CN108206833B - 音视频数据传输方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种音视频数据传输方法及其系统，方法包括：客户端上的WebRTC模块采集得到RTP音/视频数据；转换所述RTP音/视频数据为RTMP音/视频数据后发送至服务器；获取服务器对所述RTMP音/视频数据处理后得到的RTMP数据流；转换所述RTMP数据流为RTP数据流后发送至WebRTC模块。本发明能够实现在不对原有视频服务器进行任何改动的情况下，实现客户端音效的显著提升，优化用户体验。

Description

音视频数据传输方法及其系统
技术领域
本发明涉及音视频处理领域，具体说的是一种音视频数据传输方法及其系统。
背景技术
现有的某些视频会议技术在实际运用过程中，运行视频会议应用程序的客户端在对讲过程中扬声器会出现回声、啸叫等问题，外放效果不佳，必须带上耳机接听，用户体验极差。如现有的天河互动应用程序等。
本发明针对出现上述问题的一种特定的视频会议方案进行改进。该方案基于采用RTMP协议(实时消息传输协议)进行视频传输的服务器实现，而本发明则在不对服务器系统进行扩展和不增加成本、复杂度的情况下，通过在原有的服务器上进行数据传输方案的改进，以实现同时支持视频直播和视频双向通话功能，且保证这两项功能的实现过程具有良好的体验。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种音视频数据传输方法及其系统，对于采用RTMP协议进行视频直播和视频双向通话的系统，能够基于原有的服务器，实现音效播放品质的显著提升。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种音视频数据传输方法，包括：
客户端上的WebRTC模块采集得到RTP音/视频数据；
转换所述RTP音/视频数据为RTMP音/视频数据后发送至服务器；
获取服务器对所述RTMP音/视频数据处理后得到的RTMP数据流；
转换所述RTMP数据流为RTP数据流后发送至WebRTC模块。
本发明提供的另一个技术方案为：
一种音视频数据传输系统，包括依次连接的客户端、转换传输模块以及服务器；
所述客户端上装载有WebRTC模块，用于采集得到RTP音/视频数据；
所述转换传输模块，用于转换所述RTP音/视频数据为RTMP音/视频数据后发送至服务器；以及从服务器获取RTMP数据流；以及转换所述RTMP数据流为RTP数据流后发送至WebRTC模块；
所述服务器，用于对所述RTMP音/视频数据处理后得到的RTMP数据流。
本发明的有益效果在于：本发明能够针对采用RTMP协议进行视频直播和视频双向通话的系统，直接基于现有的采用RTMP协议的视频服务器，不对其进行任何功能扩展，在不增加成本、复杂度的情况下。通过在客户端上引入WebRTC模块，利用WebRTC模块(支持网页浏览器进行实时语音对话或视频对话的技术)所具备的能够对所要展示的音视频信息进行包括回声消除、噪声抑制等处理的功能特征，实现在视频直播和视频双向通话过程中，能够具备良好的音视频效果，特别是显著提升音效品质。
附图说明
图1为本发明的一种音视频数据传输方法的流程示意图；
图2为本发明实施例一的系统结构组成及信息交互示意图；
图3为本发明实施例一的网关推流过程的步骤流程示意图；
图4为本发明实施例一的网关拉流过程的步骤流程示意图；
图5为本发明的实施例二的系统程序模块结构组成示意图；
图6为本发明的实施例一中客户端的WebRTC框架的结构组成示意图；
图7为本发明的实施例一的音视频数据交互示意图。
标号说明：
1、客户端；2、网关；3、服务器；
11、WebRTC模块；
21、节点构建模块；22、推流模块；23、拉流模块；
221、接收单元；222、第一转换单元；223、第二转换单元；
224、音频处理单元；225、视频处理单元；
231、拉取单元；232、解复用单元；233、音频复用单元；
234、视频复用单元。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：基于现有的服务器，通过客户端引入WebRTC模块，实现在视频直播和视频双向通话过程中，能够具备良好的音视频效果，特别是显著提升音效品质。
