CN101980533A - 一种基于索引文件实现传输流文件特技模式功能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于索引文件实现传输流文件特技模式功能的方法，其特征在于包括：获取TS文件的相关信息，并将这些信息写入索引文件的头部；创建索引描述符；对I帧数据进行查找；获取I帧数据在源文件中位置偏移量和该帧的显示时间戳，结合上述信息生成索引文件；通过TS文件进行快进/快退或定位操作；关闭索引文件，释放申请的资源。该基于索引文件实现传输流文件特技模式功能的方法具有较低的算法复杂度和较短的时间消耗，及能够准确地定位到TS文件中的相应位置等优点，适于在视频广播领域广泛推广。

Description

一种基于索引文件实现传输流文件特技模式功能的方法

技术领域

本发明涉及一种基于索引文件实现传输流文件特技模式功能的方法。

背景技术

传输流(TS)是根据ISO/IEC13818-2和ISO/IEC13818-3协议而定义的一种数据流，其目的是为了在有可能发生严重错误(如比特值错误或分组丢失)的环境下进行一道或多道程序的编码数据的传送和存储，充分考虑了复杂易错的网络环境，具有良好的容错能力，广泛应用于DVB、IPTV等广播系统，已经成为视频广播最主要的格式。

特技模式(Trickmodes)功能是指实现对节目的快进/快退及随机访问等人机交互操作。TS这种面向广播系统设计的封装格式难以在点播系统中进行灵活的人机交互操作。通常，TS文件快进/快退实现多倍速播放时多采用解码关键帧的模式，因此快进/快退的关键在于根据提供的时间能否快速精确地定位到文件中对应位置，并解码播放该位置的I帧。

TS文件不同于AVI、MP4、MKV等其他文件格式，并不存在一个关于所有I帧信息的索引，目前Trickmodes功能多采用的方法是将时间点换算成文件位置，然后对该位置进行查找。这种查找算法会产生较大偏差：对于恒定比特率(CBR)的文件来说，TS包固有的音视频数据包和其他辅助数据就使得这种算法存在一定误差；而对于变比特率(VBR)的文件，这种方法就更不能适用，时间偏差会达到几十秒，甚至几分钟。面对这一问题，相关企业和业内研究人员一直在寻找能够准确快速定位，高效率实现TS文件Trickmodes功能的方法。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种基于索引文件实现传输流文件特技模式功能的方法。本发明采用的技术手段如下：

一种基于索引文件实现传输流文件特技模式功能的方法，其特征在于包括如下步骤：

a)获取TS文件的相关信息，并将这些信息写入索引文件的头部；

b)创建索引描述符，并使视频流的PID与该索引描述符相对应；

c)通过采取逐帧判断挑选关键帧的方法，或挑选部分数据组成的数据块，再在数据块中挑选关键帧的方法对I帧数据进行查找；

d)在上述步骤完成查找I帧数据的基础上，获取I帧数据在源文件中位置偏移量和该帧的显示时间戳，然后将这两条信息成对记录并结合步骤a所述信息生成索引文件；

e)通过TS文件进行快进/快退或定位操作，即根据快进/快退定位的目标时间点，在索引文件中查找与目标时间点最邻近的时间戳，然后将文件指针指向该时间戳对应的文件偏移地址，这样就完成了根据索引文件的快进/快退或定位操作；

f)关闭索引文件，释放申请的资源。

所述步骤c中的逐帧判断挑选关键帧的方法的具体实现是检测TS文件中每帧的起始码序列，满足I帧对应编码格式条件的被挑选。

所述步骤c中的挑选部分数据组成数据块，在数据块中挑选关键帧的方法的具体实现如下：将一个传输流文件按固定大小的字节数分成若干数据块，再在每个数据块中挑选一个连续的数据块，在连续的数据块中检测检测每帧的起始码序列，满足I帧对应编码格式条件的被挑选，用于解复用后解码显示。

