CN101969550B - 一种ip视频流复用方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种IP视频流复用方法，所述方法在IPQAM调制器对码流进行处理之前，增加一对流媒体服务器输出的码流进行复用预处理的步骤，所述复用预处理包括：a、根据IPQAM调制器每个频道的带宽和实际业务需要预设一个恒定码率，并将从流媒体服务器接收到的原始码流复用成预设恒定码率的码流；b、实时分析原始码流中的PAT和PMT，找到每路原始码流的视频PID，音频PID和PCR的PID；c、去除原始视频流中的PCR，并根据当前码率和系统时钟计算出新的PCR值复用到码流中。本发明的IP视频流复用方法可降低系统对IPQAM调制器的依赖性。本发明还公开一种IP视频流复用系统。

Description

一种IP视频流复用方法及其系统

技术领域

本发明涉及数字电视领域，尤其涉及一种IP视频流复用方法及其系统。

背景技术

目前电视机已成为人们日常生活的必须品和主要的休闲娱乐工具，每天人们都在通过收看电视节目来了解新闻、体育赛事、娱乐节目来丰富业余生活。随着各电视台数字信号的播放，数字电视互动流媒体服务也逐渐得到广泛的应用。

流媒体服务有以下几个特点：1，视频类型丰富，既有码率较低的标清节目，也有码率较高的高清节目，有些节目的码率可能是变化的；2，视频流时钟同步要求较高，必须有准确的时钟参考；3，支持多用户并发点播。

流媒体服务器通过IP网络播出TS码流，经过IPQAM调制器转换为传统Cable信号输出到机顶盒。现有技术的流媒体服务器，简单的将TS码流播放至IPQAM调制器，由于不同IPQAM调制器对码流处理有不同的策略，往往不能很好的适应不同流媒体系统的播放方式。这样导致系统对IPQAM调制器的依赖性较大，对于使用不同的IPQAM调制器时需要对系统作较大的调整，降低了系统的适应性。对于变码率的码流也往往不能达到理想的效果，应用不够灵活。

因此，如何解决现有技术中流媒体服务系统对IPQAM调制器依赖性大、适应性低的问题，已成为当前急需解决的技术问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种IP视频流复用方法，从而降低流媒体服务系统对IPQAM调制器的依赖性。

本发明还提供一种IP视频流复用系统。

为解决本发明的技术问题，本发明公开一种IP视频流复用方法，所述方法在IPQAM调制器对码流进行处理之前，增加一对流媒体服务器输出的码流进行复用预处理的步骤，所述复用预处理包括：

a、根据IPQAM调制器每个频道的带宽和实际业务需要预设一个恒定码率，并将从流媒体服务器接收到的原始码流复用成预设恒定码率的码流；

b、实时分析原始码流中的PAT和PMT，找到每路原始码流的视频PID，音频PID和PCR的PID；

c、去除原始视频流中的PCR，并根据当前码率和系统时钟计算出新的PCR值复用到码流中。

本发明还公开一种IP视频流复用系统，其包括流媒体服务器、IPQAM调制器和设置于流媒体服务器和IPQAM调制器之间的复用服务器，所述复用服务器用于对流媒体服务器输出的码流进行复用预处理，所述复用预处理包括：

a、根据IPQAM调制器每个频道的带宽和实际业务需要预设一个恒定码率，并将从流媒体服务器接收到的原始码流复用成预设恒定码率的码流；

b、实时分析原始码流中的PAT和PMT，找到每路原始码流的视频PID，音频PID和PCR的PID；

c、去除原始视频流中的PCR，并根据当前码率和系统时钟计算出新的PCR值复用到码流中。

本发明在流媒体服务器与IPQAM调制器之间设置一个复用服务器，对流媒体播出的TS码流进行复用预处理，使得IPQAM调制器接收到的复用流，不需要对其进行PCR重新生成和码率控制，只需将IP信号透传为Cable信号输出，大大减轻了IPQAM调制器的负担，从而减少对IPQAM调制器的依赖，使流媒体服务平台具有更高的适应性；可同时对IP用户和Cable用户提供服务，对带宽资源运用更灵活；另外，对设置恒定的码率，播放更流畅，使得流媒体视频服务的质量更好。

