CN101453653B - 一种传播数字音视频参数集的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传播数字音视频参数集的方法，包括如下步骤：广播发送端在对所接收的每一路音视频码流进行发送过程中，将参数集与对应的音视频数据进行分离，在每一复用子帧中发送其中具有相同参数集的音视频数据之前，将该相同参数集发送至广播接收端。相同参数集复用在一个复用块或一个音视频数据单元中，若所述参数集与之前的参数集相比发生了变化，则需将该变化后的相同参数集发送至广播接收端，并指示所述参数集已发生变化。应用本发明的方法，避免了相同参数集的重复传输、能够有效利用带宽，较好地解决参数实时传送问题，可以使用户快速随机接入并且对持续观看用户不带来额外影响。

Description

一种传播数字音视频参数集的方法 

技术领域

本发明涉及数字广播通信技术领域，尤其涉及一种实现数字音频和视频参数集传播的方法。 

背景技术

随着多媒体通信技术的发展，对数字音视频数据的传输提出了更多应用需求。例如利用广播技术实现音视频实时传输、实时播放等应用需求。目前，很多种音视频编码算法在实现音视频传播时，解码端在收到码流之前必须获得必需的参数才可以解码，这部分参数被称之为“参数集”，这就要求编码端需要通过某种途径将参数集实时的发送到解码端。 

在现有技术中，参数集的传输方式通常包括带内传输和带外传输两种方式，但带内传输方式通常需要将音视频参数集重复传输，造成带宽冗余，同时，带外传输方式因采用不同信道或途径造成同步困难。 

例如，中国移动多媒体广播系统(简称CMMB)标准规定了在广播业务频率范围内，移动多媒体广播系统广播信道传输信号的帧结构、信道编码和调制。CMMB标准《移动多媒体广播第二部分：复用》中规定，采用复用子帧来封装视频、音频等流媒体数据单元进行传送。在《移动多媒体广播第二部分：复用实施指南中》定义了音频/视频/数据单元的结构，如图1所示，在一个音频/视频/数据单元中包括n个复用块(复用块1-n)，每一复用块中又包括一个复用块头和一个复用块净荷，进一步的在复用块头中又包括起始码、起始标记、结束标记、类型、净荷长度、数据单元类型、CRC校验位等字段。在复用块头中的各个字段均可视为该数据类型对应的参数，由这些参数组成了相应的参数集。 

其中，所述类型字段用于指示本复用块所承载的数据类型： 

类型值为00时，表示该复用块为承载视频的复用块； 

类型值为01时，表示该复用块为承载音频的复用块； 

类型值为10时，表示该复用块为承载数据的复用块； 

类型值为11时，表示该类型参数为保留位。 

其中的数据单元类型字段，是8位可选字段，仅当复用块类型为‘10’时有效。 

实际传播过程中，将图1所示的音频/视频/数据单元进行封装，组成复用子帧后即可按照CMMB复用协议进行广播传输。 

在现行的CMMB复用协议中，参数集的传输方式有以下几种： 

(1)带内传输：为了保证随机接入的用户可以解码，所以在音频数据单元的每个帧头都带有音频解码的配置参数；视频解码参数也在视频数据单元高频度地重复发送。因为一路编码的参数一般情况下保持不变，现有技术中音视频的参数集重复传输必然造成带宽占用冗余。 

(2)带外传输：将音视频参数单独编码，利用控制信道或其他承载方式如ESG(电子业务指南)等进行带外传输，因为与码流采用不同的信道进行传输，音频或视频参数传递的实时性比较难以保证，尤其是参数发生变化时，更加难以保证同步。 

因而，在多媒体广播技术领域中，就需要一种能够占用较少带宽而又能保证同步的参数集传输方法。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种传播数字音视频参数集的方法，在保证有效利用带宽的前提下实现参数集的实时传送，提高带宽利用率及传播的同步性。 

为解决上述技术问题，本发明提供一种传播数字音视频参数集的方法，包括如下步骤： 

广播发送端在对所接收的每一路音视频码流进行发送过程中，将参数集 与对应的音视频数据进行分离，在每一复用子帧中发送其中具有相同参数集的音视频数据之前，将该相同参数集发送至广播接收端。 