本发明涉及的技术术语解释:
Figure GDA0002938084040000031
Figure GDA0002938084040000041
请参照图1，本发明提供一种音视频数据传输方法，包括：
客户端上的WebRTC模块采集得到RTP音/视频数据；
转换所述RTP音/视频数据为RTMP音/视频数据后发送至服务器；
获取服务器对所述RTMP音/视频数据处理后得到的RTMP数据流；
转换所述RTMP数据流为RTP数据流后发送至WebRTC模块。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：1、由于客户端采用rtmp协议与视频服务器交互，因此原有的视频服务器系统不需扩展。本发明能够在无需增加服务器成本、复杂度的情况下，无论是视频直播或是视频双向通话场景都能获得很好的音视频效果。2、引入开源WebRTC框架，利用WebRTC框架解决回声、啸叫等问题。实现在客户端双向视频通话时，无需带上耳机可直接外放，且外放无回声、啸叫等问题，达到较好的用户体验。
进一步的，通过网关以推流的方式执行所述转换所述RTP音/视频数据为RTMP音/视频数据后发送至服务器。
进一步的，通过网关以拉流的方式执行所述获取服务器对所述RTMP音/视频数据处理后得到的RTMP数据流；以及转换所述RTMP数据流为RTP数据流后发送至WebRTC模块。
由上述描述可知，由于视频服务器采用的是RTMP协议，而WebRTC模块采用的是RTC协议，因此，通过网关模块以推流和拉流的方式能很好的实现RTC与RTMP的互转，保证客户端与服务器的正常通信。
进一步的，所述转换所述RTP音/视频数据为RTMP音/视频数据后发送至服务器，具体为：
网关接收WebRTC发送过来的RTP音/视频数据；
将所述RTP音/视频数据的时间戳转换为RTMP音/视频数据的时间戳；
依据RTMP协议将转换时间戳后的RTP音/视频数据转换为RTMP音/视频数据，并将其发送至服务器。
由上述描述可知，通过网关实现RTC与RTMP的互转，能够兼具较高的转换效率和良好的转换效果。
进一步的，还包括：
构建网关与所述WebRTC模块连接的ICE节点；
WebRTC模块将采集得到的所述RTP音/视频数据发送到ICE节点。
由上述描述可知，能够利用开源ice4j库灵活地构建网关与WebRTC交互的ice节点，实现二者基于分布式部署的ice节点网络进行数据传输。
进一步的，将WebRTC模块采集得到的RTP音频数据进行AAC编码后再发送至ICE节点。
由上述描述可知，由于视频服务器处理的音频编码需要AAC编码，因此，需要在WebRTC框架中增加对AAC音频编解码的支持。
进一步的，所述转换所述RTP音/视频数据为RTMP音/视频数据后发送至服务器，具体为：
网关通过ICE节点获取所述RTP音/视频数据；
若为RTP音频数据，则对其进行AAC解包；将解包后的RTP音频数据的时间戳转换为RTMP音频数据的时间戳；依据RTMP协议将转换时间戳后的RTP音频数据转换为RTMP音频数据，并将其发送至服务器；
若为RTP视频数据，则对其进行解包；将解包后的RTP视频数据的时间戳设置为与所述RTMP音频数据的时间戳一致；依据RTMP协议将设置好时间戳后的RTP视频数据转换为RTMP视频数据，并将其发送至服务器。
由上述描述可知，网关需要对获取到的音频数据或视频数据分别进行时间戳的转换，以及协议的转换，以保证服务器获取到的能够进行后续处理的RTMP数据与原始数据本质上的一致性。
进一步的，所述获取服务器对所述RTMP音/视频数据处理后得到的RTMP数据流；转换所述RTMP数据流为RTP数据流后发送至WebRTC模块，具体为：
网关通过FFmpeg模块从服务器拉取对所述RTMP音/视频数据处理后得到的RTMP数据流；
FFmpeg模块解复用所述RTMP数据流，获得原始RTMP数据流；
若所述原始RTMP数据流为原始AAC音频数据流，则对其添加ADTS音频头部信息，以及构建音频视频同步数据rtcpsr信息；然后再通过FFmpeg模块复用成RTP音频数据后发送至WebRTC模块；
若所述原始RTMP数据流为原始H264视频数据流，则构建音频视频同步数据rtcpsr信息；然后再通过FFmpeg模块复用成RTP视频数据后发送至WebRTC模块。
