CN104469370A - 一种视频转码的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种视频转码的方法，所述方法包括：将音视频数据分割得到转码任务队列；依据转码任务的转码复杂度和转码节点的负载，在转码任务队列中分配转码任务至相应的转码节点；所述转码节点完成转码任务后，合并完成后的转码任务。本发明还公开一种视频转码的装置。应用本发明实施例后，能够提高视频转码的工作效率。
Description
技术领域
本申请涉及视频技术领域，更具体地，涉及一种视频转码的方法和装置。
背景技术
随着计算机、通信和互联网技术及其多媒体技术的不断发展，数字音视频服务不断由传统的广播电视领域向新媒体领域扩展。音视频服务逐渐云端化，传统的电信网、广播电视网越来越IP化，视频终端呈现智能化、多样化的趋势。视频内容越来越多的在各种不同类型的终端上进行展示，如PC、数字电视TV和智能手机和平台电脑等，这样就对视频编码的格式、封装、分辨率等提出了不同的需求，以同时应对复杂的网络环境。
视频编转码是运算密集型的工作，需要大量的计算资源，如传统的视频分享网站（Youtube、Youku等）需要耗费大量的人力和服务器资源来进行海量视频的离线转码，以适应不同网络环境和终端类型的需要，转码工厂的概念应运而生。转码工厂可以采用工作流的方式，利用分布式的计算资源，实现自动化的离线转码，大量节省人力成本。
用户对视频服务的需求也呈现多样化的趋势，可以选择在电视、PC或者3G手机上来观看实时电视节目、点播影片等。无论是数字电视运营商（广电网）或者是IPTV供应商（电信网），要想获得更多的用户，都需要具备转码不同编码（H264、MPEG2、AVS）、不同封装（AVI、FLV、WMV）、不同分辨率（从CIF、D1到高清1080P）、不同码率（从64k～15Mbps）视频文件的能力。
然而在现有技术中，由于转码具有多种参数，存在视频转码的工作效率较低，无法应对复杂的网络环境的技术问题。
发明内容
本发明实施例提出一种视频转码的方法，能够提高视频转码的工作效率。
本发明实施例还提出一种视频转码的装置，提高视频转码的工作效率。
本发明实施例的技术方案如下：
一种视频转码的方法，所述方法包括：
将音视频数据分割得到转码任务队列；
依据转码任务的转码复杂度和转码节点的负载，在转码任务队列中分配转码任务至相应的转码节点；
所述转码节点完成转码任务后，合并完成后的转码任务。
所述将音视频数据分割得到转码任务队列包括：将音视频数据以图像组GOP为单位分割得到转码任务队列。
所述将音视频数据以GOP为单位分割得到转码任务队列包括：
根据转码节点的数目N将音视频的总时间平均分为N个时间点；
在时间点附近搜索到GOP的起始端后，标识GOP中I帧的起始时间；
由所述GOP中I帧的起始时间，记录所述GOP的文件偏移位置并编号；
依次得到包括N个转码任务的转码任务队列。
所述GOP是开环GOP，所述标识GOP中I帧的起始时间包括：标识当前GOP的前一个GOP中的I帧的起始时间。
所述GOP是闭环GOP，所述标识GOP中I帧的起始时间包括：标识当前GOP中的I帧的起始时间。
所述依据转码任务的转码复杂度和转码节点的负载，在转码任务队列中分配转码任务至相应的转码节点包括：
在转码任务队列中，将当前转码复杂度最高的转码任务分配给当前负载最小的转码节点。
所述转码任务的转码复杂度是由转码任务的输入参数和对应的复杂度预测模型确定。
所述复杂度预测模型是离线训练BP人工神经网络得到的。
所述方法进一步包括：根据转码节点反馈的日志数据更新所述复杂度预测模型。
所述转码节点完成转码任务包括：所述转码节点设置转码任务的线程数T，在T个线程中完成编码任务，T=C*TH/TA，C是转码节点上CPU的数目，TH是每个CPU上的线程数，TA是转码节点能够并行执行的任务数目。
一种视频转码的装置，所述装置包括：
转码模块，用于将音视频数据分割得到转码任务队列；依据转码任务的转码复杂度和转码节点的负载，在转码任务队列中分配转码任务至相应的转码节点；并将转码节点输出的转码任务依序合并；
转码节点，用于完成转码模块分配的转码任务。
所述转码模块进一步用于，将音视频数据以图像组GOP为单位分割得到转码任务队列。
