CN103297707A - 一种超高清视频播放系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高清视频播放系统，包括分屏控制装置、两个以上播控盒及两个以上显示屏；分屏控制装置用于将超高清视频分割为与显示屏分别对应的分视频；播控盒中的一个为包括时钟源模块的时钟源播控盒；每一播控盒包括网络同步基准自增参考时钟模块；其中时钟源模块通过网络分别与参考时钟模块相连，用于产生时钟信号、接收其它非时钟源播控盒的时钟请求及将时钟信号组播给发出请求的播控盒；其中参考时钟模块用于接收时钟源播控盒发布的时钟信号、用接收到的时钟源时钟信号矫正或计算时钟自增从而获得最终时钟信号及向视频分离模块、视频解码模块和视频呈现模块提供最终时钟信号。

Description

一种超高清视频播放系统

技术领域

本发明涉及一种超高清视频播放系统，尤其涉及基于网络同步的低成本超高清播放系统。

背景技术

随着1080p高清视频的逐步普及，下一代超高清（分辨率大于1920×1080）视频也已经逐步推出。但超高清播放显示屏以及超高清播放器的价格仍然居高不下。现有技术虽包含拼接屏播放，但所有这些现有设备和应用的成本都很高，且未能很好解决超高清视频播放的性能问题。因此，低成本超高清播放设备，尤其是能兼容和利用现有硬件设备的超高清播放方法，一直是大家都希望着力解决的一个课题。

发明内容

本发明的目标在于提供一种基于网络同步的低成本超高清视频播放系统，其利用和改造现有设备，在低成本的价格优势情况下，通过软硬件结合，实现超高清媒体内容的播放。

本发明的目标由一种超高清视频播放系统实现，其包括分屏控制装置、两个以上播控盒及两个以上显示屏，分屏控制装置与两个以上播控盒分别通过网络连接，所述播控盒分别与其对应的显示屏连接；分屏控制装置包括超高清视频分割模块，包括：用于确定连接的播控盒数量及对应显示屏拼接方式的装置；用于根据拼接方式按照空间分布将超高清视频分割为与显示屏分别对应的分视频的装置；用于将分视频传给相应播控盒的装置；所述播控盒中的一个为时钟源播控盒，时钟源播控盒包括时钟源模块；每一播控盒包括网络同步基准自增参考时钟模块、视频接收模块、视频分离模块、视频解码模块和视频呈现模块；视频接收模块通过网络从分屏控制装置接收所述分视频；视频分离模块与视频接收模块相连并从所述分视频分离出单独的视频数据包；视频解码模块与视频分离模块相连并对所述视频数据包进行解码；视频呈现模块与视频解码模块相连并使解码后的视频数据包呈现在显示屏上；其中时钟源模块通过网络分别与所述参考时钟模块相连，用于产生时钟信号、接收其它非时钟源播控盒的时钟请求及将时钟信号组播给发出请求的播控盒；其中所述参考时钟模块还分别与视频分离模块、视频解码模块和视频呈现模块相连，用于接收时钟源播控盒发布的时钟信号、用接收到的时钟源时钟信号矫正或计算时钟自增从而获得最终时钟信号及向视频分离模块、视频解码模块和视频呈现模块提供最终时钟信号。

根据一优选实施例，所述视频分离模块给每一个分离出的视频数据包打上呈现时间戳（PTS）。

根据一优选实施例，所述时钟源模块包括：用于建立组播套接字的装置；用于监听非时钟源播控盒发送的获取时钟源时钟信号的请求的装置；用于确定是否有时钟信号请求的装置；如果发现有时钟信号请求，用于将发出请求的播控盒加入组播组的装置；用于获得时钟源播控盒当时的时钟信号的装置；用于确定组播组内有播控盒正在等待时钟源时钟信号，则向组播组内所有播控盒发送时钟源播控盒当时的时钟信号的装置。

