CN101674486A - 一种流媒体音视频同步方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种流媒体音频视频同步方法及系统,系统包括,缓存模块,分为预解码和解码时音频缓存模块与视频缓存模块,其中音频缓存模块分为第一音频缓存模块与第二音频缓存模块;解码模块,分为音频解码模块与视频解码模块,解码接收的未解码音视频数据包,其中音频解码模块以相邻视频帧之间的数据包为单位解码音频数据包,第一音频缓存模块与第二音频缓存模块分别缓存相邻的解码的音频数据包;输入输出控制模块,用于控制解码后的音频及视频数据的输出,其中控制选择输出所述第一音频缓存模块或第二音频缓存模块解码的音频数据包,控制第一音频缓存模块或第二音频缓存模块解码的音频数据包输出完成后的下一个相邻的解码的视频帧输出。

Description

一种流媒体音视频同步方法及系统
技术领域
本发明涉及手机流媒体技术,具体地说,涉及一种流媒体音视频同步方法及系统。
背景技术
随着网络电视、通信技术及多媒体产品的迅速发展,流媒体技术成为近年来兴起的一种在线播放技术,即边下载边播放,播放器并不用等到多媒体文件全部下载到本地储存后再播放,而是下载的同时进行播放。播放器在客户端的内存中开辟缓冲区,通常是几兆字节的空间,播放器等到缓冲区有足够的数据后开始解码播放,“流媒体”传输过程中,所使用的传输协议为实时传输协议,简称RTP协议,该协议被定义在一对一或者一对多的传输情况下工作,目的是提供时间信息和实现流同步,播放器对收到的RTP数据包的显示顺序是根据RTP包头(header)中的时间戳(timestamp)和序列号(sequence number)来确定的,时间戳是视频节目采集制作时存储到视频帧内的一种时间值,播放器利用它来决定某一视频在什么时间播放。序列号则代表了每个视频包的顺序,播放器利用它来对到达的所有数据包进行排序。
在流媒体播放技术中,如何能够在接收端正确的恢复音频和视频之之间的关系,即实现流媒体同步播放,成为业内人士所共同关心的问题之一。
在现有的流媒体音视频同步播放的技术中,以一个IP网络流媒体音视频同步播放技术为例,终端在开始播放后,就不断的接收到来自网络的媒体数据包。这时的处理流程如下:
(1)首先通过RTP Payload(RTP载荷)判断媒体类型,得知其是那种格式的音频或视频媒体;
(2)媒体类型,将媒体数据及其pts(时间标签)送到内存中的音频或视频缓冲区;
(3)a.当视频续存区内视频数据达到一定数目后,开启定时器,根据视频数据的pts将其送到视频解码器处理,并输出视频;
b.当音频缓存区内音频数据达到一定数目后,开启定时器,根据音频数据的pts,将音频缓存区内音频数据解码,并把解码输出的PCM数据送到音频芯片/声卡处理,并输出音频。
我们会发现上述技术存在一个问题是不能确定出一次音频解码任务的解码量,和多长时段进行一次音频解码处理,还有如何查询视频时间戳。显然如果一次解码音频包过多,会耽误视频解码时间,手机资源有限,只有一个CPU。并且频繁的检查视频时间戳会增加无意义的任务切换率,导致浪费CPU利用率,对手机来说也将降低电池的续航能力。
鉴于此,实有必要提出一种改进的方法以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明一种流媒体音频视频同步的方法,该方法具体步骤如下:一种流媒体音频视频同步的方法,用于控制流媒体文件在客户端播放时的音视频同步,其特征在于,该方法具体步骤如下:
A:客户端从服务端接收流媒体音频、视频包,并将接收的音频、视频包缓存到缓冲区中,并进行组帧和排序;
B1:视频解码器解码启动后解码第一视频帧并输出显示,同时音频解码器解码第一个音频包,由DMA中断函数来控制通过DMA方式传输已解码的音频数据输出至音频硬件进行播放;
B2:在音频解码器解码第一个音频包并播放的同时,音频解码器解码第二个音频数据包,第二个音频数据包等待输出指令,即阻塞已解码的第二个音频数据输出;
