CN104394443A - 一种在hls直播流媒体中进行节目动态插入播放的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在HLS直播流媒体中进行节目动态插入播放的方法，在接收到每个用户的直播频道收看请求后，节目分发服务器为每个用户生成一个单独的L-m3u8逻辑索引文件，该L-m3u8逻辑索引文件中包括了插播视频切片文件和所请求的直播流媒体切片文件，并且该逻辑索引文件与流媒体切片文件对应的m3u8索引文件的结构和更新频率保持一致，同时将待插入的插播视频实时复制到节目分发服务器内存中，并将插播视频切片文件名修改为符合L-m3u8逻辑索引文件中规定的文件名，使得所生成的L-m3u8逻辑索引文件中所包括的切片文件名均连续。为每个用户插入单独的视频内容，实现了HLS直播流媒体中插入广告或其他视频信息的新功能。

Description

一种在HLS直播流媒体中进行节目动态插入播放的方法

技术领域

本发明涉及一种动态插入播放技术，特别涉及一种在HLS直播流媒体中进行节目动态插入播放的方法。

背景技术

网络流媒体业务是目前互联网的主流应用，特别是在以iPhone手机、iPAD平板电脑和Android手机为代表的移动智能终端出现后，网络流媒体获得了爆发式的发展，其所采用的技术也在不断升级换代。

在流媒体节目中插入广告内容，是目前互联网视频业务的重要收入来源，目前网络视频服务商能提供的业务都是在点播中插入广告，或者在点播节目制作阶段就把广告插入到片头或片中，或者在用户点播流媒体节目时由播放客户端或流媒体服务器实现广告节目动态插入。

目前主流的网络流媒体，为了面向iPhone手机、iPAD平板电脑，广泛的采用了苹果公司的HLS(HTTP Live Streaming)流媒体协议。该协议已经由苹果公司提交至ITEF互联网工程任务组作为标准草案形式进行公开。

与以往的网络流媒体播放协议，如实时传输流协议RTSP相比，HLS协议不再使用UDP协议来传输流媒体节目，因此能更好的适应互联网的复杂环境，实现在诸如NAT、代理网络等异构网络下的稳定视频质量。加之苹果公司iPhone手机和iPAD平板电脑的畅销，使得HLS协议成为当前互联网视频行业事实上主要的行业标准之一，或者必须支持的标准。

对于采用HLS协议的直播流媒体插入广告，目前未有网络视频服务商提供此项服务。

发明内容

本发明是针对HLS流媒体协议的网络直播流媒体服务系统中尚没有节目插入技术的问题，提出了一种在HLS直播流媒体中进行节目动态插入播放的方法，使其对所存储的直播频道切片文件进行动态重组，使得每次播放器调用此直播流媒体节目时，均先收看一段前插的视频，如广告。

本发明的技术方案为：一种在HLS直播流媒体中进行节目动态插入播放的方法，节目转码服务器生成直播流媒体切片文件和对应的m3u8索引文件；节目分发服务器存储节目转码服务器生成的文件，在接收到每个用户的直播频道收看请求后，节目分发服务器为每个用户生成一个单独的L-m3u8逻辑索引文件，该L-m3u8逻辑索引文件中包括了插播视频切片文件和所请求的直播流媒体切片文件，并且该逻辑索引文件与流媒体切片文件对应的m3u8索引文件的结构和更新频率保持一致，同时将待插入的插播视频实时复制到节目分发服务器内存中，并将插播视频切片文件名修改为符合L-m3u8逻辑索引文件中规定的文件名，使得所生成的L-m3u8逻辑索引文件中所包括的切片文件名均连续；播放客户端从节目分发服务器获得到所请求的逻辑索引文件，并根据逻辑索引文件逐个获取流媒体节目的切片文件进行播放。

所述节目分发服务器创建数据库，数据库包括用户id、用户请求的IP地址、用户请求的频道id、创建的L-m3u8逻辑索引文件、最后一次请求该逻辑索引文件的时间；节目分发服务器还维护数据库，当创建的L-m3u8逻辑索引文件长时间没有用户访问时，将创建的L-m3u8逻辑索引文件销毁，以节约系统开销。

本发明的有益效果在于：本发明在HLS直播流媒体中进行节目动态插入播放的方法，允许运营商对使用HLS流媒体协议的网络直播节目中，为每个用户插入单独的视频内容，使用户先收看插播视频后再收看直播节目，实现了HLS直播流媒体中插入广告或其他视频信息的新功能。