根据一优选实施例，所述参考时钟模块包括：用于建立套接字的装置；用于向时钟源播控盒发送获取时钟信号请求的装置；用于确定时钟源播控盒是否返回参考时钟信号的装置；如果有参考时钟信号返回，根据算法矫正当前播控盒的基准时间的装置；如果没有参考时钟返回，基于上一次的基准时间自增时间戳的装置。

除非明确指出，在此公开的方法的步骤不必须精确按所公开的顺序执行。

附图说明

本发明将在下面参考附图、结合优选实施方式进行更详细地说明。

图1为根据本发明实施例的超高清视频播放系统的结构框图。

图2为根据本发明一实施例的超高清视频分割模块的工作流程图。

图3为根据本发明一实施例的时钟源模块的工作流程图。

图4为根据本发明一实施例的参考时钟模块的工作流程图。

图5为根据本发明实施例的超高清视频播放系统的示意图。

为清晰起见，这些附图均为示意性及简化的图，它们只给出了对于理解本发明所必要的细节，而省略其他细节。在所有附图中，相同的附图标记和名称用于指同样或对应的部分。

通过下面给出的详细描述，本发明进一步的适用范围将显而易见。然而，应当理解，在详细描述和具体例子表明本发明优选实施例的同时，它们仅为说明目的给出，因为，对于本领域的技术人员来说，通过这些详细说明在本发明精神和范围内做出各种变化和修改是显而易见的。

具体实施方式

图1示出了根据本发明一实施例的超高清视频播放系统的结构框图。如图1中所示，超高清视频播放系统包括分屏控制装置2、四台播控盒31、32、33、34及四个显示屏拼接组成2×2（2行2列）的拼接屏，四个显示屏编号为41、42、43、44（与4台播控盒一一分别对应），如图5中所示。分屏控制装置与所有播控盒通过有线或无线如WiFi连成网络，播控盒分别与其对应的显示屏连接。在稳定局域网环境下，各机器ping值在<=10ms，效果最好。

分屏控制装置2可以是笔记本电脑或个人计算机，其包括超高清视频分割模块，负责整个播控网络的管理和控制，对超高清视频内容进行拆分重编码。当网络设置好后，网络中的播控盒就会自动向超高清视频分割模块注册自己，让分屏控制装置知道它已经上线并可用。当有超高清内容需要播放的时候，如图2中所示，通过超高清视频分割模块，根据连接的播控盒数量及对应显示屏的拼接方式（空间分布），分屏控制装置就知道需要把当前超高清视频按什么方式来进行分割。分割的原则是保证每个播放屏幕的分辨率不超过1080p，这样就可以保证最后画面的完美呈现。例如，针对一超高清内容，将其分割为四块区域即四个分视频，分别发送到相应播控盒的视频接收模块，视频分离模块从接收到的分视频分离出单独的视频数据包，并给每一个分离出的视频数据包打上呈现时间戳（PTS），然后视频解码模块对分离出的视频数据包进行解码，解码后的视频数据包最后通过视频呈现模块对应呈现到四块普通屏幕上。针对当前视频或图片内容，分屏控制装置会对它的画面进行重新编码，获得41.mp4、42.mp4、43.mp4、44.mp4四个普通高清视频文件，并把它们分别发送到相应播控盒31、32、33、34。由于播放的媒体文件从同一个超高清源文件切割出来，保证了他们的参考时钟频率一致，并且参考时钟源也相同。

将播控盒中的任意一台指定为整个系统的时钟源，该指定的播控盒称为时钟源播控盒，其包括时钟源模块。每一播控盒包括网络同步基准自增参考时钟模块、视频接收模块、视频分离模块、视频解码模块和视频呈现模块。

作为时钟源播控盒，必须要监听其他播控盒发送过来的获取时钟源的请求并按照特定算法返回给其他播控盒相同的时钟信号。时钟源模块主要包括两个部分：设备监听管理和UDP时钟信号组播；用于产生时钟信号、接受外部其他播控盒的时钟请求（设备监听管理）、将时钟信号不断给所有请求的播控盒组播出去（UDP时钟信号组播）、给本播控盒的网络同步基准自增参考时钟模块提供时钟信号。

