CN100591134C - 防止黑屏和花屏的播放方法 - Google Patents

Abstract

本发明各实施例公开了一种防止黑屏和花屏的播放方法，该方法包括：对播放的数据流进行分析，获得并记录当前播放的数据流中的关键帧位置；对当前播放的数据流进行切换时，从当前播放的数据流中时间间隔最近的关键帧位置之前进行切换，记录切换时的关键帧位置；在切换后的数据流播放完毕后，从所述切换时的关键帧位置处继续对切换前的数据流进行播放。本发明各实施例解决了现有的直播电视网络中存在的黑屏和花屏现象及现有技术中解决黑屏和花屏现象的技术方案需要投入大量的资金，却无法为终端用户提供更优的服务质量的问题，实现使用较低的成本在播放节目时不出现黑屏和花屏现象。

Description

防止黑屏和花屏的播放方法

技术领域

本发明涉及一种防止黑屏和花屏的播放方法，特别是一种在播放节目时不出现黑屏和/或花屏现象的播放方法，属于电视网络通信技术领域。

背景技术

在基于MPEG传输流(Moving Picture Experts Group TransportStream，简称MPEG TS)的直播电视网络系统中，如交互式网络电视(Internet Protocol Television，简称IPTV)系统和有线数字视频广播(Digital Video Broadcast for Cable，简称DVB-C)系统中，一般由三部分构成，即：数据流产生端、传送网络和播放系统。如图1中(a)和(b)两种电视网络系统所示。其中(a)表示IPTV直播网络结构，通过IPTV网络将数据流产生端的数据发送到播放系统；(b)表示DVB-C直播网络结构，其中DVB-C数据流产生端产生的数据流先经过正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation，简称QAM)，然后通过专有有线电视网络将数据流产生端的数据发送到播放系统。

在直播电视网络中，一般由运营商自行编制节目，并在某些特殊情况插入一些特定的节目。由于制作节目、按照播放计划编排节目均需要大量时间，并且临时插入的特定节目并不在播放计划内，这就导致在实际播出时，需要反复的切换各种节目。这种情况导致了在基于MPEG TS流的IPTV和DVB-C电视网络节目切换过程中，播放系统会产生黑屏和/或花屏现象，使得服务质量明显下降。

为了提供更好的服务质量，避免黑屏和/或花屏现象，现有技术中，运营商需要花费大量成本，购买专用插播设备(如MPEG TS流复用设备)来产生连续不断的数据流以解决黑屏和/或花屏的问题。这些专用插播设备都是对原始的数据流先进行解码，还原成图像，调整好每幅图像的顺序，再进行压缩输出，因此不会再产生黑屏和/或花屏现象，但是解码压缩过程需要非常大的运算量，专用插播设备需要一个快速的处理器以满足巨大的运算量的要求，因此，设备非常昂贵。同时，由于是对压缩过的数据解码，图像已经有了很大的损失，再进行压缩，损失会更大，导致视频图像质量急剧下降。现有的专用插播设备虽然可以解决黑屏和/或花屏现象，但成本较高且无法为用户提供高清晰度电视(High Definition Television，简称HDTV)的视频质量。

现有的直播电视网络中存在黑屏和/或花屏现象，并且现有技术中采用专用插播设备可以解决黑屏和/或花屏现象，但现有技术中解决黑屏和/或花屏现象的技术方案需要运营商投入大量的资金，却无法为终端用户提供更优的服务质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种防止黑屏和花屏的播放方法，用以解决现有的直播电视网络中存在的黑屏和/或花屏现象及现有解决黑屏和/或花屏现象的技术方案需要投入大量的资金，却无法为终端用户提供更优的服务质量的问题，实现使用较低的成本在播放节目时不出现黑屏和/或花屏现象。

