CN107071509A - 多路直播的视频精确同步方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多路直播的视频精确同步方法,包括直播推送端、流媒体服务器、直播接收端;流媒体服务器接收直播推送端推送的视频信号;流媒体服务器接收到的视频信号传输到CDN直播接收端;各路直播端分别保存本地当前时间戳;还包括时钟服务器,直播推送端从时钟服务器获取时钟服务器当前时钟戳;建立直播推送端时间戳与时钟服务器时间戳的映射公式。本发明多路直播的视频精确同步方法,与网络环境无关,达到毫秒级精确的多路同步效果。

Description

多路直播的视频精确同步方法
技术领域
本发明涉及一种视频同步方法,具体的说,是涉及一种多路直播的视频精确同步方法。
背景技术
在在线教育的上课模式中,有一种是在一对一的老师学生上课时,可以公开直播给其他学生听课,在这种情况下,需要对多路直播视频(如老师,学生,课件等三路直播视频)进行合流,合流完成后,再进行直播。
在上述流程中,涉及到多路直播视频的同步问题。由于各路视频来自不同的源端,因此各路直播报文中携带的时间戳没有可比性,同时,由于网络的延迟、抖动以及丢包,同一时刻的各路报文,到达服务器的时间不同,甚至丢失,如果不做同步处理,会导致多路视频之间发生时间误差以及误差累积,造成极差的用户体验。
专利《一种用于多路实时视频的帧同步方法》中(专利申请号:CN201310628115.0),提出了一种帧同步方法,其同步的主要思想为:根据各路视频到达流媒体服务器的时间(以流媒体服务器的当地时间为基准),对各路视频的时间戳进行同步校准,校准后,各路视频的时间戳就具有可比性,依次进行同步。
由于网络,尤其是公网具有延迟性和抖动性,高峰时间甚至会出现拥塞、丢包等不可预料的网络问题。
在直播场景下,同一时刻,不同直播源的视频信息,到达流媒体服务器的时间点,会受网络状况的影响较大,甚至会存在一定的丢包率,这种情况下,流媒体服务器在同一时刻收到的多路视频报文,会是各个源端在不同时刻发出的报文,导致的结果是,流媒体服务器认为在本地同一时刻的多路视频,实际上并不是同步的,而且,同步效果强依赖于直播时的网络条件,网络条件较差时,同步体验会更差。
发明内容
针对上述现有技术中的不足,本发明提供一种的多路直播的视频精确同步方法。
本发明所采取的技术方案是:
一种多路直播的视频精确同步方法,
包括直播推送端、流媒体服务器、直播接收端;
流媒体服务器接收直播推送端推送的视频信号;
流媒体服务器接收到的视频信号传输到CDN直播接收端;
各路直播端分别保存本地当前时间戳;
还包括时钟服务器,直播推送端从时钟服务器获取时钟服务器当前时钟戳;
建立直播推送端时间戳与时钟服务器时间戳的映射公式;
直播推送端将直播端时间戳与时钟服务器时间戳的映射公式发送给流媒体服务器;
流媒体服务器根据直播端时间戳与时钟服务器时间戳的映射公式实现多路视频精确同步。
多路直播的视频精确同步方法,包括如下步骤:
步骤一:直播推送端初始化时,向时钟服务器请求绝对时间戳,时钟服务器获取本机当前时间戳,时钟服务器将本机当前时间戳返回给直播推送端;
步骤二:直播推送端收到时钟服务器时间戳后,估算RTT,建立直播推送端时间戳与时钟服务器时间戳的映射公式:TS(Client)<==>TS(Server)-RTT/2;
步骤三:直播推送端发送步骤二中的映射信息到服务端;服务端收到映射信息后,保存时间戳映射信息表,该映射表表项包括:直播推送端ID,直播推送端首帧时间戳,时钟服务器时间戳,表项内容如下:
直播端ID 直播端TSc_m 时钟服务器TSs_m
ID信息 TS1+RTT TSs
步骤四:直播推送端开启正常的直播流程,向服务端发送直播数据报文;