附图说明

图1是本发明的IP视频流复用系统的示意图。

图2是本发明进行复用处理后的一种IP码流的示意图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明的IP视频流复用系统包括流媒体服务器、复用服务器、IPQAM调制器和客户端。其中，复用服务器连接于流媒体服务器和IPQAM调制器之间，用于对流媒体服务器提供的TS码流进行预处理，以降低系统对IPQAM调制器的依赖性。复用服务器对TS码流进行预处理包括：

a、根据IPQAM调制器每个频道的带宽和实际业务需要预设一个恒定码率，复用程序接收流媒体服务器播出的码率，复用成预设恒定码率的码流；

b、实时分析原始码流中的PAT和PMT，找到每路原始流的视频PID，音频PID和时钟参考(PCR)的PID；

c、去除原有视频流中的PCR，并根据当前码率和系统时钟计算出新的PCR值复用到码流中。

流媒体服务器将多个单路视频流发送到复用服务器中复用程序相应的端口，复用程序根据配置文件将多个单路视频复用成一路或多路恒定码率复用流，发送到IPQAM调制器的对应频点的一个或多个端口。经过复用服务器处理后，IPQAM调制器接收的是复用好的码流，各频点对应其数据端口上不同的端口。

本发明的IP视频流复用系统的数据发送过程如下：

1.配置复用服务器中复用程序的配置文件，指定恒定码率，配置各节目的接收端口和节目号，配置各节目的视频PID、音频PID和时钟参考PCR的PID；

2.用户发起点播请求，流媒体服务器根据其内设的频点资源表找到空闲的频点资源，将单路节目流播出到复用程序对应的IP端口上；

3.复用程序实时分析从流媒体服务器收到的多个IP单路节目流，并将它们复用成一个或多个复用流；

4.复用程序将复用后的一个或多个复用流以恒定的速率发送到IPQAM调制器相应的一个或多个IP端口。

复用程序在对流媒体服务器发送过来的单路节目复用前，首先配置好一个频点能支持最多n路节目，并配置好各路节目的节目号和对应的IP接收端口。获取配置文件的数据结构如下：

typedef struct

{

unsigned long ProgNum； //复用后单路节目号

unsigned long PmtPid； //复用后单路节目pmt_pid

unsigned long OrgPmtPid； //原始单路节目pmt_pid

unsigned long OrgVideoPid； //原始视频流PID

unsigned long OrgOtherPid0； //原始其他流PID

unsigned long NewVideoPid； //复用后视频流PID

unsigned long NewOtherPid0； //复用后其他流PID

unsigned long VideoType； //视频类型

unsigned long AudioType； //音频类型

unsigned long SockRecvPort； //接收IP端口

}ProgramConfig；

typedef struct

{

unsigned long Rate； //复用流码率

unsigned long Interval； //复用流帧间距

unsigned long PcrPid； //复用流PCR_PID

unsigned long fixPcrInterval； //复用流PCR间距

int programnum； //复用流中包含的单路节目数

int MaxRate； //各单路流最大码率

ProgramConfig programinfo[MAX PROGRAM_PE_CARD]；//单路流配置列表

}MuxConfig；

复用程序首先从流媒体服务器中接收码流，并找到各自的PAT，根据各自的PAT再找到各单路节目的PMT，再根据PMT找的其各自的音视频PID和音视频类型信息。客户端根据PMT分析得到各路节目的PID和音视频类型信息，并将其保存下来用以解码。复用程序重设各路节目的音视频PID，这样做可使客户端处理更方便，而不需要在每次转换节目后重新搜索，以获取新的PID。

