CN100534198C - 基于音视频信源数据的封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种信源适配协议，以实现信源数据在手机电视/移动多媒体下行广播网络中的传输，协议定义了信源数据在复用到下行广播网络传输帧之前，所采用的封装格式。在协议栈的最上层，把经音频编码器编码后的音频原始数据或经视频编码器编码后的视频原始数据做为子单元净荷，加上子单元头，封装成子单元。一个或多个子单元、ECM数据做为单元的净荷，加上单元头，封装成单元。多个单元做为适配单元的净荷，加上适配单元头，封装成适配单元。适配单元放在下行广播网络传输帧中传输。协议能有效地兼容UDP/IP。

Description

基于音视频信源数据的封装方法
技术领域
本发明提供了信源数据在手机电视/移动多媒体下行广播网络中进行传输的适配技术要求，定义了信源数据在复用到下行广播网络传输帧之前，所采用的封装格式，以及基于音视频信源数据的封装方法。
背景技术
手机的功能逐渐被扩展，在传统的通话和短信业务上，逐渐实现收看电视节目以及其他视频内容，这些内容通过无线信号实时传输到手机终端，收看节目提供商通过广播模式发送的电视节目(例如现场直播)。
信源数据，包括音频数据和视频数据，获取后经过信源编码，去掉信源数据中的冗余成分后，不能直接放在手机电视/移动多媒体下行广播网络传输帧上进行传输。必须首先经过打包封装，提供每帧音视频数据的大小、每帧音视频播放时间等必要的信息，然后通过进一步的封装进行信源适配，使之适合在广播网络上传输。
发明内容
本发明提供了一种信源适配协议以实现信源数据在手机电视/移动多媒体下行广播网络中的传输，协议定义了信源数据在复用到下行广播网络传输帧之前，所采用的封装格式，如图1所示。
一个基于音视频信源数据的封装方法，包括：
SAF适配单元层对单元层数据的封装方法；
SAF单元层对子单元层的数据的封装方法；
SAF子单元层对音频数据帧或视频数据帧的封装方法。
—所述的SAF适配单元层对单元层数据的封装方法指的是在一个适配单元中封装一个或多个单元数据，外加适配单元的包头，如图2所示。适配单元的包头中指示了适配单元的起始码、版本号、UDP/IP包头压缩指示段、加扰控制字、UDP/IP指示位、时间戳、适配单元净荷长度和5比特的保留字。起始码用于在流模式传输中区分各适配单元，版本号为了方便以后的版本升级，UDP/IP包头压缩指示段表示UDP/IP包头的压缩后的大小，加扰控制字指示加扰信息，UDP/IP指示位指示适配单元内部的单元是否经过UDP/IP的封装，时间戳表示适配单元的发送时间，适配单元净荷长度表示不包括适配单元头的净荷长度。如图3所示。
适配单元的净荷也可以是一个或多个IP分组，IP分组内是UDP报文。此时，IP和UDP的头部要经过压缩。通过这种方式，SAF适配机制能有效的兼容UDP/IP传输要求。
—所述的SAF单元层对子单元层的数据的封装方法指的是在一个单元中封装一个或多个子单元数据，外加单元的包头，如图4所示。单元的包头中指示了GOP(Group of picture，即音视频数据流的随机访问点)开始标志位、净荷类型标识符、单元的长度。GOP开始标志位表示此单元的净荷中是否包含音视频数据流的随机访问点，净荷类型标识符指示此单元承载的是音视频数据还是ECM数据包，或者是其他用户定义的数据包。单元的长度指的是此单元包括单元头的长度。如图5所示。
SAF单元的净荷是一个或多个子单元，如图6所示。
SAF单元既可以直接被封装到适配单元中，也可以首先被封装到UDP报文、IP分组中，然后再作为适配单元的净荷封装到适配单元中，以兼容UDP/IP。