步骤五:服务端接收到直播报文后,提取直播推送端时间戳,查找时间戳映射表,以时钟服务器时间戳为基准,将报文中的时间戳转换为时钟服务器对应的时间戳;
步骤六:多路报文送入同步模块的队列,同步模块中根据转换后的时间戳,完成各路报文的帧数据同步及合流。
流媒体服务器端对某单路直播的处理流程,具体步骤如下:
(1)直播推送端接收到直播请求后,向时钟服务器请求更新TS映射表,保证流媒体服务器上的TS映射表为最新;
(2)开始接收该路直播流;
(3)接收到一个完整的视频帧数据后,对该帧数据进行视频解码操作,并提取该帧携带的直播端TS信息,记为TSc
(4)对该帧的时间戳进行重新计算:
c)获取本地保存的合流后的视频的首帧TS信息,记为TSfirst,从TS映射表中,获取本路直播的客户端TS信息,记为TSc_m,获取对应的时钟服务器的TS信息,记为TSs_m
d)计算新的TS信息,记为TSNew_s,公式如下:
TSNew_s=TSc-TSc_m+TSs_m-(TSfirst-TSs_m)
=TSc-TSc_m-TSfirst+2TSs_m
(4)将该帧的数据及TS信息送入同步模块;
对具有相同时间戳TS的各路帧数据进行合流操作,若某队列在该TS不存在帧数据,则合流时,不考虑该路直播数据。
本发明相对现有技术的有益效果:
本发明多路直播的视频精确同步方法,现有技术在同步过程中,同步效果完全依赖于直播时的网络环境,如果网络环境过差,会导致同步体验变差,而本发明提出的同步方法,与网络环境无关,到达毫秒级精确的多路同步效果。
附图说明
图1是本发明多路直播的视频精确同步方法的流程示意图;
图2是本发明多路直播的视频精确同步方法的时序图;
图3是本发明多路直播的视频精确同步方法的同步模块中的同步队列的结构示意图;
图4是本发明多路直播的视频精确同步方法的实施例的直播端A的TS转换示意图;
图5是本发明多路直播的视频精确同步方法的实施例的多路同步示意图;
图6是本发明多路直播的视频精确同步方法的实施例的直播端A的TS转换示意图;
图7是本发明多路直播的视频精确同步方法的实施例的直播端B的TS转换示意图;
图8是本发明多路直播的视频精确同步方法的实施例的多路同步示意图。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明:
本发明涉及到的模块如下:
(1)直播推送端:代表发起直播的客户端;
(2)服务端:代表接收各路直播端的直播信息,进行合流,对合流后的音视频进行直播的流媒体服务器;
(3)时钟服务器:开放API接口,为外部请求提供本地时间戳(精确至毫秒级);该服务器可以是物理服务器,也可以是逻辑服务器。
在直播开始前,直播端与时钟服务器进行时间戳(以下均简称TS:timestamp)交互流程或协议,交互过程中,服务端保存TS映射表项;在直播过程中,服务器端根据TS映射表项,达到多路直播精确同步的效果。
附图1-3可知,一种多路直播的视频精确同步方法,
包括直播推送端、流媒体服务器、直播接收端;
流媒体服务器接收直播推送端推送的视频信号;
流媒体服务器接收到的视频信号传输到CDN直播接收端;
各路直播端分别保存本地当前时间戳;
还包括时钟服务器,直播推送端从时钟服务器获取时钟服务器当前时钟戳;
建立直播推送端时间戳与时钟服务器时间戳的映射公式;
直播推送端将直播端时间戳与时钟服务器时间戳的映射公式发送给流媒体服务器;
流媒体服务器根据直播端时间戳与时钟服务器时间戳的映射公式实现多路视频精确同步。
多路直播的视频精确同步方法,包括如下步骤:
步骤一:直播推送端初始化时,向时钟服务器请求绝对时间戳,时钟服务器获取本机当前时间戳(精确至毫秒),时钟服务器将本机当前时间戳返回给直播推送端;
步骤二:直播推送端收到时钟服务器时间戳后,估算RTT,建立直播推送端时间戳与时钟服务器时间戳的映射公式:TS(Client)<==>TS(Server)-RTT/2;
