CN103200461A - 一种多台播放终端同步播放系统及播放方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多台播放终端同步播放系统及播放方法，包括多媒体服务器、全网时钟同步模块和播放终端三大部分；多媒体服务器预存播放列表，负责更新网内所有设备的播放列表以及组播下发用户的播放控制信号；各播放终端预存片源和播放列表，通过显示时间戳校准机制实现同步播放；全网时钟同步模块负责对网内的所有设备进行时钟同步。本发明对网络环境的依赖性大大降低，能最大限度的减少多媒体服务器端的cpu负载和网络带宽的占用，在某些硬件资源受限的场合将特别适用。本发明由于不采用流播传输的方式，播放终端不会产生丢帧、画面马赛克以及画面卡等现象。

Description

一种多台播放终端同步播放系统及播放方法

技术领域

    本发明涉及数字多媒体播放技术领域，尤其涉及一种多台播放终端同步播放系统及播放方法，实现多台播放终端音视频的同步播放。 

背景技术

随着信息技术的发展，尤其是网络通信技术和多媒体技术的应用普及，人们对多媒体的播放质量提出了越来越高的要求。如何提高多媒体的音视频同步效果已成为当前的研究热点，受到了广大计算机媒体控制研究人员的高度重视。多媒体同步是多媒体通信中一个重要的QoS（服务质量）指标,同步控制的好坏直接影响到多媒体的播放质量,用户可以直接感受到多媒体的同步效果。目前，对多台播放终端的同步控制几乎都采用流播的方式来实现。即流媒体服务器通过组播、广播或RTP/RTCP(实时传输协议/实时传输控制协议)等方式将片源以流的方式下发至各播放终端，各播放终端收到片源数据后再依据相互之间的心跳信息来实现同步播放。此类方法在良好的网络环境下可以保证同步播放的质量，且同步算法较为简单。其缺点是对网络环境的依赖性较大。因为同步控制的每一个环节都需要有良好的网络环境支撑，一旦网络状况变差，甚至出现网络故障时，就可能出现丢帧、网络延时增加等问题，这将迅速影响到同步播放的效果（画面马赛克、画面卡）。虽然丢帧等问题也可通过软件算法来弥补，但这将增加算法的复杂度。 

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种多台播放终端同步播放系统及播放方法，以解决现有技术对多台播放终端同步播放时对网络环境依赖性较大、易产生丢帧、丢包等问题。 

样处理厂的告知系统为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现： 

一种多台播放终端同步播放系统，包括多媒体服务器、全网时钟同步模块和播放终端三大部分；多媒体服务器预存播放列表，负责更新网内所有设备的播放列表以及组播下发用户的播放控制信号；各播放终端预存片源和播放列表，通过显示时间戳校准机制实现同步播放；全网时钟同步模块负责对网内的所有设备进行时钟同步。

多台播放终端同步播放系统的播放方法，包括以下步骤： 

步骤1）多媒体服务器监听是否有用户的播放控制操作，若是，则执行步骤2），否则重复步骤1）；

步骤2）多媒体服务器根据收到的播放控制信号修改自身的播放列表，具体为重置相关片源的起始播放时间、记录片源当前的播放状态以及记录当前在播的片源索引；

步骤3）多媒体服务器以组播方式将用户的播放控制信号下发到各播放终端，播放控制信号由播放控制类型和播放控制时间组成；

步骤4）网内的多媒体服务器和各播放终端上电启动后，周期性的向网内的其它设备广播自己的信息，称之为心跳，心跳信息的内容为各设备自己的ip地址；各设备根据收到的心跳信息按预存的对时优先级顺序表选择当前在线的且优先级最高的设备作为对时服务器；其余的所有设备采用网络时间协议周期性的10分钟与该对时服务器进行对时；当对时服务器出现故障时，则再以当前在线的且优先级最高的设备作为对时服务器；

步骤5）各播放终端预存片源和播放列表，解析片源，解析播放列表，更新基准显示时间戳的值，播放音频数据帧，播放视频数据帧，响应播放控制操作；

步骤6）多媒体服务器检测自身的播放列表是否与播放终端的不同，检测方法为：若首次出现不同，则再周期性1秒的连续检测3次，若这3次的检测结果均与首次检测结果相同，则认为某些播放终端的播放列表与其不同；若是则执行步骤7），否则每隔3秒重复步骤6）；

步骤7）多媒体服务器以文件传输协议的方式将其上的播放列表下发到各播放终端，各播放终端原有的播放列表将被更新，这样使得各播放终端和多媒体服务器上的播放列表保持一致，为各播放终端之间的同步播放提供了保证，重复步骤1）。            

进一步的，播放列表里的内容包括：片源总数、片源存储路径、片源起始播放时间、片源时长、片源当前的播放状态以及当前在播的片源索引，播放控制操作包括：播放上/下一个片源、暂停播放、继续播放、停止播放、从头播放。