为了使对IPQAM调制器的依赖减到最小，复用程序会根据预设的值，将单路的节目复用成恒定码率的复用流。预设码率R的设置需要根据以下条件进行综合考虑：1，流媒体服务器提供点播的片源码率；2，IPQAM调制器每个频点所能承载的最大码率；3，实际的IP网络带宽。如果流媒体服务器提供点播的片源码率较大，则可以在每个频点配置较少路节目，以使其在满负荷时不超过IPQAM调制器所能承载的最大码率；流媒体服务器与复用程序和复用程序与IPQAM调制器之间都是使用IP网络传输数据，所以，必须保证其间的带宽足够，通常将三者都部署在同一内部IP网络环境下。

假设预设的码率为Rate(Mbps)，PCR间距为P(ms)，初始PCR的值为Ps，当前PCR值为Pn。复用程序每循环等待P毫秒计算一次发送的数据量，同时计算生成一次PCR值，把数据发送到IPQAM调制器。用Select函数控制时钟往往会有误差，而视频服务却要求有较高的时钟同步，所以必须对每次发送的字节数进行微调。假设Select函数等待P(ms)超时后，实际时间为P′，每个TS包长度为188字节，则此时应该发送的总字节数为D：

$D=\frac{\mathrm{Rate}}{8}*{10}^6*\frac{P^{\′}}{1000}$

调整D的值使其能被TS包的长度整除，且根据码率R能计算出PCR的精确值，并将PCR值复用到复用流当中。同时，将P′与P的差值(时钟误差)推到下次发送数据时计算，这样PCR的值就不会因长时间累计本地时钟的误差，导致播放溢出。另外，每次计算PCR值参考初始PCR值Ps，其目的是为了防止因取整调整，使PCR的值与当前时钟偏离太远。

例如，预设的码率为36Mbps，PCR间距为37ms，只有一路节目在点播。Select函数返回后，假设实际经过时间为36ms，则此次应发送的数据量为：

$D=36*{10}^6*\frac{36}{1000}=1296000\left(\mathrm{bits}\right)=162000\left(\mathrm{bytes}\right)$

PCR间隔值为162000，由于D不能被188(TS包长度)整除，所以需要对其作出调整，调整为169200，此时PCR的准确值为1692，等待时间的误差为-1ms，因调整数据量导致的误差为72/45＝1.6ms。从上面的计算我们可以看出，PCR值恰好是发送数据字节数的1/100。所以每当PCR误差达到±47时，则需要相应调整个±25TS包，控制总体偏差在一定范围之内。用码流分析以截取出来的数据显示，平均PCR抖动在±50ns，在DVB标准±500ns之内。

当用户实际点播的节目码率小于复用程序预设的码率时，为了使任何时候都是恒定码率输出，复用程序会在用空包(数据为0X00的TS包)将复用流填充，达到预设的码率。假设只有一路节目在点播且其占用的实际码率为r。在填充空包时进行均匀化处理，假设当前应该发送包数为N，实际数据的包数为N′，程序将N个包分成N′等份，并将有效数据分别填充到各等分中，其余空间都填充上空包，如图2所示。如此可防止实际节目数据突然大量到达客户端造成溢出现象。

由于流媒体服务器提供多用户同时点播，如果其中有用户点播的片源瞬间码率较大，而复用流的码率确是恒定的，那么就会影响到其他用户的观看。为了防止这种情况的出现，需要对每路节目的码率进行最大限制，超过限制的数据会暂时保存在队列中，在后续的循环中进行发送。

综上所述，本发明在流媒体服务器与IPQAM调制器之间设置一个复用服务器，对流媒体播出的TS码流进行复用预处理，使得IPQAM调制器接收到的复用流，不需要对其进行PCR重新生成和码率控制，只需将IP信号透传为Cable信号输出，大大减轻了IPQAM调制器的负担，从而减少对IPQAM调制器的依赖，使流媒体服务平台具有更高的适应性；可同时对IP用户和Cable用户提供服务，对带宽资源运用更灵活；另外，对设置恒定的码率，播放更流畅，使得流媒体视频服务的质量更好。

