CN107872732A - 一种自助式互动视频直播系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自助式互动视频直播系统。该系统由便携终端(智能手机、平板电脑等)、智能直播盒、音视频采集设备(摄像机、摄像头、照相机等)、云端服务器组成，如图1所示。直播方借助智能直播盒可连接各种音视频采集设备，用智能手机操作该直播盒，即可提取音视频采集设备视频流，发起/停止直播，快速分享到社交网络并和观众互动聊天。通过应用本系统的智能直播盒及其方法，可让直播方大大简化对各类软、硬件的配置操作，并能在线预订和动态调整直播所需带宽资源。通过应用本发明所述系统，既能解决传统的编码器推流直播存在的用户接入控制难和直播资源预订难的缺点，又能解决手机App直播不具备企业级直播场景所需镜头广角、旋转、光学变焦的局限。该系统因自助便捷和高性价比的特点，可为企业培训、商业营销以及自媒体领域带来全新的商业价值。

Description

一种自助式互动视频直播系统

技术领域

本发明涉及一种自助式互动视频直播系统。该系统综合利用了智能手机软件中的HTML5技术，智能直播盒中的即时通讯软件和4G物联网卡技术，以及服务器的云计算和流媒体通信技术，能让直播方便捷地发起视频直播并分发到社交网络；同时，观众无须安装App，通过在微信、微博等社交网络打开链接，观看视频直播并参与聊天互动。上述智能硬件盒子因其软硬件高度集成和便捷的手机操控，把专业的视频直播操作简化为让普通商企客户就能随时发起直播资源预定、直播启停、多镜头切换、链接分享等操作，并于观众实现双向聊天互动。

背景技术

目前，公知的视频直播系统，多大是广电直播、手机App直播或者专业编码器推流直播。他们主要有以下局限。

1)广电直播

这类是传统的广播电视和新闻媒体直播，摄像机通过直播车上导播台、编码器接卫星电路或城域4G专网进行直播，设备昂贵，由技术专家操作；分发渠道一般是广播电视渠道，而非互联网社交网络，直播缺少互动性。

2)App直播

手机App直播受限于手机摄像头大小，通常不支持光学变焦、广交巡航等操作，有来电呼入即中断，一般只适用于人脸通信、近场直播，不适合企业培训、产品发布会、商业演出等企业级直播应用。

3)编码器直播

这类通常由专业摄像师使用专业摄像机、接一个硬件编码器采集视频后接入PC电脑，通过操作电脑中第三方软件来推流到互联网RTMP流媒体服务器。其局限是相关设备集成度不高、操作复杂、直播方无法提前实现资源预定、不能灵活方便地发起直播。

发明内容

发明目的：为了解决目前主流直播方式中直播方无法即时预定带宽资源、操作复杂、缺少移动便捷性的局限，本发明采用了高度集成的智能直播盒接专业级音视频采集设备（高清摄像机、高清摄像头等）的技术方案，既做到移动直播的简便自助，又具备了广角变焦能力，对于企业培训和演艺活动等专业级直播具有实用的商业价值。

技术方案：本发明采用的技术方案是智能手机与智能硬件直播盒，经云服务器相互通信，完成直播资源的预定、直播启停、多路切换、链接分发等操控的方案。

本发明公开了一种自助式互动视频直播系统，其核心设备是智能直播盒（图1中的101部件），可以接入各种型号的摄像头、摄像机、电脑。它将采集的音视频流做编码和存储处理后，通过4G或有线网络上传到互联网云平台；云平台服务器进行存储、切换等处理后分发到各微信、微博等社交网络终端，观众实时观看视频并与直播方互动。

其自助性主要体现在：

1）直播方只需将音视频采集设备的HDMI输出线接入直播盒HDMI接口，然后通过手机扫直播盒上二维码即可引导操作发起直播。

2）直播方在手机界面可自助预定直播所需带宽、设定观众人数、现场支付、实时扩容；

其互动体主要现在 ：

1）直播方与观众通过手机视频HTML5播放页面上群聊、点赞、评论。

2）直播方可以应观众要求，随时通过手机HTML5操控页面切换接入系统的多路镜头。

本发明和背景技术中的广电直播方案相比，其优势在于：

1)直播设备简单便携、成本低 - 通过一个智能直播盒，以外挂或穿戴背心方式便携，即可连接高端摄像机进行4G网络直播。通过软导播台代替了昂贵的导播车和导播台实现异地视频源实时切换。

