CN102332284A - 适用于数字媒体播出的多媒体数据处理方法及其处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于数字媒体播出的多媒体数据处理方法及其处理系统，一存储介质，用于存储文件；一存储空间索引模块，用于提供存储介质上的空闲的连续空间块的索引信息；一文件索引模块，用于存储写入存储介质的视频文件的索引项；一索引结构，用于提供视频索引信息和视频数据信息；所述视频索引信息包括视频文件的帧索引信息；视频数据信息包括I帧正序序列、I帧倒序序列和原始视频文件。由于采用了本发明的一种适用于数字媒体播出的多媒体数据处理方法及其处理系统，实现了支持多种编码，在正常播发、多倍数播发时消耗同等的IO资源，IO性能持续稳定，且具有访问效率高，读写效率高，且不会产生大量的磁盘碎片的优点。

Description

适用于数字媒体播出的多媒体数据处理方法及其处理系统

技术领域

本发明涉及一种数据处理方法及其处理系统，尤指一种适用于数字媒体播出的多媒体数据处理方法及其处理系统。

背景技术

在播出环节，具体的业务功能性需求包括文件的正常播发、基于时间的随机定位、快进以及快退操作。在没有索引的情况下，基于时间的随机定位需要从头遍历文件，需要消耗较长的准备时间，而对于快进、快退的功能需求，X倍速的快进、快退相对文件的正常播发，对磁盘造成的压力也将增加X-1倍，特别是在VOD点播这种存在较多快进、快退操作，而且发生的概率、时机都无法预测的情况下，将无法准确计算服务器的实际负载。对于X倍速快进、快退等功能的实现，服务器不能简单的以X倍速将文件进行播发，因为这样一是会导致需要X倍的传输带宽，二是对解码终端会造成解码的混乱。

另外通用的文件系统考虑的首要问题是保证文件存储的安全性以及磁盘的利用效率，其块(block)大小通常只有几k到几十k，随着大量媒体文件的导入、删除等操作，在磁盘上会造成大量的磁盘碎片，这将严重影响磁盘的IO效率，严重的话甚至需要停机对磁盘进行碎片整理，这在某些播出环节是绝对不能接受的。且通用文件系统具有固定的块大小，其目标是提高文件大小呈离散分布文件的存储效率；通用文件系统只考虑存储，不考虑对读写带宽的控制，不能保证播出环节对读响应时间的高标准要求；通用文件系统不考虑文件之间的关联性，并存在如下缺点：

没有文件关联的机制，给节目的维护增加了难度；

随着文件导入、删除操作的累计，会产生大量的磁盘碎片，降低IO读写效率；

在需要快进、快退等操作的场合，对磁盘的IO请求带宽无法测量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，而提供一种适用于数字媒体播出的多媒体数据处理方法及其处理系统，它具有实现基于帧的快速定位，在倍速播放下保证多倍速播发和单倍速播发基本占用相同的IO带宽资源，IO性能持续稳定，访问效率高，产生的磁盘碎片不会影响磁盘IO输出的优点。

实现上述目的的技术方案是：

本发明的一种适用于数字媒体播出的多媒体数据处理方法，包括以下步骤：

建立一索引结构；

将原始视频文件以及所述视频文件的帧索引信息分别存放于所述索引结构中；

在单倍速播放时，根据所述帧索引信息在原始视频文件中定位起始帧，并进行视频播发。

进一步将上述原始视频文件的I帧分别按照正序和倒序存放在所述索引结构中；

在快进状态，读取所述I帧的正序序列，根据当前帧的位置在所述I帧正序序列中定位距离所述当前帧最近的I帧，进行快进；

在快退状态，读取所述I帧的倒序序列，根据当前帧的位置在所述I帧倒序序列中定位距离所述当前帧最近的I帧，进行快退。

进一步包括以下步骤：

建立一存储空间索引模块与一文件索引模块；

将存储介质上的空闲的连续空间块的索引信息存入所述存储空间索引模块中；

存放所述原始视频文件时，先在所述存储空间索引模块中查找最小的连续空间块，如果所述索引出的最小的连续空间块大于所述原始视频文件的大小，将所述原始视频文件写入所述连续空间块；