Claims (8)

1.一种IP视频流复用方法，其特征在于，在IPQAM调制器对码流进行处理之前，增加一对流媒体服务器输出的码流进行复用预处理的步骤，所述复用预处理包括：

a、根据IPQAM调制器每个频道的带宽和实际业务需要预设一个恒定码率，并将从流媒体服务器接收到的原始码流复用成预设恒定码率的码流；

b、实时分析原始码流中的PAT和PMT，找到每路原始码流的视频PID,音频PID和PCR的PID；

c、去除原始视频流中的PCR,并根据当前码率和系统时钟计算出新的PCR值复用到码流中；

假设预设的恒定码率为Rate(Mbps)，PCR间距为P(ms)，初始PCR的值为Ps，当前PCR值为Pn，每循环等待P毫秒计算一次发送的数据量，同时计算生成一次PCR值，假设Select函数等待P(ms)超时后，实际时间为P′，每个TS包长度为188字节,则此时应该发送的总字节数为D：

$D=\frac{Rate}{8}*{10}^6*\frac{P^{\′}}{1000}$

调整D的值使其能被TS包的长度整除，且根据码率Rate计算出PCR的精确值Pn，并将PCR值复用到码流当中，同时，将P′与P的差值推到下次发送数据时计算，每次计算PCR值都参考初始PCR值Ps。

2.根据权利要求1所述的IP视频流复用方法，其特征在于，进一步包括一将复用后的码流发送到IPQAM调制器的对应频点的端口的步骤。

3.根据权利要求1所述的IP视频流复用方法，其特征在于，所述预设的恒定码率根据流媒体服务器提供点播的片源码率、IPQAM调制器每个频点所能承载的最大码率和实际的IP网络带宽设定。

4.根据权利要求1所述的IP视频流复用方法，其特征在于，当用户实际点播的节目码率小于复用程序预设的码率时，采用空包将复用后的码流填充以达到预设的码率。

5.一种IP视频流复用系统，其包括流媒体服务器和IPQAM调制器，其特征在于，进一步包括一设置于流媒体服务器和IPQAM调制器之间的复用服务器，所述复用服务器用于对流媒体服务器输出的码流进行复用预处理，所述复用预处理包括：

a、根据IPQAM调制器每个频道的带宽和实际业务需要预设一个恒定码率，并将从流媒体服务器接收到的原始码流复用成预设恒定码率的码流；

b、实时分析原始码流中的PAT和PMT，找到每路原始码流的视频PID,音频PID和PCR的PID；

c、去除原始视频流中的PCR,并根据当前码率和系统时钟计算出新的PCR值复用到码流中；

假设预设的恒定码率为Rate(Mbps)，PCR间距为P(ms)，初始PCR的值为Ps，当前PCR值为Pn，每循环等待P毫秒计算一次发送的数据量，同时计算生成一次PCR值，假设Select函数等待P(ms)超时后，实际时间为P′，每个TS包长度为188字节,则此时应该发送的总字节数为D：

$D=\frac{Rate}{8}*{10}^6*\frac{P^{\′}}{1000}$

调整D的值使其能被TS包的长度整除，且根据码率Rate计算出PCR的精确值Pn，并将PCR值复用到码流当中，同时，将P′与P的差值推到下次发送数据时计算，每次计算PCR值都参考初始PCR值Ps。

6.根据权利要求5所述的IP视频流复用系统，其特征在于，所述复用服务器将复用后的码流发送到IPQAM调制器的对应频点的端口。

7.根据权利要求5所述的IP视频流复用系统，其特征在于，所述预设的恒定码率根据流媒体服务器提供点播的片源码率、IPQAM调制器每个频点所能承载的最大码率和实际的IP网络带宽设定。

8.根据权利要求5所述的IP视频流复用系统，其特征在于，当用户实际点播的节目码率小于复用程序预设的码率时，采用空包将复用后的码流填充以达到预设的码率。