为了实现本发明目的，本发明一些实施方式的防止黑屏和花屏的播放方法包括：

对播放的数据流进行分析，获得并记录当前播放的数据流中的关键帧位置；

对当前播放的数据流进行切换时，从当前播放的数据流中时间间隔最近的关键帧位置之前进行切换，记录切换时的关键帧位置；

在切换后的数据流播放完毕后，从所述切换时的关键帧位置处继续对切换前的数据流进行播放。

上述技术方案中分析MPEG TS流数据，找到数据流中的关键帧(Independent Frame，简称I-Frame)，并记录位置。在进行节目切换时，即不同MPEG TS流进行切换时，从最近一个I-Frame位置之前切入，这样可保证两个TS流的I-Frame的完整性。黑屏和/或花屏现象产生的原因是对不同MPEG TS流进行任意切换时，未经过任何处理，因此容易导致I-Frame的损坏和丢失。本发明所述防止黑屏和花屏的播放方法可有效解决I-Frame的损坏和丢失，使播放系统不再产生黑屏和花屏现象；并且，本发明只需在现有的播放之前采用上述方法对数据进行处理，不需要使用专用设备，成本低，同时使用户得到较高的服务质量。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有的直播网络系统组成示意图；

图2为本发明防止黑屏和花屏的播放方法实施例一流程图；

图3为本发明防止黑屏和花屏的播放方法应用网络结构实施例示意图；

图4为图3中代理服务器内部结构实施例示意图；

图5为图4中通道处理单元结构实施例示意图；

图6为本发明防止黑屏和花屏的播放方法实施例二应用解析示意图；

图7为本发明防止黑屏和花屏的播放方法实施例三应用解析示意图；

图8为本发明防止黑屏和花屏的播放方法实施例四应用解析示意图；

图9为本发明防止黑屏和花屏的播放方法实施例五应用解析示意图。

具体实施方式

参见图2，为本发明防止黑屏和花屏的播放方法实施例一流程图。本实施例包括：

步骤1.对播放的数据流进行分析，获得并记录当前播放的数据流中的关键帧位置；

步骤2.判断是否需要对当前播放的数据流进行切换，是则从当前播放的数据流中时间间隔最近的关键帧位置之前进行切换，记录切换时的关键帧位置，执行步骤3；否则按顺序对当前的数据流进行继续播放；

步骤3.在切换后的数据流播放完毕后，从所述切换时的关键帧位置处继续对切换前的数据流进行播放。

关键帧(Independent frame，简称I-Frame)是构成一个帧组(Group ofPicture，GOP)的第一个帧，保留了一个场景的所有信息，可以单独解码、用于同步，并且在MPEG系统中只有I-frame有这个特性，未来单项预测帧(P-frame，简称PF)只储存与之前一个已解压画面的差值，双向预测帧(B-frame，简称BF)需要参考之前解压过了的画面和后面一帧中的画面信息。所以，BF和PF都是预测帧，要靠I-Frame来还原。MPEG标准中，对每一帧都有一个描述头，里面有一项为编码类型，根据编码类型可判断出哪一帧为关键帧，并确定其位置。

本实施例分析MPEG TS流数据，找到数据流中的关键帧(Independentframe，简称I-Frame)，并记录位置。在进行节目切换时，从当前播放的数据流中最近一个I-Frame位置之前切入，这样可保证两个TS流的I-Frame的完整性。黑屏和/或花屏现象产生的原因是对不同MPEG TS流进行任意切换时，容易导致I-Frame的损坏和丢失，本实施例所述防止黑屏/花屏的播放方法可有效解决I-Frame的损坏和丢失，使播放系统不再产生黑屏和/或花屏现象。

图3为本发明防止黑屏和花屏的播放方法应用网络结构实施例示意图。如图3所示，本实施例在现有的数据流产生端和传输网络之间添加一个代理服务器。将MPEG TS数据流按照切换顺序，统一发送到本实施例所述代理服务器中，通过代理服务器实现图2实施例所述的功能。如，代理服务器接收到数据流后，分析MPEG TS流数据，找到I-Frame，记录I-Frame位置，再将数据通过传送网络发送到播放系统。在进行节目切换时，从当前播放数据流的最近一个I-Frame位置之前切入，保证两个流的I-Frame是完整的，因此，播放系统不会再产生黑屏和/或花屏现象。本实施例代理服务器放在数据流产生端与传送网络之间，但也可以在数据流产生端通过传送网络之后再加入代理服务器，然后将处理后的数据发送到到播放系统，即将代理服务器放在传送网络和播放系统之间，本领域普通技术人员应当了解，只要代理服务器在播放系统之前对数据流进行处理，从而将处理后的数据发送到播放系统即可实现本发明的目的，具体位置不止图2实施例一种，代理服务器放置其它位置的网络系统结构示意图在此不再举例说明。