将所述被写入的原始视频文件的索引项添加至所述文件索引模块中。

当对上述原始视频文件的第N帧进行所述定位起始帧步骤时，根据所述帧索引信息计算所述第N帧前N-1个帧的长度之和，该长度之和即为所述原始视频文件的第N帧的起始位置。

本发明的一种适用于数字媒体播出的多媒体数据处理系统，包括：

一存储介质，用于存储文件；

一存储空间索引模块，用于提供存储介质上的空闲的连续空间块的索引信息；

一文件索引模块，用于存储写入所述存储介质的视频文件的索引项；

一索引结构，用于提供视频索引信息和视频数据信息；

所述视频索引信息包括视频文件的帧索引信息；

所述视频数据信息包括I帧正序序列、I帧倒序序列和原始视频文件。

上述帧索引信息包括帧索引信息的长度信息、帧的类型信息和帧长度信息。

上述视频索引信息还包括视频文件的时戳信息，所述时戳信息包括：时戳信息长度、当前采样点与前一个采样点之间的距离、当前采样点与前一个采样点之间的时间差。

上述视频索引信息还包括视频文件的节目信息，所述节目信息包括：播放时长、分辨率宽度、分辨率高度、采样帧率、码率、视频编码格式和音频编码格式。

上述存储介质的基本块大小为128M，所述连续空间块由自然数个基本块构成，基本块大小采用128M是经过多次试验得出的结论，若基本块大小小于128M则读取效率低，大于128M则磁盘空间浪费较大。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

实现提供了一种能够支持多种编码格式的索引结构，通过该索引结构，实现了基于帧的快速定位，且能够保证播出服务器在正常播发、多倍数播发时消耗同等的IO资源，保证在满足快进、快退等业务功能性需求的前提下，单个IO请求对IO带宽资源的需求相对恒定，从而使得系统的实时IO负载可测量，具有IO性能持续稳定，访问效率高，读写效率高，不会产生大量的磁盘碎片的优点，保证了服务器的稳定运行。

附图说明

图1为本发明适用于数字媒体播出的多媒体数据处理系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中用户的点播时系统的数据处理方法流程图；

图3为本发明实施例中存储原始视频文件时系统的数据处理方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明的一种适用于数字媒体播出的多媒体数据处理方法，包括以下步骤：

建立一索引结构4；

将原始视频文件以及视频文件的帧索引信息分别存放于索引结构4中；

在单倍速播放状态，根据帧索引信息在原始视频文件中定位起始帧，并进行视频播发。

当对原始视频文件的第N帧进行定位起始帧步骤时，根据帧索引信息中的帧长度信息计算第N帧前N-1个帧的长度之和，该长度之和即为该原始视频文件的第N帧的起始位置。

将原始视频文件的I帧分别按照正序和倒序存放在索引结构4中；

在快进状态，读取I帧的正序序列，根据当前帧的位置在I帧正序序列中定位距离当前帧最近的I帧，进行快进；

在快退状态，读取I帧的倒序序列，根据当前帧的位置在I帧倒序序列中定位距离当前帧最近的I帧，进行快退。

进一步包括以下步骤：

建立一存储空间索引模块2与一文件索引模块1；

将存储介质3上的连续的空闲空间块32的索引信息存入存储空间索引模块2中；

存放原始视频文件时，先在存储空间索引模块2中索引最小的连续空间块32，如果索引出的最小的连续空间块32大于原始视频文件的大小，将原始视频文件写入连续空间块32；

将被写入的原始视频文件的索引项添加至文件索引模块1中。

例如：

在建立一存储空间索引模块2与一文件索引模块1；并将存储介质3上的空闲的连续空间块32的索引信息存入存储空间索引模块2中后；对视频文件进行存储时：

请参阅图3，首先，先在存储空间索引模块2中查找最小的连续空间块32，如果查找出的最小的连续空间块32大于原始视频文件的大小，再判断原始视频文件存储后该连续空间块32内剩余的空闲空间是否不小于一个基本块大小，