所述转码模块进一步用于，根据转码节点的数目N将音视频的总时间平均分为N个时间点；在时间点附近搜索到GOP的起始端后，标识所述GOP中I帧的起始时间；由所述GOP中I帧的起始时间，记录所述GOP的文件偏移位置并编号；依次得到包括N个转码任务的转码任务队列。
所述GOP是开环GOP，所述转码模块进一步用于，标识当前GOP的前一个GOP中的I帧的起始时间。
所述GOP是闭环GOP，所述转码模块进一步用于，标识当前GOP中的I帧的起始时间。
所述转码模块进一步用于，在转码任务队列中，将当前转码复杂度最高的转码任务分配给当前负载最小的转码节点。
所述转码节点进一步用于，设置转码任务的线程数T，T=C*TH/TA，C是转码节点上CPU的数目，TH是每个CPU上的线程数，TA是转码节点能够并行执行的任务数目。
从上述技术方案中可以看出，在本发明实施例中将音视频数据分割得到转码任务队列；再依据转码任务的转码复杂度和转码节点的负载，在转码任务队列中分配转码任务至相应的转码节点；所述转码节点完成转码任务后，合并完成后的转码任务。由于将分割后的音视频数据分配至相应的转码节点，提高每个转码节点的效率，进而提高视频转码的工作效率。
附图说明
图1为视频转码的方法流程示意图；
图2为视频转码的装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
在本发明实施例中，音视频数据分割得到转码任务队列；再依据转码任务的转码复杂度和转码节点的负载，在转码任务队列中分配转码任务至相应的转码节点；转码节点完成转码任务后，依序合并完成后的转码任务。由于将分割后的音视频数据是按照转码任务以及转码节点本身的特点分配至相应的转码节点，因此能够提高每个转码节点的效率，进而提高视频转码的工作效率。
参见附图1是视频转码的方法流程示意图，具体包括以下步骤：
101、将音视频数据分割得到转码任务队列。
对于大数据量的音视频文件，考虑到系统传输带宽和计算资源有限两个方面的限制，对文件进行分割后，对分割文件单独进行转码，转码完成后再进行合并，这样可以大大提高转码效率，体现分布式转码的优势。
将音视频文件分成数个分离片即转码任务。分割的动作是记录每个分离段的起始时间，而不必真正的分割文件。对文件进行分割的最小长度必须大于1个闭环图像组（GOP）长度。
图像组是指两个相邻I帧之间的图像帧集合，是视频序列能够完整解码的最小单元。在视频编码中，图像的帧类型可以是I帧、P帧和B帧，其中I帧基于帧内编码，不对其它帧进行参考；而P帧是基于前向预测的编码，参考帧可以是I帧或者P帧；B帧是基于双向预测帧，同时参考过去或者未来的I帧或者P帧进行编码。
在MPEG2中，还可以分为闭环Close GOP和开环Open GOP。Close GOP中的任何一个帧的参考帧都位于GOP内，那么就成为闭环GOP；反之，如果一个GOP内的个别的帧还参考了该GOP以外的帧，那么就称为开放GOP，比如一个GOP内的最后1个B帧参考了下一个GOP的I帧。
以GOP为单位分割音视频数据包括：
1011：遍历音视频数据，计算音视频的总时间Time TOTAL。根据转码工作节点的数目N，将音视频数目分成N段。那么每一个分段大概的分段位置位于TimeTOTAL×i/N，i=1～N；
1012：根据音视频数据的时间戳，在音视频数据分段时间点附近搜索GOP的起始端，标识该GOP I帧的起始时间。
1013：如果该GOP是开环GOP，那么标识当前GOP的前一个GOP中I帧的起始时间；如果该GOP是闭环GOP，那么标识当前GOP中的I帧的起始时间。
1014：由所述GOP中I帧的起始时间，记录所述GOP的文件偏移位置并编号记录该GOP的文件偏移位置并编号。
1015：依次得到包括N个转码任务的转码任务队列。
视频文件合并需要等待所有的转码任务完成后，根据每个转码任务的序号进行视频的合并，再根据编码任务的需要写入视频格式。
102、依据转码任务的转码复杂度和转码节点的负载，在转码任务队列中分配转码任务至相应的转码节点。
具有不同转码输入参数的转码任务，都可以根据对应的复杂度预测模型来对该转码任务的复杂度。复杂度预测模型是通过现有的离线训练BP人工神经网络得到的。
例如，可以采用基于BP人工神经网络，对不同转码参数作为训练的输入，将转码执行的效率，如转码速度帧率/秒作为输出参数，就会得到相应训练模型。当执行新的转码任务时，将其输入参数作为模型的输入，就可得到转码任务的转码复杂度。