—所述的SAF子单元层对音频数据帧或视频数据帧的封装方法指的是在一个子单元对音频数据帧或视频数据帧的封装，外加子单元的包头，如图7所示。此子单元中的净荷可以是一帧完整的音频数据或视频数据，也可以是一帧音视频数据的一部分。子单元中的包头指示了子单元净荷内容类型标识、子单元净荷中数据的编码类型、关键帧标识位、显示时间信息标识位、净荷中数据在帧中位置标识段、整个子单元长度标识段、净荷所属帧的播放时间字段和2比特的保留段。子单元净荷内容类型标识指示了子单元净荷中数据为音频数据还是视频数据，或者是用户定义的数据。子单元净荷中数据的编码类型指示了净荷中音频数据的编码类型或者视频数据的编码类型，当净荷中的数据为用户定义的数据时，此字段没有定义。关键帧标识位指示了当子单元净荷中的数据为视频数据时此视频数据是否属于视频关键帧。显示时间信息标识位标识此子单元中净荷所属帧的播放时间字段是否出现。净荷中数据在帧中位置标识段标识净荷中的数据在视频帧或音频帧中的位置。子单元的长度字段标识此子单元包括子单元头的长度。净荷所属帧的播放时间字段标识子单元净荷所属帧的播放时间。如图8所示。其中，用于子单元净荷中数据编码类型的包括图9，10中所示的类型。
SAF信源适配协议具备如下功能和特点：
1.开销小，在部分丢帧的情况下，保证视频编码器不会异常退出；
2.音视频数据封装在一起，形成一个流传输，容易同步；
3.封装后数据的大小可变，容易分开传输；
4.容易识别视频GOP的真实位置，方便纠错处理；
5.可以支持不同音视频编码标准；
6.在支持广播网络传输的同时，兼容UDP/IP传输方式。
附图说明
附图1为信源数据的封装方式；
附图2为SAF适配单元的结构；
附图3为SAF适配单元头格式；
附图4为SAF单元结构；
附图5为SAF单元头格式；
附图6为SAF单元净荷结构；
附图7为SAF子单元结构；
附图8为SAF子单元头格式；
附图9为当PayloadType为00时，Codec Type字段的含义；
附图10为当PayloadType为01时，Codec Type字段的含义。
具体实施方式
基于SAF的信源适配是将音频数据或视频数据作为子单元净荷，加上子单元头，封装成子单元；再将若干子单元作为单元的净荷，加上单元头，封装成单元；最后将若干单元作为适配单元净荷，加上适配单元头，封装成适配单元。
特别的，可以将单元封装到UDP包，IP分组中，以兼容IP协议族。
1.将音频数据或视频数据封装到子单元中。
音频或视频数据本身作为子单元净荷。子单元头包括一个用于表示子单元净荷内容的类型标识符Payload Type字段，一个用于表示音视频Codec类型的Codec Type字段，一个用于表示子单元内是否含有视频关键帧的Key frame bit字段，一个用于表示子单元头中是否携带了时间信息的Time presented bit字段，一个用于表示净荷中视频或音频数据位置的Frame index字段，一个保留为今后使用的Reserved字段，一个用于表示子单元长度的Payload length字段，一个用于表示数据所属帧的播放时间的Presentationtime字段。如说明书附图7所示。
其中：
Payload Type字段：占用2个比特；00表示净荷内容为视频数据，01表示净荷内容为音频数据，其余保留。
Codec Type字段：占用4个比特。如说明书附图8，9所示。
Key frame bit字段：占用1个比特；当净荷中的数据为视频数据时，该字段用于判别此视频数据是否为关键帧：0表示此视频数据为非关键帧；1表示此视频数据为关键帧(即一个GOP的开始位置)，当净荷中的数据不是视频数据时，该字段没有意义。
Time presented bit字段：占用1个比特；0表示没有携带，1表示携带；如果携带了时间信息，则接收方用该时间同步本地时钟，否则接收方根据帧率等信息在本地计算时间。
Frame index字段：占用2个比特，00表示净荷是一个完整的音频或视频帧；01表示净荷是一个音频或视频帧的中间部分；10表示净荷是一个音频或视频帧的开头部分；11表示净荷是一个音频或视频帧的结尾部分。
Reserved字段：占用2个比特。
Payload length字段：占用12个比特，以字节为单位，包括子单元头的长度。
Presentation time字段：占用2个字节；音视频的时间轴由用户来定义，视频的适配单元按照视频帧的采样时间轴来表示时间，音频的适配单元按照音频的采样时间轴来表示时间；当Frame index为00或10时，此数据项有意义；当Frame index为01或11时，此数据项不出现。