所述步骤e)的快进/快退或定位操作可包括以下三个操作具体如下：

1)从播放到快进/快退，根据TS源文件的当前的跳转位置，在I帧索引文件中查询与该位置最近的一个I帧，并显示该帧画面，之后往解码器中送I帧数据实现快进；

2)从快进/快退到播放，快进/快退是根据I帧索引文件获取相应的I帧数据送给解码器，当转换为播放状态时只需将送给解码器的数据切换为正常的源数据实现正常播放；

3)实现对TS文件的定位，根据用户要定位的文件时间，利用索引文件中的时间和地址信息，实现对TS文件的快速定位，找到要定位的文件位置，开始播放。

与现有技术相比，具有较低的算法复杂度和较短的时间消耗，及能够准确地定位到TS文件中的相应位置等优点，适于在视频广播领域广泛推广。

附图说明

图1为本发明实现方法的整体流程图；

图2为本发明基于索引文件实现TS文件Trickmodes功能的算法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施对利用索引文件实现传输流文件Trickmodes功能(搜索定位，快进/快退)的方法做具体描述。

如图1所示，为了实现发明目的，本发明设计如下内容：

1、需要查找I帧(I-Frames)数据。分析TS流系统层语法结构，获取TS流的相关信息(码率，PSI信息，帧速率等)；分析TS流视频层语法结构，根据视频流中起始码标志，提取帧的相关信息(帧类型(I/P/B帧)，显示时间戳(PTS)，解码时间戳(DTS)等)，这些信息都将写入索引文件的头部。

2、创建索引文件，即建立本系统的索引模型，将每个I帧的显示时间戳以及该帧在源文件中的位置偏移量成对写入索引文件，完成对该索引文件的创建，并为索引文件添加视频流的PID入口。

3、实现对TS文件的快进/快退操作。在进行快进/快退和正常播放状态切换时，利用I帧索引文件记录的I帧数据在源文件的具体位置，来重新定位状态切换后视频流的起始播放位置，从而在视频点播过程中为客户提供平滑的状态切换功能。

4、实现对TS文件的定位操作。利用I帧索引文件中的时间和地址信息可以实现对TS文件的快速定位。

本发明研究了基于TS格式的I帧挑选机制，设计了一种利用索引文件进行TS文件快进/快退的方法，保证了快进/快退过程中画面的均匀性和连贯性。

针对TS进行Trickmodes操作的技术难点，设计了一种利用索引文件进行快速定位的方法实现传输流文件特技模式功能，具体如下：

a)获取TS文件的相关信息，并将这些TS文件的基本信息写入索引文件的头部，如流速率、PSI信息、视频的帧速率；

b)创建索引描述符，并使视频流的PID与该索引描述符相对应；对于具有多个视频流的TS文件每个视频流PID都将有一个索引文件与之对应，本专利针对单一视频流的TS文件。其中索引文件描述符即一个文件句柄(该句柄指向索引文件)，加载索引就是对该文件句柄进行操作。通过该索引描述符就可以对索引文件进行读写查询等操作。)

c)通过采取逐帧判断挑选关键帧的方法，或挑选部分数据组成的数据块，再在数据块中挑选关键帧的方法对I帧数据进行查找；具体选择哪种方法，主要是根据硬件的性能选择获取I帧的算法，获取I帧数据；

1)当硬件性能较好时，可以采取逐帧判断挑选关键帧的方法。具体实现是检测TS文件中每帧的起始码序列，根据编码格式的不同，满足I帧对应编码格式条件被挑选。例如：I帧的起始码序列与格式有关：MPEG-1或MPEG-2格式：00000100；MPEG-4格式：000001B6。当检测到这样的码序列时，就意味着检测到了帧图片，但其是否是I帧仍然不明。因此，还必须检测起始码的下一个字节，即如果是I帧，其起始码的下一字节应满足：MPEG-1或MPEG-2格式：第3，4和5位为1，即：(byte&0x38)＝＝0x38；MPEG-4格式：第6和7位为1，即：(byte&0xC0)＝＝0xC0。至此，完成查找TS的I帧(I-Frames)数据，此方法的优点是查找准确并能获取到连贯的I帧数据，缺点是对硬件要求较高。

2)当处理器速度的限制无法做到逐帧译码挑选I帧时，可选挑选部分数据组成数据块，在数据块中挑选关键帧的方法的具体实现如下：

将一个传输流文件按固定大小的字节数(例定5M字节)分成若干数据块(用N1，N2…Nn表示)，再在每个数据块(N1，N2…Nn)中挑选一个连续的数据块(用M1，M2…Mn表示，假定每块为512K字节)，在数据块(M1，M2…Mn)中检测检测每帧的起始码序列，满足I帧对应编码格式条件的被挑选，用于解复用后解码显示。其中，数据块(M1，M2…Mn)尽量包含一个I帧数据，而数据块(N1，N2…Nn)的大小数据块决定了快进过程中画面的颗粒度，该值越大，快进过程中画面越少，连贯性越差；该值越小，则快进过程中解复用耗用的资源越多，可能会导致无法按正常倍速快进。确定了以上两个参数，也就确定了数据块的大小，然后再在每个数据块中检测每帧的起始码序列，满足I帧对应编码格式条件的被挑选。根据逐帧判断挑选关键帧的方法寻找关键帧完成查找I帧数据。此方法的优点是效率高，速度快，对硬件要求不高；缺点是有可能漏检I帧。