此外，当一个转码任务完成后，每一个转码节点会根据任务完成情况生成一组日志数据，并向转码单元汇报。日志数据包括输入/输出视频编码格式、输入/输出分辨率、视频的长度、转码时间、CPU线程数、CPU占用率和转码任务平均帧率（fps）等。
初始化的复杂度预测模型是少量样本数据的情况下离线训练得到的，随着转码任务不断的执行并完成，有更多的日志数据。利用上述得到的日志信息就可以作为复杂度预测模型新的学习样本输入，以更新复杂度预测模型，提高预测的精度。
在转码任务队列中，将当前转码复杂度最高的转码任务分配给当前负载最小的转码节点，具体包括以下步骤：
1021：根据用户选择的视频参数（输入格式、输出格式、输入分辨率、输出分辨率、帧率、码率）确定复杂度预测模型。
1022：由转码任务的输入参数和复杂度预测模型，确定转码任务的转码复杂度。
1023：在转码任务队列中依据转码复杂度进行降序排列。
1024：获取转码节点的负载状态，负载状态由CPU占用率确定，将转码节点的负载按照降序排列。
1025：将当前转码复杂度最高的转码任务分配给当前负载最少的转码节点。
1026：重复执行1024，直到所有转码任务均被分配。
103、转码节点完成转码任务后，合并完成后的转码任务。
对不同的转码节点，CPU的核心数、线程数是不一样的，因此其运算能力也是不一样的。线程间的调度、帧间编码线程的等待都需要耗费CPU的资源，所以需要合理的设置单个编码任务的线程数，才能最大效率的利用CPU的资源。
单个转码任务的线程数受到转码节点性能的限制，例如：一个转码节点上CPU的数目是C，每个CPU的线程数是TH，那么每个转码节点上总的线程数是C×TH，如果该转码节点上的所能够并行执行的任务数目是TA，那么为每个转码任务执行的线程数T=C×TH/TA。
下面结合附图2详细说明视频转码的装置结构，该装置至少包括：转码模块201和若干各转码节点202。其中，每个转码节点202的功能是相同的，因此仅详细说明一个转码节点的结构，下文中转码节点202代表至少一个转码节点。
由于有多个转码节点，在转码模块与转码节点中可以设置网络交换模块。转码模块与转码节点通过网络交换模块交互数据。
转码模块201，用于将音视频数据分割得到转码任务队列；依据转码任务的转码复杂度和转码节点的负载，在转码任务队列中分配转码任务至相应的转码节点；并将转码节点输出的转码任务依序合并。
转码节点202，用于完成转码模块分配的转码任务。
转码模块201包括音视频数据分割、分配转码任务至转码节点，以及合并转码任务三个主要的功能。
对于大视频文件例如音视频数据，考虑到系统传输带宽和计算资源有限两个方面的限制，分割音视频数据后，对分割后的文件单独进行转码，转码完成后再进行合并，这样可以大大提高转码效率。
将音视频文件分成数个分离片即转码任务。分割的动作是记录每个分离段的起始时间，而不必真正的分割文件。对文件进行分割的最小长度必须大于1个闭环GOP长度。
图像组是指两个相邻I帧之间的图像帧集合，是视频序列能够完整解码的最小单元。在视频编码中，图像的帧类型可以是I帧、P帧和B帧，其中I帧基于帧内编码，不对其它帧进行参考；而P帧是基于前向预测的编码，参考帧可以是I帧或者P帧；B帧是基于双向预测帧，同时参考过去或者未来的I帧或者P帧进行编码。
在MPEG2中，还可以分为闭环Close GOP和开环Open GOP。Close GOP中的任何一个帧的参考帧都位于GOP内，那么就成为闭环GOP；反之，如果一个GOP内的个别的帧还参考了该GOP以外的帧，那么就称为开放GOP，比如一个GOP内的最后1个B帧参考了下一个GOP的I帧。
以GOP为单位分割音视频数据，转码模块进一步用于，根据转码节点的数目N将音视频的总时间平均分为N个时间点；在时间点附近搜索到GOP的起始端后，标识所述GOP中I帧的起始时间；由所述GOP中I帧的起始时间，记录所述GOP的文件偏移位置并编号；依次得到包括N个转码任务的转码任务队列。其中，若GOP是开环GOP，则标识当前GOP的前一个GOP中的I帧的起始时间；若GOP是闭环GOP，则标识当前GOP中的I帧的起始时间。
对音视频文件分割得到转码任务后，在转码任务队列中，将当前转码复杂度最高的转码任务分配给当前负载最小的转码节点。具体确定转码复杂度详细步骤102。