若判断结果为是，即原始视频文件存储后该连续空间块32内剩余的空闲空间大于一个基本块31大小，则将该连续空间块32的索引信息中的空间块起始位置信息修改为原始视频文件存储后连续空间块32内剩余空闲基本块31中的第一个基本块31起始位置信息；并将空间块长度信息修改为原始视频文件存储后该连续空间块32内剩余空闲基本块长度信息。

若判断结果为否，即原始视频文件存储后该连续空间块32内剩余的空闲空间小于一个基本块31大小，则删除该连续空间块32的索引信息。

通过上述判断步骤之后，再根据连续空间块32的原空间块起始位置信息，将原始视频文件写入连续空间块32；将被写入的原始视频文件的索引项添加至文件索引模块1中。

另外，在建立一索引结构4；并将原始视频文件以及视频文件的帧索引信息分别存放于索引结构4中后；

处理系统通过如下步骤，实现播出功能：

请参阅图2，首先根据帧索引信息在原始视频文件中定位起始帧，当对原始视频文件的第N帧进行定位起始帧步骤时，根据帧索引信息中的帧长度信息计算第N帧前N-1个帧的长度之和，该长度之和即为该原始视频文件的第N帧的起始位置；

再判断时戳信息是否存在，若存在读取时戳信息；否则实时计算时戳；

之后进行视频播发。

当系统判断为有多倍速播发请求时，先播发完当前GOP结束单倍速播发；

在快进状态，读取I帧的正序序列，根据当前帧的位置在I帧正序序列中定位距离当前帧最近的I帧，通过修改每帧解码后持续显示时间以及帧复制、丢弃的手段，来保证恒定的帧率以及输出码率。在进行码流层复用后输出，实现快进；

在快退状态，读取I帧的倒序序列，根据当前帧的位置在I帧倒序序列中定位距离当前帧最近的I帧，通过修改每帧解码后持续显示时间以及帧复制、丢弃的手段，来保证恒定的帧率以及输出码率。在进行码流层复用后输出，实现快退；

其中I帧是帧内编码，包含了所有的视频图片解码信息；

当系统判断有多倍速播发结束请求后，结束多倍速播发并返回在原始视频文件中定位当前帧继续播发。

请参阅图1，本发明的方法可通过以下处理系统实现，该适用于数字媒体播出的多媒体数据处理系统，包括：

一存储介质3，用于存储文件；一存储空间索引模块2，用于提供存储介质上的空闲的连续空间块32的索引信息；一文件索引模块1，用于存储写入存储介质3的视频文件的索引项；一索引结构4，用于提供视频索引信息和视频数据信息；其中视频索引信息包括视频文件的打包类型、帧索引信息、码流信息、时戳信息、版本信息和视频信息；视频数据信息包括I帧正序序列、I帧倒序序列和原始视频文件。帧索引信息包括：帧索引信息的长度信息、帧的类型信息和帧长度信息。时戳信息包括：时戳信息长度、当前采样点与前一个采样点之间的距离、当前采样点与前一个采样点之间的时间差。节目信息包括：播放时长、分辨率宽度、分辨率高度、采样帧率、码率、视频编码格式和音频编码格式。码流信息包括：传输流的包长度、节目映射表PID、节目时钟参考PID、视频通道数、视频通道的PID、音频通道数和音频通道的PID。版本信息包括：索引版本信息、索引版本信息长度、公司版权信息、公司版权信息长度、版本描述信息和版本描述信息。

存储介质的基本块31大小为128M，连续空间块32由自然数个基本块31构成，保证单个文件被存储在一段连续的磁盘空间。基本块31大小采用128M是经过多次试验得出的结论，若基本块31大小小于128M则读取效率低，大于128M则磁盘空间浪费较大。

