離沒有關(guān)系。該延遲與以比特為單位的分組長度成正比。該 延遲還因分組傳播所經(jīng)過的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的緩沖器中的排隊延遲造成。這是交叉業(yè)務(wù)所引起的 傳輸延遲變化的原因，也是導(dǎo)致?lián)砣囊粋€原因。這可以通過請求(競爭的)發(fā)送器降低 它們的發(fā)送比特率從而使分組尺寸變得更小來改進?？蛇x地，除了 Cli指示符，視頻目標(biāo)速 率適配還可以使用分組丟失Plri作為指示符。(根據(jù)IETF的RFC3550)，分組丟失指示符 Plri是在兩個連續(xù)的RTCP發(fā)送器或接收器報告(SR/RR)消息之間的時間間隔內(nèi)確定的。
各種延遲指示符由以下方程確定
權(quán)利要求
一種用于適配從視頻提供器[32]向視頻接收器[10]發(fā)送的視頻信號[VS]的當(dāng)前目標(biāo)速率的方法，包括在視頻接收器[10]處，接收視頻信號[VS]；在視頻接收器[10]處，測量所接收的視頻信號[VS]的至少一個指示符，所述至少一個指示符不同于分組丟失率；在視頻接收器[10]處，基于所接收的視頻信號的當(dāng)前目標(biāo)速率、所述至少一個指示符和至少一個參考，計算新目標(biāo)速率；以及從視頻接收器[10]向視頻提供器[32]發(fā)送新目標(biāo)速率，以適配當(dāng)前目標(biāo)速率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以隨時間改變的步長，向上調(diào)整當(dāng)前目標(biāo)速率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括如果所計算的新目標(biāo)范圍大于第一預(yù)定閾值或小于第二預(yù)定閾值，則將新目標(biāo)速率校 正至預(yù)定范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括僅當(dāng)觸發(fā)預(yù)定條件時，才計算新目標(biāo)速率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述預(yù)定條件包括以下至少一項第一條件，指示當(dāng)前目標(biāo)速率是否小于預(yù)定低目標(biāo)速率；第二條件，指示當(dāng)前目標(biāo)速率是否大于預(yù)定高目標(biāo)速率；以及第三條件，如果新目標(biāo)速率的前一計算與新目標(biāo)速率的當(dāng)前計算之間的時間間隔小于 預(yù)定時間間隔，則阻止計算新目標(biāo)速率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個參考是包括多個參考分量在內(nèi)的 矢量量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個指示符是包括多個指示符分量在內(nèi)的矢量量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述計算還包括以比向上調(diào)整當(dāng)前目標(biāo)速率所 用的步長更大的步長，向下調(diào)整當(dāng)前目標(biāo)速率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個指示符是以下至少一項視頻信號 的幀的傳輸延遲、緩沖延遲、接收比特率和接收分組率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個參考是以下至少一項低通濾波 后的延遲；經(jīng)非對稱加權(quán)的低通濾波后的延遲；以及基于以低通濾波后的延遲縮放的、對 高通濾波后的延遲的冪的估計之和的延遲閾值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括在視頻接收器處，測量所接收的視頻信號的分組丟失率；并且所述計算步驟包括基于當(dāng)前目標(biāo)速率、所述至少一個指示符、分組丟失率和所述至少 一個參考，計算新目標(biāo)速率。
12.一種用于適配從視頻提供器[32]向視頻接收器[10]發(fā)送的視頻信號[VS]的當(dāng)前 目標(biāo)速率的方法，包括以當(dāng)前目標(biāo)速率從視頻提供器[32]發(fā)送視頻信號[VS]；在視頻提供器[32]處，接收視頻接收器[10]所接收的視頻信號[VS]的至少一個指示符，所述至少一個指示符不同于分組丟失率；在視頻提供器[32]處，基于所發(fā)送的視頻信號[VS]的當(dāng)前目標(biāo)速率、所述至少一個指 示符和至少一個參考來計算新目標(biāo)速率；以及在視頻提供器[32]處，將當(dāng)前目標(biāo)速率適配為新目標(biāo)速率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述至少一個指示符是以下至少一項視頻信 號的幀的傳輸延遲、緩沖延遲、接收比特率和接收分組率。