附图说明

图1为苹果公司定义的HLS流媒体服务系统架构图；

图2为本发明生成的L-m3u8逻辑索引文件最初构成示意图。

具体实施方式

HLS是一种完全基于HTTP的媒体流协议。如图1所示苹果公司定义的HLS流媒体服务系统架构图，一个完整的HLS系统主要由三个部分组成：节目转码服务器Server、节目分发服务器Distribution和播放客户端Client。

节目转码服务器Server主要生成用于可供终端播放的流媒体视音频文件，要求视频采用H.264进行编码，音频采用AAC进行编码，并且采用MPEG-2传输码流格式进行视音频文件的封装(也就是文件后缀名为ts)。为了适应在互联网上进行流媒体传输，在HLS协议中，特别要求在进行视音频文件的封装时，需要按时间将其切成一块一块的文件序列(这个过程一般称为切片segment)，比如视音频节目每隔5秒钟就保存为一个切片文件，同时再根据这些切片文件序列情况，生成一个后缀名为m3u8的索引文件，这样多个切片文件连起来还是原始的视音频节目。因此从节目转码服务器所输出的视音频节目就是一个存储多个切片文件的文件夹和对应的m3u8索引文件。

节目分发服务器Distribution是一个Web服务器，用于存储转码后的视音频节目文件。播放客户端Client通过标准HTTP方法，从节目分发服务器获得到所请求流媒体的索引文件，并根据索引文件逐个获取流媒体节目的切片文件，由此播放客户端按照此顺序进行逐个视音频解码，并最终拼接为完整的视频画面显示给用户。

根据HLS流媒体协议的特点，直播流媒体节目在进行编码或转码时，将把视频码率按照切片形式，在节目分发服务器Distribution的特定目录下进行保存，并且这些切片文件在该目录下只保存有限的一段时间，比如5分钟。在该目录下依然保存该节目的m3u8索引文件和各切片文件，这些文件都是处于动态更新中。

在直播流媒体节目中，m3u8索引文件中包含的切片文件个数可以在编码器或转码器中设置，其更新速度与每个切片的时间长度有关。简单来说，就是编码器或转码器生成第1个切片文件slice_p时，编码器或转码器自动计算出该m3u8索引文件的第一个版本中，包含的切片文件分别是：

slice_p.ts

slice_[p+1].ts

slice_[p+2].ts

……

slice_[p+n-2].ts

slice_[p+n-1].ts

其中p是一个随机正整数，n表示编码器或转码器配置的m3u8中包含的有效切片文件个数。在每个m3u8索引文件中，要求所有的切片文件均是连续的。

假定编码器或转码器在上一个版本的m3u8索引文件的倒数第2个切片文件(也即是slice_[p+n-2]文件)开始生成时，开始更新m3u8索引文件，那么新版本的m3u8索引文件将包含如下的文件结构：

slice_[p+n-2].ts

slice_[p+n-1].ts

slice_[p+n].ts

……

slice_[p+2n-4].ts

slice_[p+2n-3].ts

当编码器或转码器开始生成slice_[p+2n-4]切片文件时，该m3u8索引文件将再次进行更新，新版本的m3u8索引文件将包含如下的文件结构：

slice_[p+2n-4].ts

slice_[p+2n-3].ts

slice_[p+2n-2].ts

……

slice_[p+3n-4].ts

slice_[p+3n-5].ts

在HLS直播流媒体中进行节目动态插入播放的方法，首先，修改HLS流媒体服务系统的实现机制，为每个用户的一次点播请求建立一个L-m3u8逻辑索引文件，该逻辑索引文件中包括了插播视频切片文件和实际的直播流媒体切片文件，并且与直播节目m3u8索引文件的结构和更新频率保持一致，使得在用户点播时实现插播视频和直播节目的无缝衔接。同时将待插入的插播视频实时复制到内存中的某个区域，并将原始切片文件名修改为符合L-m3u8逻辑索引文件中规定的文件名，使得所生成的新的L-m3u8逻辑索引中所包括的切片文件名均连续，满足HLS播放器要求的一个m3u8下所有切片文件名联系的要求。