进一步地，在所述方法中： 

若所述参数集未发生变化，则在每个复用子帧中仅需传输至广播接收端一次即可；或者 

若所述参数集与之前的参数集相比发生了变化，则需将该变化后的相同参数集发送至广播接收端，并指示所述参数集已发生变化。 

进一步地，在所述方法中： 

所述广播发送端将分离后的相同参数集复用在一个音视频数据单元中，将分离后具有该相同参数集的音视频数据复用在其后的若干音视频数据单元中，将所有音视频数据单元复用生成复用子帧传送至广播接收端； 

其中，在音视频数据单元中包括指示其承载数据类型的信息、以及指示该音视频数据单元携带的是参数集还是音视频数据的指示信息。 

在携带有参数集的所述音视频数据单元的复用块中进一步包括用于指示所携带的参数集是否发生变化的指示信息。 

进一步地，在所述方法中： 

所述广播发送端将分离后的相同参数集复用在一个复用块中，将分离后具有该相同参数集的音视频数据复用在其后的若干复用块中，将所有复用块复用生成音视频数据单元后，再将若干音视频数据单元复用生成复用子帧传送至广播接收端； 

其中，在复用块中包括指示其承载数据类型的信息、以及指示该复用块携带的是参数集还是音视频数据的指示信息。 

所述携带参数集的复用块中进一步包括用于指示所携带的参数集是否发生变化的指示信息。 

进一步地，在所述方法中： 

所述复用块的复用块头中包括起始码、起始标记、结束标记、类型、净荷长度、数据单元类型、CRC校验位字段； 

当复用块类型为承载音频数据或视频数据时，其中： 

所述数据单元类型中需要通过不同的取值来表示携带的是参数集或音频/视频数据。 

对于携带参数集的复用块，所述数据单元类型中进一步需要有参数集标识来标识参数集是否发生变化，其中的所述参数集标识采用等于或大于1个比特，在参数集发生变化一次，参数集标识加1，以区分参数集变化。 

进一步地，所述广播发送端采用透明传输算法协议将音视频算法对应的参数集透明地传输至接收端，当复用块类型为承载音频数据或视频数据并且所述数据单元类型指示该复用块所携带的是参数集时，所述净荷长度表示所承载的音视频算法所对应的参数集的净荷长度。 

进一步地，所述在发送每一路音视频码流中具有相同参数集的音视频数据之前，是指：在每个复用子帧的该路音视频数据码流的随机接入有效数据之前，即保证随机接入的用户在收到音视频数据之前： 

其中，所述随机接入的用户指在任意时刻开始接收广播系统音视频数据的广播接收端； 

其中，所述音视频数据为音频数据时，该路第一个音频单元或第一个音频单元的第一个复用块即为随机接入有效数据； 

其中，所述音视频数据为视频数据时，所述随机接入有效数据是该路包含视频帧头的第一个视频单元或复用块、或者是该路包含采用帧内编码的视频帧头的第一个视频单元或复用块。 

应用本发明所提供的参数集传播方法，在通过CMMB复用协议传输音视频数据时，能够有效利用带宽，较好地解决参数实时传送问题，可以使用户快速随机接入并且对持续观看用户不带来额外影响，在数字多媒体广播、多媒体通信领域有很强的实用价值。 

附图说明

图1是中国移动多媒体广播系统CMMB标准中，信道传输信号的帧结 构的复用子帧的结构示意图。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。 

本发明的核心创新点在于，将具有相同参数集的音频数据与对应的参数集进行分离，在传输时分别编码复用，在传输音视频数据之前，先将分离的参数集进行传输，之后在传输分离后的音视频数据，这样一方面使得终端可以提前获得用于解码的参数集，同时复用在同一复用子帧中还可保证传输的同步性，尤其是由于分离后，可以减少参数集传输量，从而提高的带宽利用率。 

分离出来的音视频参数集可以作为独立于音视频数据的音视频数据单元或音视频数据单元中的复用块进行单独编码复用，同时，还明确区分音视频参数集和音视频数据。 

若该路音视频码流对应的参数集发生变化时，还指示发生变化的参数集，在仅包含参数集的音视频数据单元或复用块中标识出参数集是否变化，便于持续接收的用户识别参数集是否发生变化，以避免不必要的解析参数集及相关的一系列初始化过程。参数发生变化时把新参数集立即编码，然后再编码参数变化后的数据。 

下面以中国移动多媒体广播系统CMMB为例对本发明的参数集传播方法进行详细说明。 

通过CMMB复用标准传输音视频数据时，音视频参数集作为独立于音视频数据的特殊音视频数据单元或数据块单独编码，并且明确区分音视频参数集和音视频数据。其中的音视频参数集单独编码，可作为一个独立的音视频单元，也可作为音视频数据单元所包括的多个复用块之一。 