B3:在音频解码器解码第一个音频包并播放的同时,视频解码器解码第二视频帧,解码后的第二帧频视频帧等待输出指令,即阻塞已解码的第二视频帧输出;
C1:当第一个音频包解码并输出完成之后,由DMA中断函数控制立即输出步骤B3中解码的第二视频帧并显示;
C2:第二视频帧输出的同时,由DMA中断函数控制立即输出步骤B2中已解码的第二个音频数据包至音频硬件进行播放;
D:重复上述步骤解码后续存入缓存区的音频数据包和视频帧,直到播放完整个流媒体文件。
另外,本发明还提供一种流媒体音频视频同步的系统,该系统应用于手机终端,其特征在于:包括:
缓存模块,分为预解码和解码时音频缓存模块与视频缓存模块,预解码缓存用于缓存接收到的未解码音视频数据包,对未解码的音频视频包进行预解码处理,解码时缓存则从预解码缓存中读取经过预解码的音频视频数据,解码其中解码时音频缓存模块分为第一音频缓存模块与第二音频缓存模块;
解码模块,分为音频解码模块与视频解码模块,解码接收的预解码音视频数据包,其中音频解码模块以相邻视频帧之间的数据包为单位解码音频数据包,第一音频缓存模块与第二音频缓存模块分别缓存相邻的解码的音频数据包;
输入输出控制模块,用于控制解码后的音频及视频数据的输出,其中控制选择输出所述第一音频缓存模块或第二音频缓存模块解码的音频数据包,控制第一音频缓存模块或第二音频缓存模块解码的音频数据包输出完成后的下一个相邻的解码的视频帧输出。
本发明的有益效果在于,相对于现有技术CPU要不断的轮询音频播放时间来而根据视频时间戳来播放视频,现有技术将大量浪费CPU资源,本发明直接通过DMA中断函数来控制音频视频的同步,可达到优质的音视频同步效果,别外,通过DMA方式控制数据传输,以此减少CPU的工作任务,大大提高手机电池的续航能力。
附图说明
图1为本发明方法流媒体音频视频的同步流程图;
图3为本音频视频包传输示意图;
图2为本发明流媒体音频视频的同步系统框图。
具体实施方式
下面结合附图来说明本发明具体实施。
DMA方式,Direct Memory Access,也称为成组数据传送方式。
工作原理:一个设备接口试图通过总线直接向另一个设备发送数据(一般是大批量的数据),它会先向CPU发送DMA请求信号。外设通过DMA的一种专门接口电路——DMA控制器(DMAC),向CPU提出接管总线控制权的总线请求,CPU收到该信号后,在当前的总线周期结束后,会按DMA信号的优先级和提出DMA请求的先后顺序响应DMA信号。CPU对某个设备接口响应DMA请求时,会让出总线控制权。于是在DMA控制器的管理下,外设和存储器直接进行数据交换,而不需CPU干预。数据传送完毕后,设备接口会向CPU发送DMA结束信号,交还总线控制权。
实现DMA传送的基本操作如下:
(1)外设可通过DMA控制器向CPU发出DMA请求:
(2)CPU向应DMA请求,系统转变为DMA工作方式,并把总线控制权交给DMA控制器;
(3)由DMA控制器发送存储器地址,并决定传送数据块的长度;
(4)执行DMA传送;
(5)DMA操作结束,并把总线控制权交还CPU。
本发明的改进在于设计一个DMA中断函数来触发DMA方式传输数据,包括通过DMA方式控制已解码视频数据的输出,控制已解码音视数据的输出以及控制传输未解码的音视数据进行解码。
如图1所示为一种流媒体音频视频同步的方法,用于控制流媒体文件在客户端播放时的音视频同步,该方法具体步骤如下:
A:手机客户端从服务端接收RTP数据包,按照RTP数据包的载荷类型(Payload Type字段)、序列号(Sequence Number字段)以及时间戳(Time Stamp字段)的不同,判断所收到的数据包类型是音视频数据包还是视频数据包,并将接收的音频、视频包缓存到缓冲区中,并进行组帧和排序,此过程为解码前缓存,只对数据包作预解码处理,例如将音视数据包分为若干音频帧,具体如下;
A1:在所述缓冲区中分别创建音频流数据链表和视频流数据链表;