本实施例中将MPEG TS数据流按照切换顺序发送到代理服务器，可以使发送数据流一侧了解代理服务器内部的工作状态，确定下次何时发送数据，并且可使发送数据流一侧获知代理服务器是否已将发送数据流发送的数据处理完毕。如果将MPEG TS数据流不按切换顺序发送，如将所有数据同时发送到代理服务器，可能会出现：

1.代理服务器一直接收数据却不向外发送数据，接收的数据可能会被丢弃；

2.同时接收的数据量过大，超过代理服务器最大存储能力，导致缓冲区被撑爆。

根据上述情况，代理服务器在设计时会优先处理先有数据到达的输入端口，待发现此端口超过一定时间后仍无数据时，才处理其它输入端口的数据。当然，如果某输入端口的优先级较高，也可能优先处理数据后到达的输入端口(如插播输入端口优于常规输入端口)，下文会做详细描述。

本发明能有多种不同形式的具体实施方式，下面以图4-图9为例结合附图对本发明的技术方案作举例说明，这并不意味着本发明所应用的具体实例只能局限在特定的结构中，本领域的普通技术人员应当了解，下文所提供的具体实施方案只是多种优选用法中的一些示例，任何通过寻找I-Frame位置，并在进行节目切换时，从当前播放数据流的最近一个I-Frame位置之前切入来防止黑屏和/或花屏现象的实施方式均应在本发明技术方案所要求保护的范围之内。

图4为图3中代理服务器内部结构实施例示意图。如图4所示，本实施例中代理服务器包括：

控制单元，通过共享内存、套接字(socket)等方式与外部进行通讯，并对内部各单元进行控制；

每个代理服务器由若干个通道组成，一个通道代表一路组播节目，本实施例包括8个通道处理单元，每个通道处理单元均与控制单元连接，每个通道处理单元用于对所述通道播放的数据流进行分析，记录当前播放的数据流中的关键帧位置；对当前播放的数据流进行切换时，从当前播放的数据流中时间间隔最近的关键帧位置之前进行切换，记录切换时的关键帧位置；在切换后的数据流播放完毕后，从所述切换时的关键帧位置处继续对切换前的数据流进行播放；

配置管理单元，与控制单元及每个通道处理单元连接，用于负责通道处理单元相关的各种配置，如配置通道处理单元的数量，各通道处理后的发送地址等。

图5为对通道处理单元的内部结构进行的例举。

在实现本发明过程中，发明人针对不同MPEG TS流进行切换操作的两种不同情况进行了不同的处理，切换操作具体包括：

A.正常顺序播放的节目：一个节目播放完毕，继续播放下一个节目进行切换时；

B.插播节目：当前播放正常的节目时，有一个紧急节目需要立即播放，暂停当前播放的节目，对当前播放的节目进行切换，插播紧急节目，紧急节目播放完毕，继续播放当前的节目。

本实施例对上述切换操作的两种情况作了不尽相同的处理。情况A属于常规播放状态，需要输入常规播放数据流；情况B属于插播，不仅需要输入正常节目数据流，即常规播放的数据流，还要输入紧急插播的数据流。

如图5所示，本实施例中包含一个输出端口(简称OUT)；2个标准输入端口(Standard，简称STD)，如图5中“STD1”、“STD2”端口；8个插播输入端口(Insert，简称INS)，如图5中“INS1”——“INS8”端口。其中，STD端口用来分解、接收常规播放节目的TS数据流，INS端口用来分解、接收插播节目的TS数据流，OUT端口用来将处理后的数据发送到传送网络中，每个通道处理单元只能拥有一个OUT端口，但可以拥有不同数量的STD和INS端口。在通道处理单元具备INS、STD、OUT等多个端口时，配置管理单元也相应完成代理服务器的各种配置，如各通道处理单元中INS、STD和OUT端口的发送地址等。