发送端传输参数集时，在每个复用子帧该路数据的随机接入有效数据之前编码传输一次即可，即保证随机接入的用户在收到数据之前先收到参数集，随机接入的用户指在任意时刻开始接收CMMB数据的接收端。随机接 入有效数据的特征为，对于音频，每一帧都可认为是随机接入有效数据。对于视频，随机接入有效数据认为是采用帧内编码的视频单元，CMMB复用子帧打包时，也可把视频每一帧都认为是随机接入有效数据，接收端做有效数据的过滤。 

实施例一：音视频参数单元标识及参数单元结构定义。 

在原CMMB标准中对于音频/视频/数据单元的结构定义的基础之上，进行扩展定义，尤其是对其中数据单元类型进行拓展定义。 

当复用块类型为‘00’或’01’时(即表示音频或视频数据时)，数据单元类型定义如下： 

(1)前4位代表数据类型， 

当前4比特的值为0时，表示携带的是音频/视频数据； 

当前4比特的值为1时，表示携带的是参数集； 

当前4比特的值为2～15时，表示保留位。 

(2)后4位为数据类型辅助信息。 

当前4位表示的数据类型为1(即表示参数集)时，后4位可代表参数标识ID，其取值范围为0～15。参数集每发生变化一次，参数集ID加1，这样可以避免误码而造成的变化参数指示丢失。随机接入用户可忽略参数ID取值，对于持续接收用户可根据参数ID的变化来判断参数是否发生变化，以避免不必要的参数解析及重置。 

参数集复用块结构可用TParameterSet表示。CMMB复用协议不对参数集复用块的结构作统一的定义，透明传输算法协议中所定义的参数集，为了使编、解码端可以理解一致，在协议中对不同算法的参数集做出说明。 

对于AAC音频算法(ISO/IEC 14496-3《Information technology-Codingof audio-visual objects-Part 3：Audio》)，将算法中所定义的AudioSpecificConfig作为TParameterSet_AAC。 

对于DRA(电子行业标准《多声道数字音频编解码技术规范》(标准 号：SJ/T11368-2006))将原包含在帧头中的参数，如声道数、采样率、差编码指示、联合强度编码指示信息等提取，作为TParameterSet DRA的内容。 

对于H.264视频算法(ITU推荐H.264标准)，将算法中所定义的SPS，PPS或者SPS+PPS作为TParameterSet_H264的结构内容。 

实施例二：正常传输时复用子帧示例 

本实施例以AAC的传输为例，说明参数无变化时，CMMB复用子帧相关结构及字段设置示例，实施例只给出与本发明相关的字段使用情况示例，其他字段标准文档中已有详细的解释。 

假设音频数据单元中包括8个复用块，采用的算法为AAC，则该复用子帧的音频数据单元中的复用块相关设置为： 

第1个复用块(参见图1中的复用块1)，其中的复用块头中各字段设置为： 

类型：‘01’，表示该第1个复用块是用于承载音频的复用块； 

净荷长度＝sizeof(TParameterSet_AAC)，表示所承载的AAC算法的参数集的净荷长度； 

数据单元类型：0x10，表示该第1个复用块承载的是参数集，且参数集较之前未发生变化。 

第2～8个复用块，每一复用块的复用块头中各字段均设置为： 

类型：‘01’，表示该第2～8个复用块是用于承载音频的复用块； 

净荷长度＝该复用块所包括的编码数据的真实长度，本例中即表示音频数据的真实长度； 

数据单元类型：0x00，表示该第2～8个复用块承载的是音频数据。 

实施例三：参数变化传输过程 

本实施例以AAC的传输为例，说明参数变化时，CMMB复用子帧相关结构及字段设置示例，实施例只给出与本发明相关的字段使用情况示例，其 他字段标准文档中已有详细的解释。 