d)在上述步骤完成查找I帧数据的基础上，获取I帧数据在源文件中位置偏移量和该帧的显示时间戳，然后将这两条信息成对记录并结合步骤a所述信息生成索引文件；该索引文件由3部分组成：步骤a提到的文件基本描述信息位于头部；每个I帧的显示时间戳以及该帧在源文件中的位置偏移量，一个时间戳和一个位置偏移是一一对应的。

e)通过TS文件进行快进/快退或定位操作，即根据快进/快退定位的目标时间点，在索引文件中查找与目标时间点最邻近的时间戳，然后将文件指针指向该时间戳对应的文件偏移地址，这样就完成了根据索引文件的快进/快退或定位操作。三个操作具体如下：

1)从播放到快进/快退，根据TS源文件的当前的跳转位置，在I帧索引文件中查询与该位置最近的一个I帧，并显示该帧画面，之后往解码器中送I帧数据实现快进；即开始显示出快进的效果。

2)从快进/快退到播放，快进/快退是根据I帧索引文件获取相应的I帧数据送给解码器，当转换为播放状态时只需将送给解码器的数据切换为正常的源数据实现正常播放；即可显示正常的播放效果。

3)实现对TS文件的定位，根据用户要定位的文件时间，利用索引文件中的时间和地址信息，实现对TS文件的快速定位，找到要定位的文件位置，开始播放。

f)关闭索引文件，释放申请的资源。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但是本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替代，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权力要求所界定的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种基于索引文件实现传输流文件特技模式功能的方法，其特征在于包括如下步骤：

a)获取TS文件的相关信息，并将这些信息写入索引文件的头部；

b)创建索引描述符，并使视频流的PID与该索引描述符相对应；

c)通过采取逐帧判断挑选关键帧的方法，或挑选部分数据组成的数据块，再在数据块中挑选关键帧的方法对I帧数据进行查找；

d)在上述步骤完成查找I帧数据的基础上，获取I帧数据在源文件中位置偏移量和该帧的显示时间戳，然后将这两条信息成对记录并结合步骤a所述信息生成索引文件；

e)通过TS文件进行快进/快退或定位操作，即根据快进/快退定位的目标时间点，在索引文件中查找与目标时间点最邻近的时间戳，然后将文件指针指向该时间戳对应的文件偏移地址，这样就完成了根据索引文件的快进/快退或定位操作；

f)关闭索引文件，释放申请的资源。

2.根据权利要求1所述的一种基于索引文件实现传输流文件特技模式功能的方法，其特征在于所述步骤c中的逐帧判断挑选关键帧的方法的具体实现是检测TS文件中每帧的起始码序列，满足I帧对应编码格式条件的被挑选。

3.根据权利要求1所述的一种基于索引文件实现传输流文件特技模式功能的方法，其特征在于所述步骤c中的挑选部分数据组成数据块，在数据块中挑选关键帧的方法的具体实现如下：将一个传输流文件按固定大小的字节数分成若干数据块，再在每个数据块中挑选一个连续的数据块，在连续的数据块中检测检测每帧的起始码序列，满足I帧对应编码格式条件的被挑选，用于解复用后解码显示。

4.根据权利要求1所述的一种基于索引文件实现传输流文件特技模式功能的方法，其特征在于所述步骤e)的快进/快退或定位操作可包括以下三个操作具体如下：

1)从播放到快进/快退，根据TS源文件的当前的跳转位置，在I帧索引文件中查询与该位置最近的一个I帧，并显示该帧画面，之后往解码器中送I帧数据实现快进；

2)从快进/快退到播放，快进/快退是根据I帧索引文件获取相应的I帧数据送给解码器，当转换为播放状态时只需将送给解码器的数据切换为正常的源数据实现正常播放；

3)实现对TS文件的定位，根据用户要定位的文件时间，利用索引文件中的时间和地址信息，实现对TS文件的快速定位，找到要定位的文件位置，开始播放。

Images