步骤三:直播推送端发送步骤二中的映射信息到服务端;服务端收到映射信息后,保存时间戳映射信息表,该映射表表项包括:直播推送端ID,直播推送端首帧时间戳,时钟服务器时间戳,表项内容如下:
直播端ID 直播端TSc_m 时钟服务器TSs_m
ID信息 TS1+RTT TSs
具体如下:
直播端ID 直播端TS 时钟服务器TS
001 10000 90000
002 20000 90000
003 30000 90000
步骤四:直播推送端开启正常的直播流程,向服务端发送直播数据报文;
步骤五:服务端接收到直播报文后,提取直播推送端时间戳,查找时间戳映射表,以时钟服务器时间戳为基准,将报文中的时间戳转换为时钟服务器对应的时间戳;
步骤五将各路报文的TS都是基于时钟服务器的基准,具有可比性;
步骤六:多路报文进行合流,完成后各路报文的帧数据同步。
实现多路直播的毫秒级同步,同步效果不会受网络条件影响。
流媒体服务器端对某单路直播的处理流程,具体步骤如下:
(1)直播推送端接收到直播请求后,向时钟服务器请求更新TS映射表,保证流媒体服务器上的TS映射表为最新;
(2)开始接收该路直播流;
(3)接收到一个完整的视频帧数据后,对该帧数据进行视频解码操作,并提取该帧携带的直播端TS信息,记为TSc
(4)对该帧的时间戳进行重新计算:
e)获取本地保存的合流后的视频的首帧TS信息,记为TSfirst,从TS映射表中,获取本路直播的客户端TS信息,记为TSc_m,获取对应的时钟服务器的TS信息,记为TSs_m
f)计算新的TS信息,记为TSNew_s,公式如下:
TSNew_s=TSc-TSc_m+TSs_m-(TSfirst-TSs_m)
=TSc-TSc_m-TSfirst+2TSs_m
(5)将该帧的数据及TS信息送入同步模块;如图3:
图3中,各队列的最下方为队首,最上方为队尾,队列中没有标出时间戳TS信息的空白处,代表该时间戳TS的时间点,该直播端的帧数据因网络问题丢失,或者因网络延迟尚未到达。
如图3,对队头的具有相同时间戳TS的各路帧数据进行合流操作,若某队列在该TS不存在帧数据,则合流时,不考虑该路直播数据。
本发明多路直播的视频精确同步方法,现有技术在同步过程中,同步效果完全依赖于直播时的网络环境,如果网络环境过差,会导致同步体验变差,而本发明提出的同步方法,与网络环境无关,到达毫秒级精确的多路同步效果。
本发明多路直播的视频精确同步方法实施例如下:
场景描述:有A,B二路直播的客户端,T为时钟服务器,S为流媒体服务器,假设A,B的直播帧率为10帧/秒。
客户端A的流程:
Step1:准备直播,初始化完成后,获取本地TS为10000;
Step2:向时钟服务器请求服务器TS,获得的回复信息为30000;同时,获取本地TS为15000;估算RTT,得到本地TS与服务器TS的映射关系为:12500<==>30000;
Step3:将Step2的映射信息上报给时钟服务器;
Step4:客户端A开始正常的直播流程,假设开始直播时,首帧的TS为90000;
客户端B的流程(假设B的直播比A晚2秒):
Step1:准备直播,初始化完成后,获取本地TS为20000;
Step2:向时钟服务器请求服务器TS,获得的回复信息为210000;同时,获取本地TS为25000;估算RTT,得到本地TS与服务器TS的映射关系为:22500<==>210000;
Step3:将Step2的映射信息上报给时钟服务器;
Step4:客户端A开始正常的直播流程,假设开始直播时,首帧的
TS为110000;
时钟服务器保留的TS映射信息如下:
直播端ID 直播端TS 时钟服务器TS
001 12500 30000
002 22500 210000
流媒体服务器端的处理流程:
Step1:接收到直播请求后,向时钟服务器获取TS映射信息;
