一种基于视频回放终端的视频回放方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于视频回放终端的视频回放方法和系统，包括：获取视频播放终端屏幕的分辨率，及移动网络流量的费率信息，通过拟合该分辨率下用户观看质量与视频码率之间的关系，得到用户体验质量函数，并以该费率信息和视频码率的相乘结果作为代价系数，将该用户体验质量函数减去该代价系数构建观看视频的效益函数；根据该分辨率以及该费率信息，采用梯度下降法得到该效益函数最大时对应的码率，并将该效益函数最大时对应的码率作为最优码率，该视频回放终端根据该最优码率向视频服务器请求视频并播放。由此可实现权衡流量资费和视频体验，达到节约流量的目的。

Video playback method and system based on video playback terminal

The present invention relates to a video playback method and system based on video playback terminal, which includes acquiring the resolution of video playback terminal screen and the rate information of mobile network traffic, and obtaining the user experience quality function by fitting the relationship between the viewing quality and the video bit rate under the resolution, and using the rate. The multiplied result of information and video bit rate is taken as cost coefficient, and the user experience quality function is subtracted from the cost coefficient to construct the benefit function of watching video. According to the resolution and the rate information, the corresponding bit rate is obtained by gradient descent method when the benefit function is maximized, and the corresponding code is obtained when the benefit function is maximized. The video playback terminal requests video from the video server and plays it according to the optimal bit rate. Thus, we can realize the trade-off between traffic charges and video experience, so as to achieve the goal of saving traffic.

【技术实现步骤摘要】
一种基于视频回放终端的视频回放方法和系统
本专利技术涉及移动流媒体
，特别涉及一种基于视频回放终端的视频回放方法和系统。
技术介绍
随着移动网络带宽的不断发展，移动视频用户的数量也在逐年增加。在移动视频播放的过程中，用户通过移动运营商提供的流量计费网络接收视频，最终在手机、平板电脑等移动设备上观看。但是随着移动网络速率的增长，用户对视频质量的要求越来越高。用户若想要观看更高质量的视频，就意味着需要更多的流量去接收视频，因此用户需要付出更多的流量费用。过高的流量费用会降低用户的观看体验，研究表明，当用户体验降低到一定程度时，用户便会选择停止观看视频。因此，用户对高质量视频的需求与流量费用之间的矛盾是影响移动视频服务提供商效益的一个重要因素。为了解决视频质量与流量费用之间的矛盾，目前的主要方法有两种：(1)视频服务提供商向移动网络提供商支付一定的费用，用户向视频服务提供商购买定向流量观看其提供的视频。(2)用户向移动网络提供商直接支付大量的费用购买无限流量服务。在第一种方法中，虽然用户仅支付少量费用就可以从指定的视频服务提供商处获取免流量的视频，但如果用户想要观看其他视频服务提供商的视频时依然需要重新支付费用。