CN105657524A - 一种视频间无缝切换的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种视频间无缝切换的方法，包括以下步骤：按照播放顺序依次读取视频文件，并解析数据，从中分离出音频流和视频流，得到编码格式信息，同时分离出各个流的数据帧，调整数据帧的时间戳，使后一个文件的数据帧的时间戳与前一个文件的数据帧的时间戳按照递增的方式连续；根据编码格式信息初始化解码器，然后进行解码，得到解码后的数据帧；对比获取到的解码后的数据帧的参数和预先设定好的参数，进行格式调整，使输出的数据格式符合预先设定好的参数要求，并根据时间戳做音视频同步，在适当的时机输出到输出设备中。本发明可以避免在不同的视频切换的时候会有黑屏、卡顿的问题。
Description
技术领域
本发明涉及视频处理技术领域，特别是涉及一种视频间无缝切换的方法。
背景技术
随着计算机多媒体技术的快速发展，家庭宽带网络、无线宽带技术、以及终端设备性能不断的发展，基于多媒体的应用越来越广泛，提升视频的播放体验是一个非常重要的指标。目前的视频应用在播放的时候，前贴片广告与正片联播、电视剧剧集联播等功能十分普及，提升广告前贴片之间、广告前贴片与正片之间、正片与正片之间的切换体验也是非常重要的指标之一。
目前现有的播放器在处理这种视频间切换的时候，一般是等前一个视频播放完后，然后重新初始化播放器，继续播放下一个，这种处理方式会在视频切换的时候有黑屏的现象，音频也会卡顿，这对于播放体验有很大的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种视频间无缝切换的方法，避免在不同的视频切换的时候会有黑屏、卡顿的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种视频间无缝切换的方法，包括以下步骤：
(1)按照播放顺序依次读取视频文件，并解析数据，从中分离出音频流和视频流，得到编码格式信息，同时分离出各个流的数据帧，调整数据帧的时间戳，使后一个文件的数据帧的时间戳与前一个文件的数据帧的时间戳按照递增的方式连续；
(2)根据编码格式信息初始化解码器，然后进行解码，得到解码后的数据帧；
(3)对比获取到的解码后的数据帧的参数和预先设定好的参数，进行格式调整，使输出的数据格式符合预先设定好的参数要求，并根据时间戳做音视频同步，在适当的时机输出到输出设备中。
所述步骤(1)具体包括以下步骤：
(11)根据当前的播放序列号打开需要播放的媒体文件；
(12)解析文件数据，解析出各个流的编码信息，存储到对应流的输出队列；
(13)读取数据帧，修正数据帧的时间戳，将各个流的数据帧存储到对应流的输出队列中；
(14)文件读取完，判断当前读取的是否是播放列表的最后一个文件，如果是，结束；如果不是，打开下一个文件，跳转到步骤(12)。
所述步骤(13)中修正数据帧的时间戳时，如果当前打开的是第一个视频文件，则不需要对数据帧的时间戳进行修正，记录当前数据帧的时间戳信息以后，直接将数据帧放到输出队列中即可；如果当前打开的不是第一个文件，则需要对数据帧的时间戳进行修正，修正时在数据帧的时间戳上增加一个偏移量即可。
所述在数据帧的时间戳上增加一个偏移量是指上一个文件最后一个数据帧修正后的时间戳为LastFilePacketTs，上一个文件的最后一个数据帧的时长为LastFilePacketDuration，当前文件的第一个数据帧的时间戳为PacketTs，则时间戳的修正值offset＝LastFilePacketTs+LastFilePacketDuration–PacketTs，当前文件的数据帧修正后的时间戳为PTS＝PacketTs+offset；计算出时间戳的修正值offset后，时间戳的修正值offset在读取当前文件期间一直有效，从当前文件读取到数据帧后，都要用时间戳的修正值offset进行修正。
所述步骤(2)具体包括以下步骤：
(21)判断获取到的数据包是数据帧还是编码信息，如果是编码信息，执行步骤(22)，否则执行步骤(24)；
(22)判断数据包中的编码格式是否和当前打开的解码器匹配，若是不匹配，执行步骤(23)，若是匹配，执行步骤(24)；