2)通道资源随时预定－摄像师只需手机扫盒子上二维码方式，即可在线实时购买通道带宽资源，发起直播。

3)社交网络传播，与观众互动 – 广电直播很难实现互联网级的观众直播方互动。

本发明和背景技术中的手机直播方案相比，其优势在于：

1)可以支持专业级摄像头、摄像机直播，实现广角、变焦效果，适用场景多。

2)可以实现多路直播接入，包括手机直播源接入，实现异地软导播台切换。

本发明和背景技术中的编码器方案相比，其优势在于：

1)设备高度集成，操作简便－摄像师只需自己一人即可操作，无需依赖第三方技术人员操作编码器硬件、电脑软件和网络连接。

2)弹性付费，随时直播－摄像师可以按次、按小时付费，随时预定观众人数、动态扩容带宽、付费前置，无需再事先寻找第三方云平台做技术对接和事后付费结算。

附图说明

图1 自助式互动视频直播系统

图2 智能直播盒的硬件结构示意图

图3 智能手机HTML5直播现场人员操作界面

图4 智能手机HTML5直播管理员操作界面

图5 智能手机HTML5直播资源预定与充值付费界面

图6 智能手机HTML5直播观看与互动聊天界面

图7 本系统所依赖的云端系统结构和通信流程图

图8 本系统所依赖的后台资源调度和管理界面

图9 本系统的操作使用流程图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

图１系统的设计思路是在主流的纯硬件客户端推流系统中引入一个智能直播盒硬件，它集成了编码、传输、流控、资源预定等功能，通过HDMI和LAN协议对接各种视频采集设备(104)，将采集的RTP流推送到云服务器；通过HTTP和XMPP协议和云平台(103)和智能手机(102)进行通信，接收直播方的操控指令并反馈消息。

图２ 所示系统描述了智能直播盒的硬件设计方法，各部件的具体作用如下：

HDMI In(201)：接支持HDMI输出的各型号视频采集设备，将未编码的原始码流输入编码器模块进行压缩编码处理。

PWR In(202)： 外部12V直流电源供电，输入电源模块(209)。

LAN In(203): 以太网口，外接摄像头采集设备输出的已编码码流，输入路由器模块。

编码器模块(204): 硬件编码器板卡，为输入的原始码流提供高效压缩编码。

Linux系统板卡(205):板卡安装Linux嵌入式操作系统，通过其LAN口连接到路由器模块，提起来自编码器或外部LAN口输入的视频流，进行处理后经路由器上传。

路由器模块(206):集成Wi-Fi、WLAN, WAN, 4G网卡的路由器板卡，为各个模块提供局域网连接(WLAN, LAN)，以及连接广域网(WAN, 4G)到云端。。

4G天线(207): 4G外置天线，增强信号接收。

Wi-Fi天线(208):为电脑、无线摄像头、摄像机提供Wi-Fi热点接入内部局域网通信。

电源模块(209):1进3出，分别为其余三个模块204,205,206提供直流１２Ｖ电输入。

图３～图５为智能直播盒的软件系统设计思路。

图３为直播方手机扫二维码进入的HTML5操控界面，布局分为普通操作员操作区(301-306)和管理员登录(307)，其各功能模块的具体作用如下：

启动(301): 点该按钮启动直播，启动之前检查该设备对应的帐户是否已购买资源，有则直接启动直播，没有则提示直播方可选择免费试用５分钟或购买配置。

在线测速(302): 点该按钮后，开始对直播盒子与云平台通道进行带宽测速和时延计算，汇报给直播方判断是否采用４Ｇ网络还是有线网络，或者挪动直播盒位置确保信号充足。