2.将若干子单元封装到单元中。
子单元本身作为单元的净荷。单元头包括一个用于标识GOP开始的GOP begin字段，一个用作净荷标识符的Payload ID字段，一个用于表示单元长度的Unit Length字段。如说明书附图4所示。
其中：
GOP begin字段：占用1个比特；当单元中包含GOP的开始部分时，该字段被设置为1，否则为0。
Payload ID字段：占用2个比特；当Payload ID为00时，表示单元承载的是视音频数据；当Payload ID为01时，表示单元承载的是ECM数据包，其余保留。
Unit Length字段：占用13个比特，单位为字节。
3.将若干单元封装到适配单元中。
单元本身作为适配单元的净荷。适配单元头包括一个用作帧起始码的SynCode字段，一个用于表示协议版本的Version字段，一个用于表示压缩后IP和UDP头长度的Indicator Tag字段，一个用作加扰控制字的SCW字段，一个用于表示适配单元内部的单元是否经过UDP和IP封装的IP/UDP identifier字段，一个保留为今后使用的Reserved字段，一个用作时间戳的Timestamp字段，一个用于表示适配单元净荷长度的AU Length字段。如说明书附图2所示。
其中：
SynCode字段：占用2个字节，取值为0x00fe。
Version字段：占用2个比特。
Indicator Tag字段，其特征在于：占用6个比特；当I/U为1时，该字段的值为压缩后IP和UDP头的大小(0表示没有压缩)。当I/U为0时，该字段没有意义。
SCW字段：占用2个比特，作为加扰控制字；00表示未加扰，01保留，10表示奇密钥加扰，11表示偶密钥加扰。
IP/UDP identifier字段：占用1个比特，指明适配单元内部的单元是否经过UDP和IP封装；0表示没有经过封装，1表示已经经过封装。
Reserved字段：占用5个比特。
Timestamp字段：占用2个字节。
AU Length字段：占用2个字节，表示适配单元净荷的长度，即不包括适配单元头的长度。

Claims (20)

1、一种基于音视频信源数据的封装方法，其特征在于：包括：
将音频数据或视频数据作为子单元净荷，加上子单元头，封装成子单元；
将若干子单元作为单元的净荷，加上单元头，封装成单元；
将若干单元作为适配单元净荷，加上适配单元头，封装成可以在广播网络上传输的适配单元；其中，
所述子单元头包括用于表示子单元净荷内容的类型标识符Payload Type字段、用于表示音视频Codec类型的Codec Type字段、用于表示子单元内是否含有视频关键帧的Key frame bit字段、用于表示子单元头中是否携带了时间信息的Time presented bit字段、用于表示净荷中视频或音频数据位置的Frame index字段、保留为今后使用的Reserved字段、用于表示子单元长度的Payload length字段和用于表示数据所属帧的播放时间的Presentation time字段；
所述单元头包括用于标识GOP开始的GOP begin字段、用作净荷标识符的Payload ID字段和用于表示单元长度的Unit Length字段；
适配单元头中包括用作帧起始码的SynCode字段、用于表示协议版本的Version字段、用于表示压缩后IP和UDP头长度的Indicator Tag字段、用作加扰控制字的SCW字段、用于表示适配单元内部的单元是否经过UDP和IP封装的IP/UDP identifier字段、保留为今后使用的Reserved字段、用作时间戳的Timestamp字段和用于表示适配单元净荷长度的AU Length字段。
2、如权利要求1所述的封装方法，其特征在于：所述用作帧起始码的SynCode字段占用2个字节，取值为0x00fe。
3、如权利要求1所述的封装方法，其特征在于：所述用于表示协议版本的Version字段占用2个比特。