该方法不适合从不固定视频服务提供商处获取视频的用户。在第二种方法中，用户需要一次性支付很高的费用才可以获得无限流量服务，对于普通的用户来说这个费用是比较昂贵的。因此该方法不具有普遍适用的特性。上述两种方法未考虑不同设备分辨率下用户观看视频的质量与码率之间的关系。研究表明，随着分辨率的增加，达到相同的观看质量所需的视频码率越高。因此，考虑视频质量与分辨率之间的关联特性，可以避免使用低分辨率设备的用户去观看高码率的视频，达到节约流量的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种易于实现的，适用于普通流量计费网络移动视频用户的视频流量费用节约方法。该方法考虑了用户设备的分辨率与视频质量之间的关系，利用这种关系建立设备分辨率相关的码率自适应模型，通过模型求解获得最优码率来达到节约流量费用的目的，无需用户向移动网络运营商购买额外的服务。为实现上述目的，本专利技术提出了一种基于视频回放终端的视频回放方法，其中包括：步骤1、获取视频播放终端屏幕的分辨率，及移动网络流量的费率信息，通过拟合该分辨率下用户观看质量与视频码率之间的关系，得到用户体验质量函数，并以该费率信息和视频码率的相乘结果作为代价系数，将该用户体验质量函数减去该代价系数构建观看视频的效益函数；步骤2、根据该分辨率以及该费率信息，采用梯度下降法得到该效益函数最大时对应的码率，并将该效益函数最大时对应的码率作为最优码率，该视频回放终端根据该最优码率向视频服务器请求视频并播放。该基于视频回放终端的视频回放方法，其中该步骤1包括：采用对数函数拟合该分辨率下用户观看质量与视频码率之间的关系，该用户体验质量函数为：式中α，β为根据该视频回放终端的分辨率而确定的参数，q(rk)为用户观看第k段视频码率时的观看质量，rk代表第k段视频码率。该基于视频回放终端的视频回放方法，其中该步骤1还包括：步骤11、获取该视频回放终端当前时刻接入网络的带宽，将其输入至滑动自回归平均模型以预估下一段视频接收时的带宽数据，得到预估带宽；步骤12、根据该预估带宽，构建重缓存等待时间函数：式中Ck为该预估带宽，(·)+表示取正数，Lk代表第k个视频分段的时长，Bk为播放第k个分段视频时的播放缓冲区大小；步骤13、通过下式计算画面质量抖动程度函数：步骤14、根据该用户体验质量函数、该画面质量抖动程度函数、该重缓存等待时间函数、该代价系数，构建该该效益函数：式中λ是用户对于视频质量波动的敏感因子，μ是用户对重缓存等待时间的敏感因子，K表示播放完整的视频所需要接收的分段数量。该基于基于视频回放终端的视频回放方法，其中该步骤11包括：令表示需要估计的带宽，则该滑动自回归平均模型用下式表示：式中γ为常数项，φ为时序滞后因子且φ∈[-1,1]，θ为误差滞后因子且由[-1,1]之间的高斯噪声去产生，误差表示第k步预估带宽与实际带宽之间的差别。该基于视频回放终端的视频回放方法，其中该步骤2包括：该视频服务器提供多种码率下的视频，从多种码率中选择与该最优码率最为接近的码率作为最终播放码率，该视频回放终端从该视频服务器接收该最终播放码率下的视频并回放。本专利技术还提供了一种基于视频回放终端的视频回放系统，其中包括：效益函数构建模块，用于获取视频播放终端屏幕的分辨率，及移动网络流量的费率信息，通过拟合该分辨率下用户观看质量与视频码率之间的关系，得到用户体验质量函数，并以该费率信息和视频码率的相乘结果作为代价系数，将该用户体验质量函数减去该代价系数构建观看视频的效益函数；视频播放模块，用于根据该分辨率以及该费率信息，采用梯度下降法得到该效益函数最大时对应的码率，并将该效益函数最大时对应的码率作为最优码率，该视频回放终端根据该最优码率向视频服务器请求视频并播放。该基于视频回放终端的视频回放系统，其中该效益函数构建模块包括：采用对数函数拟合该分辨率下用户观看质量与视频码率之间的关系，该用户体验质量函数为：式中α，β为根据该视频回放终端的分辨率而确定的参数，q(rk)为用户观看第k段视频码率时的观看质量，rk代表第k段视频码率。该基于视频回放终端的视频回放系统，其中该效益函数构建模块还包括：获取该视频回放终端当前时刻接入网络的带宽，将其输入至滑动自回归平均模型以预估下一段视频接收时的带宽数据，得到预估带宽；根据该预估带宽，构建重缓存等待时间函数：式中Ck为该预估带宽，(·)+表示取正数，Lk代表第k个视频分段的时长，Bk为播放第k个分段视频时的播放缓冲区大小；通过下式计算画面质量抖动程度函数：根据该用户体验质量函数、该画面质量抖动程度函数、该重缓存等待时间函数、该代价系数，构建该该效益函数：式中λ是用户对于视频质量波动的敏感因子，μ是用户对重缓存等待时间的敏感因子，K表示播放完整的视频所需要接收的分段数量。