观看(303)：点击进入直播视频大厅，观看正在直播的视频。

URL(304)：直播大厅超链接，可以拷贝分享到其它网站、公众号、朋友圈。

购买(305)：点击进入直播资源购买页面，在线购买带宽、时长、视频分辨率配置。

购买(306)：点击进入磁盘资源购买页面，在线购买存储空间。

管理员登录(307)：管理操控界面入口，进入后可对设备充值、设定观看收费价格、多路软导播台切换。

图４为管理员登录进入后的界面，可以对账户充值；可以添加分会场直播设备和手机直播设备；可以操作导播台对各个分会场进行软切换；可以对导播节目的标题和描述进行修改；可以点“去观看导播”打开导播台链接，分享给观众。

图５为操作员或管理员在线购买配置的界面，直播方可以拖动滚动条设定本次直播观众并发峰值人数限制，可以设定直播视频分辨率和开始结束时间，在线通过支付宝或微信支付费用；同时将订单在云台存档，自动分析并判断是否需要扩容。

图６是直播方分享给观众的观看直播界面，其中播放区（６０１）播放视频直播内容，在线人数（６０２）和点赞人数（６０３）分别统计在线观众人数和点赞次数，主播昵称和时间为内容创建人和创建时间（６０４），点击互动标签（６０５）页面为聊天内容显示页面，简介（６０６）为直播内容文字简要介绍。评论框（６０６）为文字输入框。

图７是本系统各部分之间的通信协议和消息流向，描述如下：

控制／响应消息（①-②）：直播方手机操控界面（７０４）经过即时通讯服务器向和智能直播盒（７０１）发送直播启动、停止等控制消息①-②，直播盒沿路返回响应消息，采用协议为ＸＭＰＰ通信协议。

Ａ／Ｖ视频数据流（⑤-⑥-⑦-⑩-⑾）：智能直播盒收到直播启动、停止等控制消息后，先通过Web服务器向流媒体服务器发出请求/响（③-④），要求流媒体服务器准备好相应的端口资源，完成将通知响应返回直播盒，直播盒开始提取音视频采集设备（701）的视频流⑤；直播盒上行采用RTP over UDP协议推流⑥到流媒体服务器，流媒体服务器按照HLS协议对视频流⑦进行分片切割写入云磁盘；Web服务器将云磁盘视频流⑩读入内存，观看终端（705）通过HLS协议向Web服务器请求视频源，Web服务器实时分发视频流⑾给各终端观看。

请求/响应消息（③-④）：Web服务器接收来自直播盒的直播启动、停止请求，转发给流媒体服务器请求相应端口、URL资源，同时对流媒体服务器进行状态监控，确保直播结束后资源及时释放，通知直播盒和手机操控界面。

用户/视频信息（⑨）：Web服务器对每路直播视频生成唯一VID标识和URL访问标识，将直播方用户沈本信息、VID、URL、直播状态（正在直播、直播结束等）写入数据库保存，并负责及时更新数据库直播状态，观众客户端将适时获取URL，读取状态；用户注册、登录、相关信息也由Web服务器写入数据库。

请求/响应消息（⑦-⑧）：直播方智能手机（704）扫二维码向Web服务器请求操控界面、提交操作请求，Web服务器返回响应，显示HTML5 操控界面。观看方智能手机（704）打开直播链接向Web服务器请求显示界面和提交播放请求，Web服务器返回响应显示HTML5观看界面。

聊天消息（⑿-⒀）：直播方智能手机（704）和观看方智能手机（705）通过即时通讯服务器提供群聊交互。

图8 本系统所依赖的后台资源调度和管理界面示意图，图左侧为功能菜单选项，图右侧文本框分别为选中某功能后，展开页面中设计的信息资源和操作功能。后台管理的主要设计思路为：

1）用户管理：该模块提供用户创建和管理功能，用于标记唯一标记一个直播盒，对应一个直播组。

2）直播组管理：包括组管理、成员管理和配置管理三部分。

A)组管理 – 一个直播组分配唯一直播组ID，名称，管理员ID和管理员昵称；直播组记录该组内全部用户的消费金额、充值金额、折扣、销售人员ID。

B)成员管理 – 一个直播组可以配置多个直播盒，提供多路直播；每个直播盒对应唯一一个摄像头/摄像机控制码，唯一一个路由器编号和4G卡号，以及启用和未启用状态标记。