(23)关闭当前解码器，根据当前数据帧的编码参数初始化新的解码器；
(24)解码当前数据帧；
(25)读取解码后的数据帧，将解码器输出的解码后的数据帧存储到输出队列。
所述步骤(3)中对于音视数据的操作具体为：根据输出参数初始化音频输出设备，读取数据帧；判断当前的音频数据帧的采样率、声道数和量化位数是否和输出参数一致，若不一致进行音频重采样；若一致，则根据数据帧的时间戳做音视频同步，在合适的时机将数据输出到输出设备。
所述步骤(3)中对于视频数据的操作具体为：根据输出参数初始化视频输出设备，读取数据帧；判断当前的视频数据帧的分辨率、颜色格式是否和输出参数一致；若不一致，则对视频数据帧进行颜色空间转换；若是一致，根据数据帧的时间戳做音视频同步，在合适的时机将数据输出到输出设备。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明能够完全解决目前多媒体播放器在视频切换的时候会有黑屏或者卡顿的问题；利用本发明方法处理的话，由于在播放上一个视频的时候也能预缓冲下一个视频，并且在视频之间切换的时候只需要重置解码器，不必重置整个播放器，格式调整模块会将解码器输出的数据调整为统一的格式。利用这种方法，可以在视频之间切换的时候达到视频内镜头切换的效果，丝毫不会有黑屏，卡顿的问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本实施例方法主要描述无缝切换的方法，不对具体的文件格式解析和音视频流解码进行描述，具体的文件格式解析和解码可以参考各个格式的文档和现有的播放器SDK，本方法也适用于市面上现有的播放器SDK。
本实施例方法中涉及到MP4、TS、MKV三种格式，实际使用中不仅仅局限于这三种文件格式，涉及到的视频编码格式有H.264、H.265，涉及到的音频编码格式有AAC，实际使用中不仅仅局限于这几种编码格式。
本实施例方法按照三个模块进行描述，即文件解析模块，解码模块，格式转换和同步输出模块，其中解码模块分为视频解码和音频解码两个部分，两个部分针对的格式不一样，但是流程一样。
以下对本方法的具体实现方式进行说明：
1.首先，先说明一下视频文件的URL的表述方式：
本方法中涉及到的视频文件的URL是指需要顺序播放的所有的视频文件的URL。其他程序在调用播放器播放文件的时候，需要在开始播放之前就要将所有的需要播放的URL设置给播放器，本发明中假设需要连续播放三个文件：1.ts、2.mp4、3.mkv。在这三个文件中，1.ts文件的音频编码格式AAC，视频编码格式为H.264。2.mp4的音频编码格式为AAC，视频编码格式为H.264。3.mkv的音频编码格式为AAC，视频编码格式为H.265。其中1.ts和2.mp4的文件格式不一样，但是音视频编码参数都是一样的，3.mkv的视频编码格式和1.ts、2.mp4不一样，音频编码参数一样；
可以将这些URL以数组的方式描述，数组为：
播放器在得到这些URL后，记录这些URL，准备后续的播放工作。
2.文件解析模块主要负责从视频文件中获取音视频编解码信息和音视频数据帧，并处理音视频的时间戳。文件解析模块的输入数据为各个需要播放的视频文件，输出为一系列的数据包，数据包包括音视频的编解码信息和已经分离好的音视频数据帧。处理步骤如下：
a)文件解析模块打开当前需要播放的视频文件，在播放开始阶段，首先打开第一个文件，即1.ts，打开此文件后，找到相应的文件格式解析器，解析文件内容，对于此文件，需要使用ts的格式解析器，获取到该文件的音视频编码信息，假设视频文件信息存储在videoInfo中，音频文件信息存储在audioInfo中，分别将这些信息存储到输出队列中。
b)从文件中读取数据帧，对数据帧的时间戳进行修正。修正方法如下：
如果当前打开的是第一个视频文件，则不需要对数据帧的时间戳进行修正，记录当前数据帧的时间戳信息以后，直接将数据帧放到输出队列中即可。