一个通道处理单元的最简配置是具备1个STD和1个OUT端口，这时能够提供常规节目播放要求，不具备插播功能。通道处理单元也可以设置2个或3个STD端口，实现类似图形处理技术中所提到的双缓冲或三缓冲功能，使节目切换效果更加平滑无缝。当通道处理单元具备1个INS端口时，即可实现插播功能，并且与STD端口实现双缓冲效果，使得插播效果同样平滑无缝。当一个通道处理单元具备2个或以上INS端口时，就可以实现多级插播。下面通过图6-图9对根据代理服务器的不同设置实现本发明防止黑屏/花屏的播放方法分别进行举例说明。

图6为本发明防止黑屏和花屏的播放方法实施例二应用解析示意图。本实施例为最简配置下通道处理单元的工作时序示意图，其中，图6中纵向虚线代表时间轴，横向代表某一时刻不同模块的具体操作；每个模块下的柱状方块代表相应模块何时处于工作状态，何时结束，柱状方块的起止处代表工作状态的起止时间。通过通道处理单元中的配置管理单元，配置各输入端口的数据流地址，下面对照图6说明通道处理单元在最简配置下，即只具备一个STD和一个OUT端口情况下，以两个常规数据流为例的切换工作情况：

1.TS数据流1(以下简称TS1)由数据流产生端产生，并发送到STD端口，即STD端口输入TS1；在TS1发送的同时，TS数据流2(以下简称TS2)开始加载数据；

2.STD端口接收到TS1数据后，将其分解，送入通道处理单元的通道处理器，通道处理器接收标准输入端口的数据流，并对接收的数据流进行分析，记录数据流中的关键帧位置，并送入缓冲区，待缓冲区数据足够多时，将组播数据通过OUT端口向外送出；

3.TS1发送完毕后，向TS2发送TS1已经发送完毕的消息，便于TS2开始发送数据，由于此时TS2已完成了数据加载过程，因此可以立即执行命令，将TS2数据送入STD端口，并由STD端口将TS2分解、送入缓冲区，具体过程与步骤2类似；

4.TS2发送数据到STD端口的同时，T1S开始加载数据。后续过程反复执行步骤2-4，更替TS1和TS2的数据发送给STD端口。

本实施例为在通道处理单元最简配置下的工作过程，从图6可看出，本实施例能够提供常规节目播放要求，不具备插播功能。但由于切换时也作了相应处理，所以在切换时播放系统侧不会产生黑屏/花屏现象。

参见图7，为本发明防止黑屏和花屏的播放方法实施例三应用解析示意图。图7实施例为具备2个STD端口情况下通道处理单元的工作时序示意图。本实施例与图6类似，只是增加了一个STD端口，将这2个STD端口分别记为STD1、STD2，通道处理器会根据STD1和STD2端口数据的有无，选择读取哪一个标准输入端口的数据进行处理，并按照相应的I-Frame顺序送入缓冲区。下面对照图7说明通道处理单元在具备两个STD端口的情况下，以两个常规数据流为例进行切换的工作情况：

1.TS数据流1(以下简称TS1)由数据流产生端产生，发送数据到STD1，即STD1端口输入TS1；在TS1发送的同时，TS数据流2(以下简称TS2)开始加载数据；

2.STD1接收到TS1数据后，将其分解，送入通道处理单元的通道处理器，通道处理器接收STD1的数据流，并对接收的数据流进行分析，记录数据流中的关键帧位置，并送入缓冲区，待缓冲区数据足够多时，将组播数据通过OUT端口向外送出；

3.TS1发送完毕后，向TS2发送TS1已经发送完毕的消息，便于TS2开始发送数据，由于此时TS2已完成了数据加载过程，因此可以立即执行命令，将TS2数据送入STD2端口，并由STD2端口将TS2分解、送入缓冲区，具体过程与步骤2类似；待缓冲区数据足够多时，将组播数据通过OUT向外送出；