Step2:A开始直播,B未开始直播时,收到的直播数据队列如图4和图5对收到的A的每帧时间戳,根据TS映射表,将其转换为时钟服务器的TS基准,其中,108000到126000之间,有一个队列位置空出,是因为该帧数据丢失。
由于B的直播还未开始,因此合流时,仅对A队列进行取帧合流操作。
Step3:B开始直播后,收到的直播队列如图6、图7和图8对A,B队列各帧的时间戳进行比较,判定是否在时间上同步,判断标准是灵活的,此处判定二者的时间戳距离低于1/2帧间距时,认为两帧是同步的,并取时间戳小者作为同步后的整体时间戳。
完成同步后,即可进行后续的合流,编码推流等工作。
经过上述步骤,即完成本发明视频精确同步。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均属于本发明的技术方案范围内。

Claims (3)

1.一种多路直播的视频精确同步方法,
包括直播推送端、流媒体服务器、直播接收端;
流媒体服务器接收直播推送端推送的视频信号;
流媒体服务器接收到的视频信号传输到CDN直播接收端;
各路直播端分别保存本地当前时间戳;
其特征在于,还包括时钟服务器,直播推送端从时钟服务器获取时钟服务器当前时钟戳;
建立直播推送端时间戳与时钟服务器时间戳的映射公式;
直播推送端将直播端时间戳与时钟服务器时间戳的映射公式发送给流媒体服务器;
流媒体服务器根据直播端时间戳与时钟服务器时间戳的映射公式实现多路视频精确同步。
2.根据权利要求1所述多路直播的视频精确同步方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一:直播推送端初始化时,向时钟服务器请求绝对时间戳,时钟服务器获取本机当前时间戳,时钟服务器将本机当前时间戳返回给直播推送端;
步骤二:直播推送端收到时钟服务器时间戳后,估算RTT,建立直播推送端时间戳与时钟服务器时间戳的映射公式:TS(Client)<==>TS(Server)-RTT/2;
步骤三:直播推送端发送步骤二中的映射信息到服务端;服务端收到映射信息后,保存时间戳映射信息表,该映射表表项包括:直播推送端ID,直播推送端首帧时间戳,时钟服务器时间戳,表项内容如下:
直播端ID 直播端TSc_m 时钟服务器TSs_m ID信息 TS1+RTT TSs
步骤四:直播推送端开启正常的直播流程,向服务端发送直播数据报文;
步骤五:服务端接收到直播报文后,提取直播推送端时间戳,查找时间戳映射表,以时钟服务器时间戳为基准,将报文中的时间戳转换为时钟服务器对应的时间戳;
步骤六:多路报文进行合流,完成后各路报文的帧数据同步。
3.根据权利要求1所述多路直播的视频精确同步方法,其特征在于:流媒体服务器端对某单路直播的处理流程,具体步骤如下:
(1)直播推送端接收到直播请求后,向时钟服务器请求更新TS映射表,保证流媒体服务器上的TS映射表为最新;
(2)开始接收该路直播流;
(3)接收到一个完整的视频帧数据后,对该帧数据进行视频解码操作,并提取该帧携带的直播端TS信息,记为TSc
(4)对该帧的时间戳进行重新计算:
a)获取本地保存的合流后的视频的首帧TS信息,记为TSfirst,从TS映射表中,获取本路直播的客户端TS信息,记为TSc_m,获取对应的时钟服务器的TS信息,记为TSs_m
b)计算新的TS信息,记为TSNew_s,公式如下:
TSNew_s=TSc-TSc_m+TSs_m-(TSfirst-TSs_m)
=TSc-TSc_m-TSfirst+2TSs_m
(3)将该帧的数据及TS信息送入同步模块;
对具有相同时间戳TS的各路帧数据进行合流操作,若某队列在该TS不存在帧数据,则合流时,不考虑该路直播数据。
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