如果当前打开的不是第一个文件，则需要对数据帧的时间戳进行修正，我们修正时间戳的目的是使不同文件的数据帧的时间戳连续递增，要实现此方案，可以在数据帧的时间戳上增加一个偏移量，由于在同一个文件的内部，数据帧的时间戳一般是按照一定的规律递增的，因此只要处理好当前文件的第一个数据帧的时间戳和前一个文件的最后一个数据帧的时间戳的关系后即可。对时间戳处理的目的是为后面的音视频同步和无缝切换打好基础，时间戳的处理方法如下：
假设上一个文件最后一个数据帧修正后的时间戳为LastFilePacketTs，上一个文件的最后一个数据帧的时长为LastFilePacketDuration，当前文件的第一个数据帧的时间戳为PacketTs，则时间戳的修正值offset＝LastFilePacketTs+LastFilePacketDuration-PacketTs，当前文件的数据帧修正后的时间戳为PTS＝PacketTs+offset；
按照上面的方法我们可以计算出offset，后续从此文件中读取到数据帧后，都按照PTS＝PacketTs+offset的方法来计算数据帧修正后的时间戳，此offset一直到当前文件读取完成之前都有效，一直到当前文件读取完成后再计算新的offset。
修正好数据帧的时间戳后，将数据帧存储到输出队列中，并记录数据帧修正后的时间戳，然后继续读取修正下一个数据帧。直到此文件读取完。
c)当前文件读取完后，打开下一个文件，对于此示例来说，需要接下来需要打开2.mp4和3.mkv、并选择相应的demuxer来解析文件，解析出音视频编解码信息，将当前文件的音视频编码信息也分别存储到输出队列中，然后跳转到步骤b，读取数据帧。
3.解码模块的主要功能是对音视频数据进行解码，输入为文件解析模块解析出来的数据，输出为解码后的音视频数据，例如视频的YUV数据或者音频的PCM数据。处理步骤如下：
a)从文件解析模块的输出队列中读取数据帧；
b)判断该数据帧保存的是音视频数据帧还是音视频编码数据，如果是编码数据，则执行步骤c，否则执行步骤d；
c)判断数据帧中的编码信息是否和当前打开的解码器参数一致，如果不一致，则关闭当前解码器，重新初始化，如果解码器还没有初始化，则利用数据帧的编码信息初始化解码器。
d)将数据帧中的数据解码；
e)从解码器的读取出解码后的数据，并将解码前的时间戳复制到解码后的数据帧中，将数据帧存储到输出队列中；
f)继续从文件解析的输出队列中读取数据；
对于当前的示例，当由1.ts切换到2.mp4的时候，由于两个视频文件只是文件格式不一样，但是音视频编码格式是一样的，因此在由1.ts切换到2.mp4的时候不需要重置音视频解码器。由2.mp4切换到3.mkv的时候，由于3.mkv的视频编码格式为H265，而2.mp4的视频编码格式为H264，因此在切换的时候需要关闭H264解码器，打开H265解码器
4.格式调整同步输出模块的主要功能是对解码后的音视频数据进行格式处理。使之符合设定的输出格式，对于视频数据：视频的宽高要符合输出的要求，格式要符合输出设备的初始化设定；对于音频数据，音频的采样率、量化位数、声道数要符合输出设备的要求。最后根据数据帧的时间戳进行音视频同步，在适当的时机将数据输出到输出设备中。大体的步骤如下：
a)根据参数初始化输出设备；
b)从解码器的输出队列中读取数据；
c)对比格式信息是否和输出参数一致，如果一致，跳转到e；
d)对格式转换，使之符合输出参数要求，对于视频数据，进行颜色空间转换，对于音频数据，进行音频重采样；
e)根据数据帧的时间戳进行音视频同步，在适当的时机将数据输出到输出设备；
f)继续从解码器的输出队列中读取数据。
不难发现，本发明通过处理视频文件数据帧的时间戳和编码信息，解码器根据数据的编码信息在播放期间不断调整，能够输出统一格式统一参数的数据，在播放的过程中不重置输出单元，以便在视频之间切换的时候能够达到类似视频内镜头切换的流畅度。
本发明通过调整不同文件数据帧时间戳，将不同文件的数据帧的时间戳连续起来，这样能解决不同音视频文件的帧时间戳独立的问题，让所有音视频数据都有一个统一的标准，能够解决音视频同步的问题。
本发明通过在播放过程中根据数据格式调整解码器，保证在不同视频文件音视频编码格式不同的时候依然能顺利解码。