本发明的有益效果是： 

1、本发明对网络环境的依赖性大大降低，仅有极少量的数据在网络中传输（如播放终端的心跳信息等），即使出现网络环境变差甚至网络故障等情况时，在相当长的一段时间内（取决于全网对时周期）也不会影响同步播放的效果，而且还能最大限度的减少多媒体服务器端的cpu（中央处理器）负载和网络带宽的占用，在某些硬件资源受限的场合将特别适用；

2、本发明由于不采用流播传输的方式，播放终端不会产生丢帧、画面马赛克以及画面卡等现象。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。 

附图说明

图1为本发明系统结构图； 

图2为多媒体服务器功能流程图；

图3为全网时钟同步模块流程图；

图4为播放终端功能流程图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。 

参见图1所示，一种多台播放终端同步播放系统，包括多媒体服务器、全网时钟同步模块和播放终端三大部分；多媒体服务器预存播放列表，负责更新网内所有设备的播放列表以及组播下发用户的播放控制信号；各播放终端预存片源和播放列表，通过显示时间戳校准机制实现同步播放；全网时钟同步模块负责对网内的所有设备进行时钟同步。 

多台播放终端同步播放系统的播放方法，包括以下步骤： 

步骤1）参见图2所示，多媒体服务器监听是否有用户的播放控制操作，若是，则执行步骤2），否则重复步骤1）；

步骤2）多媒体服务器根据收到的播放控制信号修改自身的播放列表，具体为重置相关片源的起始播放时间、记录片源当前的播放状态以及记录当前在播的片源索引；

步骤3）多媒体服务器以组播方式将用户的播放控制信号下发到各播放终端，播放控制信号由播放控制类型和播放控制时间组成；

步骤4）参见图3所示，网内的多媒体服务器和各播放终端上电启动后，周期性的向网内的其它设备广播自己的信息，称之为心跳，心跳信息的内容为各设备自己的ip地址；各设备根据收到的心跳信息按预存的对时优先级顺序表选择当前在线的且优先级最高的设备作为对时服务器；其余的所有设备采用网络时间协议（ntp）周期性的10分钟与该对时服务器进行对时；当对时服务器出现故障时，则再以当前在线的且优先级最高的设备作为对时服务器；

步骤5）各播放终端预存片源和播放列表，解析片源，解析播放列表，更新基准显示时间戳的值，播放音频数据帧，播放视频数据帧，响应播放控制操作；

步骤6）多媒体服务器检测自身的播放列表是否与播放终端的不同，检测方法为：若首次出现不同，则再周期性1秒的连续检测3次，若这3次的检测结果均与首次检测结果相同，则认为某些播放终端的播放列表与其不同；若是则执行步骤7），否则每隔3秒重复步骤6）；

步骤7）多媒体服务器以文件传输协议（ftp）的方式将其上的播放列表下发到各播放终端，各播放终端原有的播放列表将被更新，这样使得各播放终端和多媒体服务器上的播放列表保持一致，为各播放终端之间的同步播放提供了保证，重复步骤1）。            

 进一步的，播放列表里的内容包括：片源总数、片源存储路径、片源起始播放时间、片源时长、片源当前的播放状态以及当前在播的片源索引，播放控制操作包括：播放上/下一个片源、暂停播放、继续播放、停止播放、从头播放。

参见图4所示，播放终端的工作流程具体为： 

（1） 解析片源，步骤如下：

1）从片源中分别解析出音频帧和视频帧。

2）分别获取各自的显示时间戳。 

3）将音频帧存入音频缓存队列，将视频帧存入视频缓存队列。缓存队列里的内容包括：一帧音（视）频数据、该帧的大小以及该帧的显示时间戳。然后重复步骤1）。 

（2）解析播放列表，步骤如下： 

1）遍历播放列表，选择播放列表里起始播放时间与当前时间相对应的片源进行播放。若当前时间为09:00:00.000（小数表示毫秒），则选择播放列表里起始播放时间不晚于该时间且最靠近该时间的片源进行播放。