4、如权利要求1所述的封装方法，其特征在于：所述用于表示压缩后IP和UDP头长度的Indicator Tag字段占用6个比特；当I/U为1时，该字段的值为压缩后IP和UDP头的大小；当I/U为0时，该字段没有意义。
5、如权利要求1所述的封装方法，其特征在于：所述用作加扰控制字的SCW字段占用2个比特，作为加扰控制字；00表示未加扰，01保留，10表示奇密钥加扰，11表示偶密钥加扰。
6、如权利要求1所述的封装方法，其特征在于：所述用于表示适配单元内部的单元是否经过UDP和IP封装的IP/UDP identifier字段占用1个比特，指明适配单元内部的单元是否经过UDP和IP封装；0表示没有经过封装，1表示已经经过封装。
7、如权利要求1所述的封装方法，其特征在于：所述保留为今后使用的Reserved字段占用5个比特。
8、如权利要求1所述的封装方法，其特征在于：占所述用作时间戳的Timestamp字段用2个字节。
9、如权利要求1所述的封装方法，其特征在于：所述用于表示适配单元净荷长度的AU Length字段占用2个字节，表示适配单元净荷的长度，即不包括适配单元头的长度。
10、如权利要求1所述的封装方法，其特征在于：所述用于标识GOP开始的GOP begin字段占用1个比特；当单元中包含GOP的开始部分时，该字段被设置为1，否则为0。
11、如权利要求1所述的封装方法，其特征在于：所述用作净荷标识符的Payload ID字段占用2个比特；当Payload ID为00时，表示单元承载的是视音频数据；当Payload ID为01时，表示单元承载的是ECM数据包，其余保留。
12、如权利要求1所述的封装方法，其特征在于：所述用于表示单元长度的Unit Length字段占用13个比特，单位为字节。
13、如权利要求1所述的封装方法，其特征在于：所述用于表示子单元净荷内容类型的Payload Type字段占用2个比特；00表示净荷内容为视频数据，01表示净荷内容为音频数据，其余保留。
14、如权利要求1所述的封装方法，其特征在于：所述用于表示音视频Codec类型的Codec Type字段占用4个比特。
15、如权利要求1所述的封装方法，其特征在于：所述用于表示子单元内是否含有视频关键帧的Key frame bit字段占用1个比特；当净荷中的数据为视频数据时，该字段用于判别此视频数据是否为关键帧：0表示此视频数据为非关键帧；1表示此视频数据为关键帧，当净荷中的数据不是视频数据时，该字段没有意义。
16、如权利要求1所述的封装方法，其特征在于：所述用于表示子单元头中是否携带了时间信息的Time presented bit字段占用1个比特；0表示没有携带，1表示携带；如果携带了时间信息，则接收方用该时间同步本地时钟，否则接收方根据帧率等信息在本地计算时间。
17、如权利要求1所述的封装方法，其特征在于：所述用于表示净荷中视频或音频数据位置的Frame index字段占用2个比特，00表示净荷是一个完整的音频或视频帧；01表示净荷是一个音频或视频帧的中间部分；10表示净荷是一个音频或视频帧的开头部分；11表示净荷是一个音频或视频帧的结尾部分。
18、如权利要求1所述的封装方法，其特征在于：所述保留为今后使用的Reserved字段占用2个比特。
19、如权利要求1所述的封装方法，其特征在于：所述用于表示子单元长度的Payload length字段占用12个比特，以字节为单位，包括子单元头的长度。
20、如权利要求1所述的封装方法，其特征在于：所述用于表示数据所属帧的播放时间的Presentation time字段占用2个字节；音视频的时间轴由用户来定义，视频的适配单元按照视频帧的采样时间轴来表示时间，音频的适配单元按照音频的采样时间轴来表示时间；当Frame index为00或10时，此数据项有意义；当Frame index为01或11时，此数据项不出现。
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