参考时钟模块从时钟源获得当前时间戳，并用接收到的时间戳根据算法矫正或计算时钟自增从而获得最终时钟信号及向视频分离模块、视频解码模块和视频呈现模块提供最终时钟信号。前述算法包括：如果从时钟源播控盒获得参考时钟信号，则以所获得的参考时钟信号和上次矫正后的时间戳二者之中最大的那一个为最终时钟信号；如果从时钟源播控盒获取参考时钟信号失败，则以上次矫正后的时间戳加自增步长所得的时间戳为最终时钟信号，自增步长一般为100-600ns。

参考时钟模块对外部其他播放模块是透明且无影响的，内部按照指定的时钟频率（一般为100纳秒级）以及网络套接字周期性同步的时钟信号两者参考，网络时钟信号未返回之前，时钟以上一次的网络时钟信号为基础递增计时，在网络时钟信号返回后，以新的时钟源信号为基础递增。一般比较稳定的802.11局网络的ping值<2ms，较好的因特网网络ping值<30ms。本发明系统能够达到帧级同步，从而获得优良的超高清拼接播放效果。

播控盒设计采用带WiFi和HDMI高清输出的android盒（不局限于android系统），成本较低。USB供电保证了连接的便捷性。播控盒通过网络设置连接到分屏控制装置，当有节目需要播放的时候，播控盒会收到来自分屏控制装置的对应视频内容，比如标号31的播控盒，它就会发现有对应的41.mp4视频文件需要自动下载。当所有播控盒接收完下载内容后（可以是完整分割视频，也可以是一部分缓冲时间的视频流），就可进入真正的播放过程。

在播放过程中，每一个音视频复用数据包通过视频分离模块如解复用器分离出单独的音频/视频数据，与此同时，给每一个音频/视频数据包打上PTS时间戳，即标记该音频何时被播放、视频何时被显示。在一些复杂文件格式中，还会记录DTS时间戳，即该音视频压缩数据包何时被解码，之后在DTS到达时刻被送入音视频解码器，在PTS到达时刻被送入视频呈现器。

所以，只要控制好每个包的PTS时间就可以控制每一帧和每个音频包被看到、听到的时间。由于我们的每一路拼接屏视频源（P1～Pn）是从同一个超高清视频源（S）切割获得，即P1～Pn中每一帧PTS和S中相应帧的PTS总是相等，即PTS相等的Pn内的视频帧就是同一帧。在此前提下，只要保证各台播控盒的PTS参考时钟同步，那么就能保证Pn内属于S内同一帧的图像图示显示。

如上所述，视频播控盒在进行播放时，会通过网络同步时间，然后控制播放帧同步到毫秒级别，这样就能保证播放出去的画面统一和完美。在拼接屏整体画面上，一个超高清画面就会呈现出来。它既不需要更新的超高清设备，又不需要采用特殊的超高清播放器，仅通过现有设备的无线互联和简单设置，就可以达到超高清播放的完美效果，从而实现了使用低廉硬件播放超高清视频的目的。

所播放的内容，并不局限于视频文件，还可以是图片/文字等其他内容。所需处理的只是针对当前需要播放的超高清画面内容，进行画面的分割和发送，最后交由播控盒同步播放显示。

在一优选实施例中，如图3中所示，时钟源模块包括：在启动后建立组播套接字；监听非时钟源播控盒发送的获取时钟源时钟信号的请求；当发现有来自其他播控盒的请求时，将该播控盒加入组播组；获取时钟源播控盒当时的时钟信号；如果确定组播组内有正在等待时钟源时钟信号的播控盒，则向组播组内所有播控盒发送钟源播控盒当时的时钟信号，如果没有任何其他播控盒请求，则继续监听。重复此过程直至收到退出请求。