4.TS2发送数据到STD2端口的同时，T1S开始加载数据。后续过程反复执行步骤2-4，更替TS1和TS2的数据发送给STD1和STD2端口。

本实施例通道处理单元设置2个STD，除了具有图6实施例所述的功能外，还可以实现类似图形处理技术中所提到的双缓冲，使节目切换效果更加平滑无缝。

通道处理单元也可以设置2个或两个以上STD端口，实现类似图形处理技术中所提到的双缓冲或三缓冲功能，三缓冲操作与双缓冲操作时序基本相同，但可以提供更加优秀的节目切换效果，这里不再举例说明。

参见图8，为本发明防止黑屏和花屏的播放方法实施例四应用解析示意图。本实施例为具备1个STD和1个INS端口情况下通道处理单元的工作时序示意图。与图7类似，增加的INS端口负责插播操作。在增加插播输入端口后，通道处理器相应为插播数据流设置插播缓冲区，以接收通道处理器对插播输入端口处理后的插播的数据流。如图8所示，插播操作时序的切换过程包括：

1.TS常规数据流发送数据到STD端口；

2.STD接收到TS常规数据后，将其分解，送入通道处理单元的通道处理器，通道处理器接收标准输入端口的数据流，并对接收的数据流进行分析，记录数据流中的关键帧位置，并送入常规缓冲区，待常规缓冲区数据足够多时，将组播数据通过OUT向外送出；

3.在常规数据未发送完毕时，TS插播数据流加载插播数据并发送到INS端口，INS端口对插播数据分解并发送到通道处理器。INS端口具有比常规数据较高的优先级，当通道处理器收到INS端口的数据时，会立即开始处理INS端口的数据，但是此时并不会立即中断对STD端口的处理，所以通道处理器有一个对INS和STD端口并行处理的过程，如图8所示，通道处理器在接收STD和INS端口的数据后，均处于工作状态，为便于说明，将通道处理器下方表示工作状态的柱状方块在两个端口均有数据时分别画出，相重叠部分为时间上的并行处理过程；

4.通道处理器接收INS端口的数据流，并对接收的数据流进行分析，记录数据流中的关键帧位置，送入插播缓冲区；

5.通道处理器将插播数据送插播缓冲区，准备进行插播操作时，插播缓冲区会给常规缓冲区一个命令使其让出，使常规缓冲区寻找最近的一个I-Frame，并记录该I-Frame的位置。常规缓冲区在将I-Frame数据之前最后一个字节送给OUT端口后，才停止对STD端口的处理，完成切换操作；

6.将插播缓冲区中的组播数据通过OUT端口向外送出；

7.当TS插播数据发送完毕，向TS常规发送插播完毕，常规数据切回的通知；

8.TS常规数据继续发送到STD端口，此时INS端口已无数据，通道处理器开始读取STD端口的常规数据；

9.通道处理器将处理后的数据发送到常规缓冲区，常规缓冲区查找上次切换处的I-Frame的位置，并从该位置处将常规缓冲区的数据通过OUT端口继续向外送出。

由图8可知，当通道处理单元具备1个INS时，即可实现插播功能，并且与STD实现双缓冲效果，使得插播效果同样平滑无缝。当一个通道处理单元具备2个或2个以上INS时，可以实现多级插播。具备多个INS时，可以对各个INS规定不同的级别，以优先播放优先级最高的插播节目。

参见图9，为本发明防止黑屏和花屏的播放方法实施例五应用解析示意图。本实施例为具有1个STD和2个INS端口实现插播操作的时序图，与图8类似，这种情况虽然复杂，但却是图8的一个递归过程，在此不再赘述。

