一种基于流媒体技术的网络视频流畅播放控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于流媒体技术的网络视频流畅播放控制方法，通过在接收数据缓冲区模块设置高H、低L两个门限值，当缓冲区的队列长度(以帧为单位)在[L，H]之间时，采用正常播放速率，每帧显示时间为正常长度；本方法基于概率模型确定播放时间，当其小于L时，采用较小的播放速率，延长每帧的显示时间；当其大于H时，采用较大的播放速率，缩短每帧的显示时间。本发明专利技术解决了在网络不稳定的情况下，网络传递的视频数据传输时间会形成波动，到达接收方的时间会和理想情况下产生差距，并且一般摄像头使用的时钟源精度不高，会产生时间戳漂移，导致实际帧率和理想帧率不一致，网络视频播放不流畅的技术问题。

A Control Method of Network Video Smooth Play Based on Streaming Media Technology

【技术实现步骤摘要】
一种基于流媒体技术的网络视频流畅播放控制方法
本专利技术属于视频监控以及多媒体播放
，具体涉及一种网络视频流畅播放控制方法。
技术介绍
随着流媒体技术的快速发展，使用移动终端设备浏览网站上的流媒体资源已经非常普遍，极大地丰富了人们的日常生活。流媒体(StreamingMedia)是指采用流式传输的方式在Internet上播放的媒体格式。在采用流式传输方式的系统中，用户不必像非流式播放那样等到整个文件全部下载完毕后才能看到其中的内容，而是只需要经过几秒钟或几十秒的启动延时即可在用户计算机或移动终端设备上利用相应的播放器对压缩的视频或音频等流式媒体文件进行播放，剩余的部分将继续同步进行下载，直至播放完毕。基于网络的视频传输是典型的QoS(QualityofService，服务质量)不可靠数据通信，由于带宽不稳定，导致网络传递的视频数据到达接收端的时间会形成比较大的波动，到达接收方的时刻会和理想情况下产生差距。另外，由于一般网络摄像头使用的时钟源——晶振的精度存在局限，甚至时间戳也会产生漂移，导致帧率和理想帧率不一致，从而对正常的接收播放产生干扰。现代安防监控系统的视频播放模块中，为了实现流畅播放，一般通过设置缓冲区，并且采用单一门限值来控制视频帧显示时间的方法。当缓冲中的帧数大于门限值时，就缩短显示时间，加快播放速度；低于门限值时，就增加显示时间，降低播放速度，但是这种方案对于视频的播放均不能保证流畅。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决了上述现有技术的不足，提出一种速率控制和平滑优化方法，可应用于接收视频数据后的排队机制，控制每帧的解码、播放时间，使视频能够流畅播放，并且延时尽可能小。主要通过设定两个门限值，并着重于解决缓冲区动态播放参数的选取，根据接收缓冲区的占用情况动态地调整每帧的显示时间，提供一种在不稳定的网络下，甚至视频源使用了不精确的时钟源时，对视频数据排队解码、播放进行速率控制的方法。经过在多个实际项目中的应用，取得了理想的效果。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是一种基于流媒体技术的网络视频流畅播放控制方方法，具体包括以下步骤：步骤1：设置接收数据模块，播放库的接收数据模块收到视频数据之后，将视频帧放入接收数据缓冲区模块，在接收数据缓冲区排队等待解码；步骤2：在接收数据缓冲区模块设置多媒体定时器，设置H、L两个门限值，根据接收数据缓冲区模块的占用情况，动态地调整每个视频帧的解码播放时间；将系统模型化为服务时间依赖于队长的M/D/1/N排队模型，即视频帧的到达过程是一个泊松过程，到达率为λ，服务时间是常数分布但依赖于队长，数学模型如下：当缓冲区中有i个帧时，每个帧的服务时间用mi表示，缓冲区中有i个视频帧，若L<i<H，则采用标准播放速率μ；若i<L，则播放速率为max{μmin,max{i,1}*μ/L}；若i>H，则播放速率为min{μmax,min{i,N}*μ/H}，其中，μmin，μmax分别表示最小允许播放速率和最大允许播放速率；步骤3：设置解码显示模块，使每个视频帧的播放时间满足视觉对视频流畅性的要求，不发生可察觉的卡顿、跳跃。上述H、L两个门限值的设置是基于缓冲区为空的概率、帧丢失概率、平均服务速率和缓冲区平均队长四个变量进行决定的。上述帧的丢失概率分以下两种情况：和其中，缓冲区中有i帧数据情况下的丢失概率用ELosti表示，缓冲区为空时的丢失概率用ELost0表示。进一步，上述帧的丢失概率为缓冲区为空的概率为PEmpty＝π0。作为优选，上述步骤3中，视觉对视频流畅性的要求具体指：正常播放速率μ为25帧每秒，即每帧显示时间是40毫秒，对于电视品质的视频要求显示的时延抖动不超过10毫秒，每帧显示时间在30毫秒到50毫秒之间，即最大播放速率μmax为33帧/秒，最小播放速率μmin为20帧/秒。与现有技术相比，本专利技术具有以下的有益技术效果：1.本专利技术通过设定两个门限值，解决缓冲区动态播放参数的选取，根据接收缓冲区的占用情况动态地调整每帧的显示时间，实现流畅播放。2.本专利技术提出的速率控制和平滑优化方法，可应用于接收视频数据后的排队机制，控制每帧的解码、播放时间，使视频能够流畅播放，并且延时尽可能小。