A2:判断所收到的数据包的类型是音频数据包还是视频数据包;
A3:如果是音频数据包则在所述音频数据链表中存入,如果是视频数据包则在所述视频数据链表中存入。
图2所示为缓存解码前缓存后音频帧、视频帧的示意图,如图所示包括视频帧v1、v2、v3分别对应的时间戳为t1、t2、t3,v1、v2之间播放时间(播放时间为t2-t1)包括一个音频数据包T1由音频帧a10、a11;v2、v3之间播放时间(播放时间为t2-t1)包括一个音频数据包T2由音频帧a20、a21、a22组成。
B1:视频解码器解码启动后解码第一视频帧v1由DMA中断函数控制并输出显示,同时以音频数据包为单位在第一缓存中对第一个音频包T1数据进行解码,
由DMA中断函数来控制以DMA方式传输已解码的音频数据T1中已解码的音频数据(公知的,此为边解码边播放的过程,并不是等T1中的a10、a11全部解码完后才播放),输出至音频硬件进行播放;
B2:在T1被解码并播放的同时,音频解码器解码第二个音频数据包T2,第二个音频数据包等待输出指令,即阻塞已解码的第二个音频数据输出,在这里也是以音频数据包T2为单位在在第二缓存中对第二个音频包数据进行解码;
B3:在T1被解码并播放的同时,视频解码器解码第二视频帧v2,解码后的第二视频帧v2等待输出指令,即阻塞已解码的第二视频帧输出;
C1:当第一个音频包解码并输出完成之后,由DMA中断函数控制以DMA方式立即输出步骤B3中解码的第二视频帧并显示;
C2:解码的第二视频帧v2并显示的同时,由DMA中断函数控制立即输出步骤B2中已解码的第二个音频数据包T2至音频硬件进行播放,此时第二缓存中的第二个音频数据包T2包含的音频帧a20、a21、a22可能全部已被解码完或者只有部分被解码,但并不影响已解码部分的输出,公知地也可以边解码边输出;
D:公知的,整个流媒体文件由若干连续视频帧组成,第二视频帧之后为第三、第四、、、第N视频帧,重复上述步骤解码后续存入缓存区的音频数据包和视频帧,直到播放完整个流媒体文件,进一步还包括输入暂停、快进、倒退命令时,音频、视频解码器对应为暂停解码、根据快进、倒退的时间位置进行解码。
图3所示为,一种流媒体音频视频同步的系统,该系统应用于手机终端,其特征在于:包括:
缓存模块,分为预解码和解码时音频缓存模块与视频缓存模块,预解码缓存用于缓存接收到的未解码音视频数据包,对未解码的音频视频包进行预解码处理,解码时缓存则从预解码缓存中读取经过预解码的音频视频数据,解码其中解码时音频缓存模块分为第一音频缓存模块与第二音频缓存模块;
解码模块,分为音频解码模块与视频解码模块,解码接收的预解码音视频数据包,其中音频解码模块以相邻视频帧之间的数据包为单位解码音频数据包,参照图2,第一音频缓存模块与第二音频缓存模块分别缓存相邻的解码的音频数据包T1和T2;
输入输出控制模块,用于控制解码后的音频及视频数据的输出,其中控制选择输出所述第一音频缓存模块或第二音频缓存模块解码的音频数据包,例如在播放第一视频帧v1后,则第一缓存解码的T1音频输出;控制第一音频缓存模块或第二音频缓存模块解码的音频数据包输出完成后的下一个相邻的解码的视频帧输出,例如第一缓存模块在播放解码后的T1后,则控制模块控制T1后相邻的视频帧已解码的v2的输出。输入输出控制模块还控制向音频数据包输出完成后的第一音频缓存模块或第二音频缓存模块解码输入预解码的音频数据包,例如当第一音频缓存模块解码的T1输出完成后,由于T2在第二缓存中解码,则应该向第一缓存输入预解码的音频数据包T3(未图示)。输入输出控制模块根据解码的已输出的上一个相邻视频帧数据来选择从第一音频缓存模块或第二音频缓存模块解码的音频数据包,即例如在播放已解码的第一帧视频帧v1则选择从第1缓存输出T1音频解码数据。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种流媒体音频视频同步的方法,用于控制流媒体文件在客户端播放时的音视频同步,其特征在于,该方法具体步骤如下:
A:客户端从服务端接收流媒体音频、视频包,并将接收的音频、视频包缓存到缓冲区中,并进行组帧和排序;
B1:视频解码器解码启动后解码第一视频帧并输出显示,同时音频解码器解码第一个音频包,由DMA中断函数来控制通过DMA方式传输已解码的音频数据输出至音频硬件进行播放;
B2:在音频解码器解码第一个音频包并播放的同时,音频解码器解码第二个音频数据包,第二个音频数据包等待输出指令,即阻塞已解码的第二个音频数据输出;
B3:在音频解码器解码第一个音频包并播放的同时,视频解码器解码第二视频帧,解码后的第二帧频视频帧等待输出指令,即阻塞已解码的第二视频帧输出;
C1:当第一个音频包解码并输出完成之后,由DMA中断函数控制立即输出步骤B3中解码的第二视频帧并显示;
C2:第二视频帧输出的同时,由DMA中断函数控制立即输出步骤B2中已解码的第二个音频数据包至音频硬件进行播放;
D:重复上述步骤解码后续存入缓存区的音频数据包和视频帧,直到播放完整个流媒体文件。
2、如权利要求1所述的流媒体音频视频同步的方法,其特征在于,步骤B1中以音频数据包为单位在第一缓存中对第一个音频包数据进行解码,步骤B2中以音频数据包为单位在在第二缓存中对第二个音频包数据进行解码。
3、如权利要求2所述的流媒体音频视频同步的方法,其特征在于,所述视频帧包括时间戳信息,第一个音频数据包为第二视频帧时间戳减去第一帧视频帧时间戳所得播放时间内的音频数据包,第二个音频数据包为第三视频帧时间戳减去第二视频帧的时间戳所得播放时间内的音频数据包。
4、如权利要求3所述的流媒体音频视频同步的方法,其特征在于,当第一缓存解码的第一音视包输出完成后,继续解码第三个音频包;当第二缓存解码的第二音视包输出完成后,继续解码第四个音频包,以此交替进行后续音频数据包的解码任务。
5、如权利要求1所述的流媒体音频视频同步的方法,其特征在于,所述步骤D进一步还包括输入暂停、快进、倒退命令时,音频、视频解码器对应为暂停解码、根据快进、倒退的时间位置进行解码。
6、如权利要求1所述的流媒体音频视频同步的方法,其特征在于,步骤A进一步分为:
A1:在所述缓冲区中分别创建音频流数据链表和视频流数据链表;
A2:判断所收到的数据包的类型是音频数据包还是视频数据包;
A3:如果是音频数据包则在所述音频数据链表中存入,如果是视频数据包则在所述视频数据链表中存入。
7、如权利要求6所述的流媒体音频视频同步的方法,其特征在于,步骤A中的组帧和排序过程根据对应音、视频数据包中的载荷类型、序列号和时间戳进行。
8、一种流媒体音频视频同步的系统,该系统应用于手机终端,其特征在于:包括:
缓存模块,分为预解码和解码时音频缓存模块与视频缓存模块,预解码缓存用于缓存接收到的未解码音视频数据包,对未解码的音频视频包进行预解码处理,解码时缓存则从预解码缓存中读取经过预解码的音频视频数据,解码其中解码时音频缓存模块分为第一音频缓存模块与第二音频缓存模块;
解码模块,分为音频解码模块与视频解码模块,解码接收的预解码音视频数据包,其中音频解码模块以相邻视频帧之间的数据包为单位解码音频数据包,第一音频缓存模块与第二音频缓存模块分别缓存相邻的解码的音频数据包;
输入输出控制模块,用于控制解码后的音频及视频数据的输出,其中控制选择输出所述第一音频缓存模块或第二音频缓存模块解码的音频数据包,控制第一音频缓存模块或第二音频缓存模块解码的音频数据包输出完成后的下一个相邻的解码的视频帧输出。
9、如权利要求8所述的流媒体音频视频同步的系统,其特征在于,输入输出控制模块还控制向音频数据包输出完成后的第一音频缓存模块或第二音频缓存模块解码输入未解码的音频数据包。
10、如权利要求8所述的流媒体音频视频同步的系统,其特征在于,输入输出控制模块根据解码的已输出的上一个相邻视频帧数据来选择从第一音频缓存模块或第二音频缓存模块解码的音频数据包。
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