假设音频数据单元中包括8个复用块，采用的算法为AAC，第5个复用块采用新的编码参数集则该复用子帧的音频数据单元中的复用块相关设置为： 

第1个复用块，各字段设置为： 

类型：‘01’，表示该第1个复用块是承载音频的复用块； 

净荷长度＝sizeof(TParameterSet_AAC)，表示所承载的AAC算法的参数集的净荷长度； 

数据单元类型：0x10，表示该第1个复用块承载的参数集，且参数集较之前未发生变化； 

第2～3个复用块，各字段设置为： 

类型：‘01’，表示该第2～3个复用块是承载音频的复用块； 

净荷长度＝该复用块所包括的编码数据的真实长度，本例中即表示音频数据的真实长度； 

数据单元类型：0x00，表示该第2～3个复用块承载的是音频数据； 

第4个复用块，各字段设置为： 

类型：’01’，表示该第4个复用块是承载音频的复用块； 

净荷长度＝sizeof(TParameterSet_AAC)，表示所承载的AAC算法的参数集的净荷长度； 

数据单元类型：0x11，表示该第4个复用块承载的是参数集，且参数集发生变化； 

第5～8个复用块，各字段设置为： 

类型：’01’，表示该第5～8个复用块是承载音频的复用块； 

净荷长度＝该复用块所包括的编码数据的真实长度，本例中即表示表示音频数据的真实长度； 

数据单元类型：0x00，表示该第5～8个复用块承载的是音频数据； 

上述实施例以音频数据为例进行了说明，但并不作为对本发明的限制，参照实施例2、或实施例3的实现方法，同样可以实现对视频数据的参数集的传输。 

本文所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进以及更新等等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1. 一种传播数字音视频参数集的方法，其特征在于，包括如下步骤：

广播发送端在对所接收的每一路音视频码流进行发送过程中，将参数集与对应的音视频数据进行分离，在每一复用子帧中发送其中具有相同参数集的音视频数据之前，将该相同参数集发送至广播接收端。

2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于：

若所述参数集未发生变化，则在每个复用子帧中仅需传输至广播接收端一次即可；或者

若所述参数集与之前的参数集相比发生了变化，则需将该变化后的相同参数集发送至广播接收端，并指示所述参数集已发生变化。

3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述广播发送端将分离后的相同参数集复用在一个音视频数据单元中，将分离后具有该相同参数集的音视频数据复用在其后的若干音视频数据单元中，将所有音视频数据单元复用生成复用子帧传送至广播接收端；

其中，在音视频数据单元中包括指示其承载数据类型的信息、以及指示该音视频数据单元携带的是参数集还是音视频数据的指示信息。

4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于：

在携带有参数集的所述音视频数据单元的复用块中进一步包括用于指示所携带的参数集是否发生变化的指示信息。

5. 如权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述广播发送端将分离后的相同参数集复用在一个复用块中，将分离后具有该相同参数集的音视频数据复用在其后的若干复用块中，将所有复用块复用生成音视频数据单元后，再将若干音视频数据单元复用生成复用子帧传送至广播接收端；

其中，在复用块中包括指示其承载数据类型的信息、以及指示该复用块携带的是参数集还是音视频数据的指示信息。

6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于：

所述携带参数集的复用块中进一步包括用于指示所携带的参数集是否发生变化的指示信息。

7. 如权利要求4或6所述的方法，其特征在于：

所述复用块的复用块头中包括起始码、起始标记、结束标记、类型、净荷长度、数据单元类型、CRC校验位字段；

当复用块类型为承载音频数据或视频数据时，其中：

所述数据单元类型中需要通过不同的取值来表示携带的是参数集或音频/视频数据。

8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于：

对于携带参数集的复用块，所述数据单元类型中进一步需要有参数集标识来标识参数集是否发生变化，其中的所述参数集标识采用等于或大于1个比特，在参数集发生变化一次，参数集标识加1，以区分参数集变化。

9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于：

所述广播发送端采用透明传输算法协议将音视频算法对应的参数集透明地传输至接收端，当复用块类型为承载音频数据或视频数据并且所述数据单元类型指示该复用块所携带的是参数集时，所述净荷长度表示所承载的音视频算法所对应的参数集的净荷长度。

10. 如权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述在发送每一路音视频码流中具有相同参数集的音视频数据之前，是指：在每个复用子帧的该路音视频数据码流的随机接入有效数据之前，即保证随机接入的用户在收到音视频数据之前：

其中，所述随机接入的用户指在任意时刻开始接收广播系统音视频数据的广播接收端；

其中，所述音视频数据为音频数据时，该路第一个音频单元或第一个音频单元的第一个复用块即为随机接入有效数据；

其中，所述音视频数据为视频数据时，所述随机接入有效数据是该路包含视频帧头的第一个视频单元或复用块、或者是该路包含采用帧内编码的视频帧头的第一个视频单元或复用块。

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