附图说明图1为解码缓冲区的上限和下限示意图。图2为播放端模块示意图。图3为双门限播放流程图。图4为媒体流接受播放流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术方法中，在接收端设置缓冲区，根据缓冲区的占用情况动态调整每帧播放时间(或者说播放速率)。缓冲区模型如图1所示，L是低门限，H是高门限，N是缓冲区的容量。实现本方法的装置的模块划分如图2所示。当缓冲区的队列长度(以帧为单位)在[L，H]之间时，采用正常播放速率，每帧显示时间为正常长度(当达到25帧每秒时，每帧的显示时间为40毫秒)；当缓冲区队列长度小于L时，采用较小的播放速率，适当延长每帧的显示时间，以防止缓冲区播放空造成的播放停顿；当缓冲区队列长度大于H时，采用较大的播放速率，适当缩短每帧的播放时间，以防止缓冲区溢出造成的播放跳跃。双门限播放流程，如图3所示。假设缓冲区中有i个视频帧(不包括待播放的帧)，若L<i<H，则采用标准播放速率μ；若i<L，则播放速率为max{μmin,max{i,1}*μ/L}；若i>H，则播放速率为min{μmax,min{i,N}*μ/H}。其中μmin，μmax分别表示最小允许播放速率和最大允许播放速率。由于视频数据在不同网络环境下传送，其到达过程是不一样的，它的到达可假设为泊松过程或是马尔科夫调制的泊松过程。可以将系统模型化为服务时间依赖于队长的M/D/1/N排队模型，即视频帧的到达过程是一个泊松过程，到达率为λ，服务时间是常数分布但依赖于队长。当缓冲区中有i个帧时，每个帧的服务时间用mi表示，则服务时间可以表示成μ，L，H和i的函数：帧丢失概率分两种情况：缓冲区中有i帧数据情况下的丢失概率(用ELosti表示)和缓冲区为空时的丢失概率(用ELost0表示)。则有：帧丢失概率为缓冲区为空的概率为PEmpty＝π0。可以看出缓冲区大小的稳态分布是参数L和H的函数。为了选取最合适的L及H，考虑4个变量：缓冲区为空的概率、帧丢失概率(即缓冲区上溢的概率)、平均服务速率和缓冲区平均队长。为了方便，选取H＝N-L，这样就变为如何选择合适的L。而且业务强度是到达速率与最大播放速率的比值，门限L是归一化的(与缓冲区容量N的比值)。当业务强度q≤1时，系统有稳态解。当q＝0.9时，如果要求缓冲区为空的概率效率10-7，数据丢失概率小于10-2，如果选取门限L＝0.25N，此时平均播放速率为1.12μ，缓冲区平均队列为0.83N；如果选取门限L＝0.35N，此时平均播放速率为1.13μ，缓冲区平均队长为0.73N。如图4所示，本方法及描述的播放器装置的实现流程，按功能划分为：(1)协议解析：将流媒体协议的数据，解析为标准的相应的复合媒体数据。视音频在网络上传播的时候，常常采用各种流媒体协议，例如HTTP，RTMP，或是MMS等等。这些协议在传输视音频数据的同时，也会传输一些信令数据。这些信令数据包括对播放的控制(播放，暂停，停止)，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于流媒体技术的网络视频流畅播放控制方方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：设置接收数据模块，播放库的接收数据模块收到视频数据之后，将视频帧放入接收数据缓冲区模块，在接收数据缓冲区排队等待解码；步骤2：在接收数据缓冲区模块设置多媒体定时器，设置H、L两个门限值，根据接收数据缓冲区模块的占用情况，动态地调整每个视频帧的解码播放时间；将系统模型化为服务时间依赖于队长的M/D/1/N排队模型，即视频帧的到达过程是一个泊松过程，到达率为λ，服务时间是常数分布但依赖于队长，数学模型如下：

【技术特征摘要】
1.一种基于流媒体技术的网络视频流畅播放控制方方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：设置接收数据模块，播放库的接收数据模块收到视频数据之后，将视频帧放入接收数据缓冲区模块，在接收数据缓冲区排队等待解码；步骤2：在接收数据缓冲区模块设置多媒体定时器，设置H、L两个门限值，根据接收数据缓冲区模块的占用情况，动态地调整每个视频帧的解码播放时间；将系统模型化为服务时间依赖于队长的M/D/1/N排队模型，即视频帧的到达过程是一个泊松过程，到达率为λ，服务时间是常数分布但依赖于队长，数学模型如下：当缓冲区中有i个帧时，每个帧的服务时间用mi表示，缓冲区中有i个视频帧，若L<i<H，则采用标准播放速率μ；若i<L，则播放速率为max{μmin,max{i,1}*μ/L}；若i>H，则播放速率为min{μmax,min{i,N}*μ/H}，其中，μmin，μmax分别表示最小允许播放速率和最大允许播放速率；步骤3：设置解码显示模块，使每个视频帧的播放时间满足视觉对视频流畅性...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢峥，王兴国，穆科明，
申请(专利权)人：南京杰迈视讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32