原始视频文件的索引项包括文件长度信息、所有者信息、创建时间信息、存储位置指针信息和块计数信息。

连续空间块32的索引信息包括连续空间块32的空间块起始位置信息和空间块长度信息。

索引结构4，支持MPEG-2、MPEG-4以及H.264编码格式等多种编码格式，通过索引结构4，能够快速定位I帧正序序列和I帧倒序序列以及原始视频文件的起始位置、长度，同时能够快速随机定位任意帧的起始位置，由于在倍速播发状态下是读取正序I帧序列和逆序I帧序列，大大降低了磁盘读取压力。且由于单个IO请求对IO带宽资源的需求相对恒定，从而使得系统的实时IO负载可测量。

由于视频文件在存储时将所有I帧分为I帧正序序列和I帧倒序序列分别存放，故在需要进行倍速播发时可无需读取原始文件，而是通过读取这些I帧的索引数据来达到不额外增加IO读取带宽的目的。能够保证多倍速播发和单倍速播发基本占用相同的IO带宽资源，达到倍速播发不额外增加IO读取带宽的目的。

本发明实现提供了一种适用于数字媒体播出的多媒体数据处理方法及其处理系统，通过该处理方法及其处理系统，能够保证播出服务器在正常播发、多倍数播发时消耗同等的IO资源；实现一个基于索引结构的IO访问算法，该算法保证在满足快进、快退等业务功能性需求的前提下，单个IO请求对IO带宽资源的需求相对恒定，从而使得系统的实时IO负载可测量。具有IO性能持续稳定，访问效率高，读写效率高，不会产生大量的磁盘碎片的优点，保证了服务器的稳定运行。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种适用于数字媒体播出的多媒体数据处理方法，其特征在于包括以下步骤：

建立一索引结构；

将原始视频文件以及所述视频文件的帧索引信息分别存放于所述索引结构中；

正常播发时，根据所述帧索引信息在原始视频文件中定位起始帧，并进行视频播发。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于进一步将所述原始视频文件的I帧分别按照正序和倒序存放在所述索引结构中；

在快进状态，读取所述I帧的正序序列，根据当前帧的位置在所述I帧正序序列中定位距离所述当前帧最近的I帧，进行快进；

在快退状态，读取所述I帧的倒序序列，根据当前帧的位置在所述I帧倒序序列中定位距离所述当前帧最近的I帧，进行快退。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于进一步包括以下步骤：

建立一存储空间索引模块与一文件索引模块；

将存储介质上的空闲的连续空间块的索引信息存入所述存储空间索引模块中；

存放所述原始视频文件时，先在所述存储空间索引模块中索引最小的连续空间块块，如果所述索引出的最小的连续空间块大于所述原始视频文件的大小，将所述原始视频文件写入所述连续空间块；

将所述被写入的原始视频文件的索引项添加至所述文件索引模块中。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当对所述原始视频文件的第N帧进行所述定位起始帧步骤时，根据所述帧索引信息计算所述第N帧前N-1个帧的长度之和，该长度之和即为所述原始视频文件的第N帧的起始位置。

5.一种适用于数字媒体播出的多媒体数据处理系统，其特征在于，包括：

一存储介质，用于存储文件；

一存储空间索引模块，用于提供存储介质上的空闲的连续空间块的索引信息；

一文件索引模块，用于存储写入所述存储介质的视频文件的索引项；

一索引结构，用于提供视频索引信息和视频数据信息；

所述视频索引信息包括视频文件的帧索引信息；

所述视频数据信息包括I帧正序序列、I帧倒序序列和原始视频文件。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述帧索引信息包括帧索引信息的长度信息、帧的类型信息和帧长度信息。

7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述视频索引信息还包括视频文件的时戳信息，所述时戳信息包括：时戳信息长度、当前采样点与前一个采样点之间的距离、当前采样点与前一个采样点之间的时间差。

8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述视频索引信息还包括视频文件的节目信息，所述节目信息包括：播放时长、分辨率宽度、分辨率高度、采样帧率、码率、视频编码格式和音频编码格式。

9.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述存储介质的基本块大小为128M，所述连续空间块由自然数个基本块构成。

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