14.一種用于計算從視頻提供器發(fā)送的視頻信號的新目標(biāo)速率的設(shè)備，包括至少一個輸入/輸出端口，被配置為接收視頻信號；處理器，連接至至少一個輸入/輸出端口，并被配置為根據(jù)所接收的視頻信號確定至 少一個指示符，其中，所述至少一個指示符不同于分組丟失率，所述處理器還被配置為基于 所接收的視頻信號的當(dāng)前目標(biāo)速率、所述至少一個指示符和至少一個參考來計算新目標(biāo)速 率；并且所述輸入/輸出端口還被配置為向視頻提供器發(fā)送新目標(biāo)速率，使得視頻提供器將當(dāng) 前速率適配為新目標(biāo)速率。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述處理器還被配置為以隨時間改變的步長，向上調(diào)整當(dāng)前目標(biāo)速率。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述處理器還被配置為以比向上調(diào)整當(dāng)前目標(biāo)速率所用的步長更大的步長，向下調(diào)整當(dāng)前目標(biāo)速率。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述至少一個指示符是以下至少一項視頻信 號的幀的傳輸延遲、緩沖延遲、接收比特率和接收分組率。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述參考是以下至少一項低通濾波后的延 遲；經(jīng)非對稱加權(quán)的低通濾波后的延遲；以及基于以低通濾波后的延遲縮放的、對高通濾 波后的延遲的冪的估計之和的延遲閾值。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述處理器還被配置為測量所接收的視頻信 號的分組丟失率；以及基于當(dāng)前目標(biāo)速率、所述至少一個指示符、分組丟失率和所述至少一 個參考，計算新目標(biāo)速率。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備是視頻接收器，包括電話、計算機、個 人數(shù)字助理、電視機、機頂盒和攝像機之一。
21.一種用于適配向視頻接收器[10]發(fā)送的視頻信號[VS]的當(dāng)前目標(biāo)速率的視頻提 供器[32]，包括:輸入/輸出[12]，被配置為以當(dāng)前目標(biāo)速率發(fā)送視頻信號[VS]，并接收由視頻接收器 [10]基于所接收的視頻信號[VS]測量的至少一個指示符，所述至少一個指示符不同于分 組丟失率；以及處理器[18]，被配置為基于所發(fā)送的視頻信號[VS]的當(dāng)前目標(biāo)速率、所述至少一個指 示符和至少一個參考來計算新目標(biāo)速率，并將當(dāng)前目標(biāo)速率適配為新目標(biāo)速率。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的視頻提供器，其中，所述至少一個指示符是以下至少一項 視頻信號的幀的傳輸延遲、緩沖延遲、接收比特率和接收分組率。
23.一種存儲著計算機可執(zhí)行指令的計算機可讀介質(zhì)，其中，當(dāng)由處理器[18]執(zhí)行指 令時，指令使包括處理器[18]在內(nèi)的視頻接收器[10]計算視頻信號[VS]的新目標(biāo)速率，所述指令包括 在視頻接收器[10]處，接收視頻信號[VS]；在視頻接收器[10]處，測量所接收的視頻信號[VS]的至少一個指示符，所述至少一個 指示符不同于分組丟失率；在視頻接收器[10]處，基于所接收的視頻信號[VS]的當(dāng)前目標(biāo)速率、所述至少一個指 示符和至少一個參考，計算新目標(biāo)速率；以及從視頻接收器[10]向視頻提供器[32]發(fā)送新目標(biāo)速率，以適配當(dāng)前目標(biāo)速率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于適配從視頻提供器(32)向視頻接收器(10)發(fā)送的視頻信號(VS)的當(dāng)前目標(biāo)速率的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。所述方法包括在視頻接收器(10)處，接收視頻信號(VS)；在視頻接收器(10)處，測量所接收的視頻信號(VS)的至少一個指示符，所述至少一個指示符不同于分組丟失率；在視頻接收器(10)處，基于所接收的視頻信號(VS)的當(dāng)前目標(biāo)速率、所述至少一個指示符和至少一個參考，計算新目標(biāo)速率；以及從視頻接收器(10)向視頻提供器(32)發(fā)送新目標(biāo)速率，以適配當(dāng)前目標(biāo)速率。
文檔編號H04N7/24GK101971629SQ200880127953
公開日2011年2月9日 申請日期2008年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月12日
發(fā)明者阿托·尤哈尼·馬孔恩 申請人:艾利森電話股份有限公司