在一优选实施例中，如图4中所示，作为时钟信号接受方，参考时钟模块包括：在启动后建立套接字；直接向时钟源播控盒发送获取时钟信号请求；当时钟源返回参考时钟信号的时候，根据算法矫正当前所在播控盒的基准时间；如果没有参考时钟返回，则基于上一次的基准时间自增时间戳。在播控盒的视频分离模块、视频解码模块和视频呈现模块中的一个或多个请求获取当前时钟时，向发出请求的模块直接返回矫正后的时钟或者自增后的时钟的装置。

上面说明了本发明的一些优选实施例，但应当强调的是，本发明不受这些实施例的限制，而是可以本发明限定的主题内的其它方式实现。

Claims (7)

1.一种超高清视频播放系统，包括分屏控制装置、两个以上播控盒及两个以上显示屏，分屏控制装置与两个以上播控盒分别通过网络连接，所述播控盒分别与其对应的显示屏连接；

分屏控制装置包括超高清视频分割模块，包括：用于确定连接的播控盒数量及对应显示屏拼接方式的装置；用于根据拼接方式按照空间分布将超高清视频分割为与显示屏分别对应的分视频的装置；用于将分视频传给相应播控盒的装置；

所述播控盒中的一个为时钟源播控盒，时钟源播控盒包括时钟源模块；每一播控盒包括网络同步基准自增参考时钟模块、视频接收模块、视频分离模块、视频解码模块和视频呈现模块；

视频接收模块通过网络从分屏控制装置接收所述分视频；

视频分离模块与视频接收模块相连并从所述分视频分离出单独的视频数据包；

视频解码模块与视频分离模块相连并对所述视频数据包进行解码；

视频呈现模块与视频解码模块相连并使解码后的视频数据包呈现在显示屏上；

其中时钟源模块通过网络分别与所述参考时钟模块相连，用于产生时钟信号、接收其它非时钟源播控盒的时钟请求及将时钟信号组播给发出请求的播控盒；

其中所述参考时钟模块还分别与视频分离模块、视频解码模块和视频呈现模块相连，用于接收时钟源播控盒发布的时钟信号、用接收到的时钟源时钟信号矫正或计算时钟自增从而获得最终时钟信号及向视频分离模块、视频解码模块和视频呈现模块提供最终时钟信号。

2.根据权利要求1的播放系统，其中所述视频分离模块给每一个分离出的视频数据包打上呈现时间戳（PTS）。

3.根据权利要求2的播放系统，其中所述时钟源模块包括：

用于建立组播套接字的装置；

用于监听非时钟源播控盒发送的获取时钟源时钟信号的请求的装置；

用于确定是否有时钟信号请求的装置；

如果发现有时钟信号请求，用于将发出请求的播控盒加入组播组的装置；

用于获得时钟源播控盒当时的时钟信号的装置；

用于确定组播组内有播控盒正在等待时钟源时钟信号，则向组播组内所有播控盒发送时钟源播控盒当时的时钟信号的装置。

4.根据权利要求2的播放系统，其中所述参考时钟模块包括：

用于建立套接字的装置；

用于向时钟源播控盒发送获取时钟信号请求的装置；

用于确定时钟源播控盒是否返回参考时钟信号的装置；

如果有参考时钟信号返回，根据算法矫正当前播控盒的基准时间的装置；

如果没有参考时钟返回，基于上一次的基准时间自增时间戳的装置。

5.根据权利要求4的播放系统，还包括在播控盒的视频分离模块、视频解码模块和视频呈现模块中的一个或多个请求获取当前时钟时，向发出请求的模块直接返回矫正后的时钟或者自增后的时钟的装置。

6.根据权利要求4的播放系统，所述算法包括：

如果从时钟源播控盒获得参考时钟信号，则以所获得的参考时钟信号和上次矫正后的时间戳二者之中最大的那一个为最终时钟信号；

如果从时钟源播控盒获取参考时钟信号失败，则以上次矫正后的时间戳加自增步长所得的时间戳为最终时钟信号。

7.根据权利要求6的播放系统，其中所述自增步长为100-600ns。

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