2）获取当前的系统时间，判断播放列表中下一个片源的起始播放时间是否到来，若是则执行步骤3），否则每隔10毫秒重复步骤2）。 

3）通知任务（1）停止解析当期片源，开始解析下一个片源。然后重复步骤2）。 

（3）更新基准显示时间戳的值，步骤如下： 

1）确定基准显示时间戳的初值，基准显示时间戳的初值取视频缓存队列里第一帧视频数据的显示时间戳的值。

2）获取当前的系统时间，判断系统时间是否逝去了1秒，若是则执行步骤3），否则每隔10毫秒重复步骤2）。 

3）将基准显示时间戳的值加1（由于全网时钟同步模块保证了各播放终端的系统时间一致，故各播放终端的基准显示时间戳也是一致的），然后重复步骤2）。 

（4）播放音频数据帧，步骤如下： 

1）查询音频缓存队列是否为空，若是则重复步骤1），否则执行步骤2）。

2）获取音频帧的显示时间戳。 

3）判断音频帧的显示时间戳是否小于等于基准显示时间戳，若是执行步骤4），否则重复步骤3）。 

4）判断音频帧的显示时间戳是否等于基准显示时间戳，若是执行步骤5），否则执行步骤6）。 

5）将该帧音频数据送入音频解码器解码播放，然后重复步骤1）。 

6）丢弃该帧音频数据，释放其所占音频缓存队列的内存，然后重复步骤1）。 

（5）播放视频数据帧，步骤与任务（4）完全一致（将任务（4）中的音频替换为视频）。 

（6）响应播放控制操作，步骤如下： 

1）监听是否收到了用户的播放控制信号，若是则执行步骤2），否则重复步骤1）。

2）根据收到的播放控制信号修改自身的播放列表，具体为重置相关片源的起始播放时间、记录片源当前的播放状态（暂停及暂停时间、续播及续播时间、停止及停止时间等）以及记录当前在播的片源索引。比如，若收到的信号为播放下一个片源，则将播放列表里下一个片源的起始播放时间重置为从播放控制信号里解析出的播放控制时间，再根据各片源时长重置该片源之后所有片源的起始播放时间。 

3）通知任务（2）重新读取更新后的播放列表里的相关内容，以便及时响应播放控制信号。然后重复步骤1）。 

本发明的目标是实现多台播放终端的音视频同步播放。 

 首先，当多媒体服务器和各播放终端上电启动后，各播放终端能自动的同步播放预存的片源。 

 其次，当用户在多媒体服务器端进行播放控制操作时，各播放终端能正确响应该操作并能同步播放。 

 再次，若某台或某些播放终端后启动（相较于网内的其它设备），待其启动完毕后也能与网内的其它播放终端保持同步播放。 

最后，当网络出现故障时（如多媒体服务器和各播放终端之间的网络物理连接断开），各播放终端也能在相当长的一段时间内（取决于全网对时周期）保持同步播放。 

   以上所述仅为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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (2)

1.一种多台播放终端同步播放系统，其特征在于：包括多媒体服务器、全网时钟同步模块和播放终端三大部分；多媒体服务器预存播放列表，负责更新网内所有设备的播放列表以及组播下发用户的播放控制信号；各播放终端预存片源和播放列表，通过显示时间戳校准机制实现同步播放；全网时钟同步模块负责对网内的所有设备进行时钟同步;权利要求1所述的多台播放终端同步播放系统的播放方法，其特征在于，包括以下步骤：

    步骤1）多媒体服务器监听是否有用户的播放控制操作，若是，则执行步骤2），否则重复步骤1）；

    步骤2）多媒体服务器根据收到的播放控制信号修改自身的播放列表，具体为重置相关片源的起始播放时间、记录片源当前的播放状态以及记录当前在播的片源索引；

    步骤3）多媒体服务器以组播方式将用户的播放控制信号下发到各播放终端，播放控制信号由播放控制类型和播放控制时间组成；

    步骤4）网内的多媒体服务器和各播放终端上电启动后，周期性的向网内的其它设备广播自己的信息，称之为心跳，心跳信息的内容为各设备自己的ip地址；各设备根据收到的心跳信息按预存的对时优先级顺序表选择当前在线的且优先级最高的设备作为对时服务器；其余的所有设备采用网络时间协议周期性的10分钟与该对时服务器进行对时；当对时服务器出现故障时，则再以当前在线的且优先级最高的设备作为对时服务器；

    步骤5）各播放终端预存片源和播放列表，解析片源，解析播放列表，更新基准显示时间戳的值，播放音频数据帧，播放视频数据帧，响应播放控制操作；

    步骤6）多媒体服务器检测自身的播放列表是否与播放终端的不同，检测方法为：若首次出现不同，则再周期性1秒的连续检测3次，若这3次的检测结果均与首次检测结果相同，则认为某些播放终端的播放列表与其不同；若是则执行步骤7），否则每隔3秒重复步骤6）；

    步骤7）多媒体服务器以文件传输协议的方式将其上的播放列表下发到各播放终端，各播放终端原有的播放列表将被更新，这样使得各播放终端和多媒体服务器上的播放列表保持一致，为各播放终端之间的同步播放提供了保证，重复步骤1）。

2.根据权利要求2所述的多台播放终端同步播放系统的播放方法，其特征在于：播放列表里的内容包括：片源总数、片源存储路径、片源起始播放时间、片源时长、片源当前的播放状态以及当前在播的片源索引，播放控制操作包括：播放上/下一个片源、暂停播放、继续播放、停止播放、从头播放。

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