该基于基于视频回放终端的视频回放系统，其中令表示需要估计的带宽，则该滑动自回归平均模型用下式表示：式中γ为常数项，φ为时序滞后因子且φ∈[-1,1]，θ为误差滞后因子且由[-1,1]之间的高斯噪声去产生，误差表示第k步预估带宽与实际带宽之间的差别。该基于视频回放终端的视频回放系统，其中该视频播放模块包括：该视频服务器提供多种码率下的视频，从多种码率中选择与该最优码率最为接近的码率作为最终播放码率，该视频回放终端从该视频服务器接收该最终播放码率下的视频并回放。本专利技术通过上述步骤与系统，可实现权衡流量资费和视频体验，达到节约流量的目的。附图说明图1为动态HTTP自适应流媒体传输(DASH)的总体视频传输模型图；图2为分辨率为QCIF、CIF和VGA的条件下用户的平均观看体验和视频码率之间的关系示意图；图3为移动设备的分辨率下用户体验质量的参数值图表；图4为接收分段与缓存状态的示意图。具体实施方式本专利技术提出了一种基于视频回放终端的视频回放方法，其中包括：步骤1、获取视频播放终端屏幕的分辨率，及移动网络流量的费率信息，通过拟合该分辨率下用户观看质量与视频码率之间的关系，得到用户体验质量函数，并以该费率信息和视频码率的相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于视频回放终端的视频回放方法，其特征在于，包括：步骤1、获取视频播放终端屏幕的分辨率，及移动网络流量的费率信息，通过拟合该分辨率下用户观看质量与视频码率之间的关系，得到用户体验质量函数，并以该费率信息和视频码率的相乘结果作为代价系数，将该用户体验质量函数减去该代价系数构建观看视频的效益函数；步骤2、根据该分辨率以及该费率信息，采用梯度下降法得到该效益函数最大时对应的码率，并将该效益函数最大时对应的码率作为最优码率，该视频回放终端根据该最优码率向视频服务器请求视频并播放。

【技术特征摘要】
1.一种基于视频回放终端的视频回放方法，其特征在于，包括：步骤1、获取视频播放终端屏幕的分辨率，及移动网络流量的费率信息，通过拟合该分辨率下用户观看质量与视频码率之间的关系，得到用户体验质量函数，并以该费率信息和视频码率的相乘结果作为代价系数，将该用户体验质量函数减去该代价系数构建观看视频的效益函数；步骤2、根据该分辨率以及该费率信息，采用梯度下降法得到该效益函数最大时对应的码率，并将该效益函数最大时对应的码率作为最优码率，该视频回放终端根据该最优码率向视频服务器请求视频并播放。2.如权利要求1所述的基于视频回放终端的视频回放方法，其特征在于，该步骤1包括：采用对数函数拟合该分辨率下用户观看质量与视频码率之间的关系，该用户体验质量函数为：式中α，β为根据该视频回放终端的分辨率而确定的参数，q(rk)为用户观看第k段视频码率时的观看质量，rk代表第k段视频码率。3.如权利要求2所述的基于视频回放终端的视频回放方法，其特征在于，该步骤1还包括：步骤11、获取该视频回放终端当前时刻接入网络的带宽，将其输入至滑动自回归平均模型以预估下一段视频接收时的带宽数据，得到预估带宽；步骤12、根据该预估带宽，构建重缓存等待时间函数：式中Ck为该预估带宽，(·)+表示取正数，Lk代表第k个视频分段的时长，Bk为播放第k个分段视频时的播放缓冲区大小；步骤13、通过下式计算画面质量抖动程度函数：步骤14、根据该用户体验质量函数、该画面质量抖动程度函数、该重缓存等待时间函数、该代价系数，构建该该效益函数：式中λ是用户对于视频质量波动的敏感因子，μ是用户对重缓存等待时间的敏感因子，K表示播放完整的视频所需要接收的分段数量。4.如权利要求3所述的基于基于视频回放终端的视频回放方法，其特征在于，该步骤11包括：令表示需要估计的带宽，则该滑动自回归平均模型用下式表示：式中γ为常数项，φ为时序滞后因子且φ∈[-1,1]，θ为误差滞后因子且由[-1,1]之间的高斯噪声去产生，误差表示第k步预估带宽与实际带宽之间的差别。5.如权利要求1所述的基于视频回放终端的视频回放方法，其特征在于，该步骤2包括：该视频服务器提供多种码率下的视频，从多种码率中选择与该最优码率最为接近的码率作为最终播放码率，该视频回放终端从该视频服务器接收该最终播放码率下的视频并回放...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪雯，许精策，李梦楠，周梦迪，陈益强，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11