本发明通过在同步输出阶段调整音视频数据的格式，能保证输出的视频宽高、格式，音频采样率、声道数、量化位数一致，这样能达到在不同视频文件切换的时候，视频能有类似视频文件内镜头切换的效果，音频也不会出现卡顿，能很流畅的播放出来。
Claims (7)
1.一种视频间无缝切换的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照播放顺序依次读取视频文件，并解析数据，从中分离出音频流和视频流，得到编码格式信息，同时分离出各个流的数据帧，调整数据帧的时间戳，使后一个文件的数据帧的时间戳与前一个文件的数据帧的时间戳按照递增的方式连续；
(2)根据编码格式信息初始化解码器，然后进行解码，得到解码后的数据帧；
(3)对比获取到的解码后的数据帧的参数和预先设定好的参数，进行格式调整，使输出的数据格式符合预先设定好的参数要求，并根据时间戳做音视频同步，在适当的时机输出到输出设备中。
2.根据权利要求1所述的视频间无缝切换的方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括以下步骤：
(11)根据当前的播放序列号打开需要播放的媒体文件；
(12)解析文件数据，解析出各个流的编码信息，存储到对应流的输出队列；
(13)读取数据帧，修正数据帧的时间戳，将各个流的数据帧存储到对应流的输出队列中；
(14)文件读取完，判断当前读取的是否是播放列表的最后一个文件，如果是，结束；如果不是，打开下一个文件，跳转到步骤(12)。
3.根据权利要求2所述的视频间无缝切换的方法，其特征在于，所述步骤(13)中修正数据帧的时间戳时，如果当前打开的是第一个视频文件，则不需要对数据帧的时间戳进行修正，记录当前数据帧的时间戳信息以后，直接将数据帧放到输出队列中即可；如果当前打开的不是第一个文件，则需要对数据帧的时间戳进行修正，修正时在数据帧的时间戳上增加一个偏移量即可。
4.根据权利要求3所述的视频间无缝切换的方法，其特征在于，所述在数据帧的时间戳上增加一个偏移量是指上一个文件最后一个数据帧修正后的时间戳为LastFilePacketTs，上一个文件的最后一个数据帧的时长为LastFilePacketDuration，当前文件的第一个数据帧的时间戳为PacketTs，则时间戳的修正值offset＝LastFilePacketTs+LastFilePacketDuration–PacketTs，当前文件的数据帧修正后的时间戳为PTS＝PacketTs+offset；计算出时间戳的修正值offset后，时间戳的修正值offset在读取当前文件期间一直有效，从当前文件读取到数据帧后，都要用时间戳的修正值offset进行修正。
5.根据权利要求1所述的视频间无缝切换的方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括以下步骤：
(21)判断获取到的数据包是数据帧还是编码信息，如果是编码信息，执行步骤(22)，否则执行步骤(24)；
(22)判断数据包中的编码格式是否和当前打开的解码器匹配，若是不匹配，执行步骤(23)，若是匹配，执行步骤(24)；
(23)关闭当前解码器，根据当前数据帧的编码参数初始化新的解码器；
(24)解码当前数据帧；
(25)读取解码后的数据帧，将解码器输出的解码后的数据帧存储到输出队列。
6.根据权利要求1所述的视频间无缝切换的方法，其特征在于，所述步骤(3)中对于音视数据的操作具体为：根据输出参数初始化音频输出设备，读取数据帧；判断当前的音频数据帧的采样率、声道数和量化位数是否和输出参数一致，若不一致进行音频重采样；若一致，则根据数据帧的时间戳做音视频同步，在合适的时机将数据输出到输出设备。
7.根据权利要求1所述的视频间无缝切换的方法，其特征在于，所述步骤(3)中对于视频数据的操作具体为：根据输出参数初始化视频输出设备，读取数据帧；判断当前的视频数据帧的分辨率、颜色格式是否和输出参数一致；若不一致，则对视频数据帧进行颜色空间转换；若是一致，根据数据帧的时间戳做音视频同步，在合适的时机将数据输出到输出设备。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160608 |