主要实现方法是，本发明所修改的节目分发服务器Distribution，在接收到每个用户的直播频道收看请求后，将为每个用户生成一个单独的L-m3u8逻辑索引文件，该索引文件由节目分发服务器Distribution创建，在节目分发服务器Distribution中通过数据库控制索引文件的生成和维护，该数据库主要管理用户id、用户请求的IP地址、用户请求的频道id、对应L-m3u8逻辑索引文件、最后一次请求该文件的时间。在节目分发服务器Distribution维护该数据时，需要比较该用户最后一次请求该L-m3u8逻辑索引文件的时间与当前时间的差距；当检测到用户上次收看时间距离系统当前时间很近时，说明用户仍在继续收看中，需要继续维护该逻辑索引文件；当该逻辑索引文件长时间没有用户访问时，就需要将其销毁，以节约系统开销。插播视频多以广告为主。

在具体实现方法上，本发明所修改的节目分发服务器Distribution，将定时解析由编码器和转码器生成的m3u8原始索引文件，并实时监控该目录下各切片文件的运行状态信息。

当某个用户请求某个直播流媒体频道时，本发明所修改的节目分发服务器Distribution，将为该用户创建一个新的逻辑索引文件，其包括了广告节目切片和直播节目切片。其文件结构类似如下：

slice_[m-k]

……

slice_[m-1]

slice_[m]

slice_[m+1]

……

slice_[m-k+n]

其中m是直播频道所生成的m3u8真实索引文件中的某一个，n是m3u8中包含的有效切片文件个数，k表示插入的广告内容的切片文件个数。

因此本发明所修改的节目分发服务器Distribution的另外一个关键技术，是将待插入的广告节目实时复制到内存中的某个区域，并将原始切片文件名修改为符合L-m3u8逻辑索引文件中规定的文件名。

比如某个广告内容共有k个所有切片，原始名称为：

ad_slice_ad001

ad_slice_ad002

……

ad_slice_ad[k]

这样本发明所修改的节目分发服务器Distribution就会将这些节目进行复制后改名，新的文件名称将是：

slice_[m-k]

……

slice_[m-1]

通过这种文件复制和更名，使得本发明所生成的新的L-m3u8逻辑索引中所包括的切片文件名均连续，满足HLS播放器要求的一个m3u8下所有切片文件名联系的要求。

这样由本发明所修改的节目分发服务器Distribution，在所维护的L-m3u8逻辑索引文件，生成的L-m3u8逻辑索引文件最初构成示意图如图2所示：

由于HLS客户端在播放时，首先下载slice_[m-k]切片，然后边播放边下载后面的slice_[m-1]等其他切片文件，而直播频道生成的m3u8索引文件中所包含的切片文件一直在向前增加，因此一般m选择真实切片文件中的第k个切片。

这样当用户持续观看这个频道的直播节目时，这个L-m3u8逻辑索引文件也将不再包含广告切片文件，而只包括了编码器或转码器所生成的m3u8真实索引文件中所列出的那些切片文件，这样保证了广告切片文件播放完毕后，播放的流媒体直播节目与实际的切片文件之间保持严格同步。

Claims (2)

1.一种在HLS直播流媒体中进行节目动态插入播放的方法，其特征在于，节目转码服务器生成直播流媒体切片文件和对应的m3u8索引文件；节目分发服务器存储节目转码服务器生成的文件，在接收到每个用户的直播频道收看请求后，节目分发服务器为每个用户生成一个单独的L-m3u8逻辑索引文件，该L-m3u8逻辑索引文件中包括了插播视频切片文件和所请求的直播流媒体切片文件，并且该逻辑索引文件与流媒体切片文件对应的m3u8索引文件的结构和更新频率保持一致，同时将待插入的插播视频实时复制到节目分发服务器内存中，并将插播视频切片文件名修改为符合L-m3u8逻辑索引文件中规定的文件名，使得所生成的L-m3u8逻辑索引文件中所包括的切片文件名均连续；播放客户端从节目分发服务器获得到所请求的逻辑索引文件，并根据逻辑索引文件逐个获取流媒体节目的切片文件进行播放。

2.根据权利要求1所述在HLS直播流媒体中进行节目动态插入播放的方法，其特征在于，所述节目分发服务器创建数据库，数据库包括用户id、用户请求的IP地址、用户请求的频道id、创建的L-m3u8逻辑索引文件、最后一次请求该逻辑索引文件的时间；节目分发服务器还维护数据库，当创建的L-m3u8逻辑索引文件长时间没有用户访问时，将创建的L-m3u8逻辑索引文件销毁，以节约系统开销。