上述各实施例可以有效解决黑屏和/或花屏现象，并且在上述防止黑屏和/或花屏的播放方法实施例中，可以对MPEG TS流进行一些加密控制，以提高系统的安全性。

综上所述，上述各实施例通过找到数据流中的I-Frame，并记录位置。在进行节目切换时，从当前播放的数据流中最近一个I-Frame位置之前切入，这样可保证两个TS流的I-Frame的完整性，从而可有效解决I-Frame的损坏和丢失，使播放系统不再产生黑屏和花屏现象，由于用户可以任意选取MPEG TS流的数据源产生端和播放系统，不用更换现有设备，从而降低了系统升级的复杂度。另外，本发明各实施例所述的代理服务器属于软件系统，成本低廉，使得系统运营商降低成本，同时终端客户得到了更优的服务质量。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种防止黑屏和花屏的播放方法，其特征在于，包括：

对播放的数据流进行分析，获得并记录当前播放的数据流中的关键帧位置；

对当前播放的数据流进行切换时，从当前播放的数据流中时间间隔最近的关键帧位置之前进行切换，记录切换时的关键帧位置；

在切换后的数据流播放完毕后，从所述切换时的关键帧位置处继续对切换前的数据流进行播放。

2.根据权利要求1所述的防止黑屏和花屏的播放方法，其特征在于，对播放的数据流按照切换的顺序输入。

3.根据权利要求1所述的防止黑屏和花屏的播放方法，其特征在于，所述播放的数据流包括：正常顺序播放的数据流和插播的数据流。

4.根据权利要求3所述的防止黑屏和花屏的播放方法，其特征在于，对播放的数据流进行分析之前还包括：分解正常顺序播放的数据流和/或分解插播的数据流。

5.根据权利要求4所述的防止黑屏和花屏的播放方法，其特征在于，所述获得并记录当前播放的数据流中的关键帧位置之后还包括：

将分析获得关键帧位置之后的正常顺序播放的数据流和/或插播的数据流存入缓冲区。

6.根据权利要求1-5所述的任一防止黑屏和花屏的播放方法，其特征在于，所述对播放的数据流进行分析，获得并记录当前播放的数据流中的关键帧位置包括：

根据播放数据流中关键帧对应的编码类型标识找到数据流中的关键帧，并记录关键帧在数据流中的位置。

7.根据权利要求6所述的防止黑屏和花屏的播放方法，其特征在于，所述从当前播放的数据流中时间间隔最近的关键帧位置之前进行切换具体包括：

从当前播放的数据流中寻找当前播放时间之后距离当前播放时间间隔最短的一关键帧，在此关键帧数据之前的最后一个字节播放之后，播放切换后的正常顺序播放的数据流。

8.根据权利要求6所述的防止黑屏和花屏的播放方法，其特征在于，所述对当前播放的数据流进行切换时，从当前播放的数据流中时间间隔最近的关键帧位置之前进行切换具体包括：

收到插播的数据流时，发送当前播放的数据流停止播放的消息；

从当前播放的数据流中寻找当前播放时间之后距离当前播放时间间隔最短的一关键帧，在此关键帧数据之前的最后一个字节播放之后，播放插播的数据流。

9.根据权利要求8所述的防止黑屏和花屏的播放方法，其特征在于，所述插播的数据流为一个以上时，所述从当前播放的数据流中时间间隔最近的关键帧位置之前进行切换之前还包括：

判断所有插播数据流的优先级，并在后续切换过程中播放优先级最高的插播数据流。

10.根据权利要求8所述的防止黑屏和花屏的播放方法，其特征在于，所述当前播放的数据流为插播数据流，收到比当前插播数据流优先级高的另一插播数据流时，所述从当前播放的数据流中时间间隔最近的关键帧位置之前进行切换具体包括：

从当前插播数据流中寻找当前播放时间之后距离当前播放时间间隔最短的一关键帧，在此关键帧数据之前的最后一个字节播放之后，播放所述另一优先级高的插播数据流。

11.根据权利要求10所述的防止黑屏和花屏的播放方法，其特征在于，在切换后的数据流播放完毕后，从所述切换时的关键帧位置处继续对切换前的数据流进行播放具体包括：

在优先级高的插播数据流播放完毕后，从所述切换时的关键帧位置处对切换前的插播数据流进行继续播放。

12.根据权利要求1-11所述的任一防止黑屏和花屏的播放方法，其特征在于，还包括：对播放的数据流进行加密。

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