将转码节点输出的转码任务依序合并。单个转码任务的线程数受到转码节点性能的限制，转码节点进一步用于设置转码任务的线程数。一个转码节点上CPU的数目是C，每个CPU的线程数是TH，那么每个转码节点上总的线程数是C×TH，如果该转码节点上的所能够并行执行的任务数目是TA，那么为每个转码任务执行的线程数T=C×TH/TA。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (17)
1.一种视频转码的方法，其特征在于，所述方法包括：
将音视频数据分割得到转码任务队列；
依据转码任务的转码复杂度和转码节点的负载，在转码任务队列中分配转码任务至相应的转码节点；
所述转码节点完成转码任务后，合并完成后的转码任务。
2.根据权利要求1所述视频转码的方法，其特征在于，所述将音视频数据分割得到转码任务队列包括：将音视频数据以图像组GOP为单位分割得到转码任务队列。
3.根据权利要求2所述视频转码的方法，其特征在于，所述将音视频数据以GOP为单位分割得到转码任务队列包括：
根据转码节点的数目N将音视频的总时间平均分为N个时间点；
在时间点附近搜索到GOP的起始端后，标识GOP中I帧的起始时间；
由所述GOP中I帧的起始时间，记录所述GOP的文件偏移位置并编号；
依次得到包括N个转码任务的转码任务队列。
4.根据权利要求3所述视频转码的方法，其特征在于，所述GOP是开环GOP，所述标识GOP中I帧的起始时间包括：标识当前GOP的前一个GOP中的I帧的起始时间。
5.根据权利要求3所述视频转码的方法，其特征在于，所述GOP是闭环GOP，所述标识GOP中I帧的起始时间包括：标识当前GOP中的I帧的起始时间。
6.根据权利要求1所述视频转码的方法，其特征在于，所述依据转码任务的转码复杂度和转码节点的负载，在转码任务队列中分配转码任务至相应的转码节点包括：
在转码任务队列中，将当前转码复杂度最高的转码任务分配给当前负载最小的转码节点。
7.根据权利要求1所述视频转码的方法，其特征在于，所述转码任务的转码复杂度是由转码任务的输入参数和对应的复杂度预测模型确定。
8.根据权利要求7所述视频转码的方法，其特征在于，所述复杂度预测模型是离线训练BP人工神经网络得到的。
9.根据权利要求7所述视频转码的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：根据转码节点反馈的日志数据更新所述复杂度预测模型。
10.根据权利要求1所述视频转码的方法，其特征在于，所述转码节点完成转码任务包括：所述转码节点设置转码任务的线程数T，在T个线程中完成编码任务，T=C*TH/TA，C是转码节点上CPU的数目，TH是每个CPU上的线程数，TA是转码节点能够并行执行的任务数目。
11.一种视频转码的装置，其特征在于，所述装置包括：
转码模块，用于将音视频数据分割得到转码任务队列；依据转码任务的转码复杂度和转码节点的负载，在转码任务队列中分配转码任务至相应的转码节点；并将转码节点输出的转码任务依序合并；
转码节点，用于完成转码模块分配的转码任务。
12.根据权利要求11所述视频转码的装置，其特征在于，所述转码模块进一步用于，将音视频数据以图像组GOP为单位分割得到转码任务队列。
13.根据权利要求12所述视频转码的装置，其特征在于，所述转码模块进一步用于，根据转码节点的数目N将音视频的总时间平均分为N个时间点；在时间点附近搜索到GOP的起始端后，标识所述GOP中I帧的起始时间；由所述GOP中I帧的起始时间，记录所述GOP的文件偏移位置并编号；依次得到包括N个转码任务的转码任务队列。
14.根据权利要求13所述视频转码的装置，其特征在于，所述GOP是开环GOP，所述转码模块进一步用于，标识当前GOP的前一个GOP中的I帧的起始时间。
15.根据权利要求13所述视频转码的装置，其特征在于，所述GOP是闭环GOP，所述转码模块进一步用于，标识当前GOP中的I帧的起始时间。
16.根据权利要求11所述视频转码的装置，其特征在于，所述转码模块进一步用于，在转码任务队列中，将当前转码复杂度最高的转码任务分配给当前负载最小的转码节点。
17.根据权利要求11所述视频转码的装置，其特征在于，所述转码节点进一步用于，设置转码任务的线程数T，T=C*TH/TA，C是转码节点上CPU的数目，TH是每个CPU上的线程数，TA是转码节点能够并行执行的任务数目。
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