C)配置管理：可针对某个直播组设定固定配置，方便高频客户使用时直接按固定配置支付。

3）带宽控制：这部分主要根据某时间段内直播方提交的订单、系统当前占用带宽、系统设定的带宽上限，计算出当前订单到来是否需要自动弹性扩容，以及提前预计做人工扩容。

4）直播盒监控：这部分模块提供了远程对直播盒重启、版本升级、监测等操作，实现设备远程维护，降低成本。

图9 为本系统的操作使用流程图，直播方通过扫二维码进入操控界面，相关流程描述如下：

1）该流程的主线为直播启动后与云平台之间的交互；按下“启动”直播按钮后，云平台会检查直播方当前是否存在已购买资源的订单，没有则提示用户“去购买”或“免费试用5分钟”。

2）进入购买资源界面时，优先使用帐户余额，不足提示充值支付。

3）直播时检查到有直播订单，则启动直播，并在根据订单指定的并发数限制观众人数，在结束时间到来时停止直播。

4）直播结束后，通知云平台释放资源。

5）在直播前还可在线测速，检查直播与云平台4G网络或有线连接网络的带宽是否足够支持直播，并给出提示。

6）直播过程中，根据在线人数变化还可及时购买配置、新增扩容。

7）直播方随时可以管理员身份登录进行帐户充值、视频管理(设置视频标题和描述)，观看历史视频、导播台切换、对直播和历史视频的观看费用等操作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

一、申请发明专利或者实用新型专利应当提交说明书，一式一份。

二、说明书应当打字或者印刷，字迹应当整齐清晰，呈黑色，符合制版要求，不得涂改，字高在3.5毫米至4.5毫米之间，行距在2.5毫米至3.5毫米之间。说明书首页用此页，续页可使用同样大小和质量相当的白纸。纸张应当纵向使用，只限使用正面，四周应当留有页边距：左侧和顶部各25毫米，右侧和底部各15毫米。

三、说明书第一页第一行应当写明发明创造名称，该名称应当与请求书中的名称一致，并左右居中。发明创造名称与说明书正文之间应当空一行。说明书格式上应当包括下列五个部分，并且在每一部分前面写明标题：

技术领域

背景技术

发明内容

附图说明

具体实施方式

说明书无附图的，说明书文字部分不包括附图说明及其相应的标题。说明书文字部分可以有化学式、数学式或者表格，但不得有插图。

四、涉及核苷酸或氨基酸的申请，应当将该序列表作为说明书的一个单独部分，并单独编写页码。申请人应当在申请的同时提交与该序列表相一致的光盘或软盘，该光盘或软盘应符合国家知识产权局的有关规定。

五、说明书应当在每页下框线居中位置顺序编写页码。

Claims (5)

1.一种自助式互动视频直播系统，其特征在于直播方通过智能手机软件引导，自助操做智能直播盒，向云服务器预订直播所需资源，控制视频采集设备发起或停止直播，快速分享到社交网络并和观众互动聊天。

2.所述智能手机软件以HTML5或App界面形式引导直播方发起操作，将指令经云服务器下发到智能直播盒软件系统进行处理，以实现直播资源预订、直播启动、直播停止。

3.所述云端包括一系列Web服务器、即时通讯服务器、流媒体服务器和数据库组成的集群通信系统；根据权利要求1所述的智能手机软件，其特征在于，直播方无须安装App通过手机HTML5网页界面引导，控制智能直播盒和云服务器，实现直播资源预订、发起直播、停止直播。

4.根据权利要求1所述的智能直播盒，其特征在于，它是一个软、硬件结合的智能系统，内置支持WiFi、LAN和4G路由模块的微型Linux系统，能同时提取各种音视频采集设备（支持HDMI接口的摄像机、照相机、摄像头和手机）输出的未编码或已编码的视频流，并按指定分辨率对应的码率上传到云端流媒体服务器；该直播盒功能包括但不限于音视频编码、接入流控、本地存储、实时传输、指令处理、状态上报、自检升级等功能。

5.根据权利要求1所述的云服务器，其特征在于，它能支持对远端智能直播盒的状态检测、软件升级、多路视频流的软导播台切换、订单和计费管理等功能，并支持与主流社交网络微信、微博的公开接口对接，实现快速直播链接分发。