由上述描述可知，网关将以拉流的方式获取服务器的处理结果，并进行解复用处理后返回给客户端，以保证服务器处理结果的正常播放。
进一步的，还包括：
WebRTC模块对接收到的RTP数据流进行噪声抑制和回声消除处理后，通过客户端播放。
由上述可知，能够直接利用WebRTC模块的功能特性进行数据流音效播放品质的改良，以实现在视频直播或视频双向通话场景中都能获取良好的音视频效果。
本发明提供的另一个技术方案为：
一种音视频数据传输系统，包括依次连接的客户端、转换传输模块以及服务器；
所述客户端上装载有WebRTC模块，用于采集得到RTP音/视频数据；
所述转换传输模块，用于转换所述RTP音/视频数据为RTMP音/视频数据后发送至服务器；以及从服务器获取RTMP数据流；以及转换所述RTMP数据流为RTP数据流后发送至WebRTC模块；
所述服务器，用于对所述RTMP音/视频数据处理后得到的RTMP数据流。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：能够基于原有的服务器，在不对其进行任何功能扩展的情况下，通过客户端上装载的WebRTC模块实现视频直播和视频双向通话过程中音效播放品质的显著提升。
实施例一
请参照图2至图6，本实施例提供一种音视频数据传输方法，适用于采用RTMP协议的视频服务器与客户端之间进行音视频数据传输的系统，能够在不对视频服务器做任何功能扩展，不增加任何成本、复杂度的前提下，很好的解决现有基于上述系统进行视频直播和视频双向通话过程中音效不佳(外放出现回声、啸叫等问题)的问题。
具体的，本实施例通过引入开源WebRTC框架至客户端，利用WebRTC框架的音效处理特性实现音效的提升，解决双向视频通话和视频直播过程中外放出现回声、啸叫等问题。而由于现有的视频服务器是采用RTMP协议，开源WebRTC框架采用的是RTC协议。因此，为了保证视频直播和视频双向通话功能的实现，本实施例的方法还需要有传输数据的转换处理过程(至少包括协议的转换，时间戳的转换)。同时，由于视频服务器对音频编码需要AAC编码，因此，还要同时在WebRTC框架中增加对音频进行ACC编码的支持。本实施例中的WebRTC框架的结构组成示意图如图6所示。
下面，将对本实施例的方法展开详细说明。
本实施例的方法基于包括客户端、视频服务器以及一转换传输模块的系统实现。通过转换传输模块实现数据传输，以及RTP与RTMP的互转，以及音视频同步算法添加RTP/RTMP时间戳。在此，优选所述转换传输模块为网关，包含推流和拉流步骤，能够实现转换效率以及转换质量的保证。请参阅图2，为本实施例以客户端为手机端，视频服务器为流处理服务器，转换传输模块为网关为例的系统结构组成及信息交互示意图。
请同时参阅图3及图4，本实施例的方法步骤包括：
S1：构建网关与客户端上的WebRTC模块连接的ICE节点；
具体利用开源ice4j库构建与WebRTC交互的ice节点，能够灵活、便捷地搭建分布式部署的ice节点网络作为网关与WebRTC模块的信息传输桥梁。
S2：客户端上的WebRTC模块采集得到RTP音/视频数据，并将其封装成RTP数据包后发送至ICE节点；
具体的，通过客户端上的WebRTC模块采集获取本地的摄像头和麦克风的音/视频数据，该音/视频数据的传输协议为RTP。
具体的，所述封装过程，包括将采集得到的音频数据进行AAC编码；将采集得到的视频数据进行H264编码；将经过编码的音频数据或视频数据封装成RTP数据包。其中，WebRTC模块原先就支持H264编码，而AAC编码为本实施例新增。
S3：网关以推流的方式转换所述RTP音/视频数据为RTMP音/视频数据；
具体的，请参阅图3，该步骤可以包括以下子步骤：
S31：网关通过ICE节点获取RTP数据包；
具体的，网关的ICE节点接收WebRTC模块发送过来的RTP数据包(Ice节点接收WebRTC采集的音视频数据)，网关的ICE节点通过RTCP协议请求关键帧，保证每隔4-8秒，优选为5秒请求一次关键帧，以获取所述RTP音/视频数据。
S32：解析接收到的RTP数据包，判断接获取到的是音频数据还是视频数据；
若是音频数据，则执行S33，依次进行解析AAC的RTP音频数据包，添加RTMP时间戳，以及协议转换后发送至服务器；
若是视频数据，则执行S34，依次进行解析H264的RTP视频数据包，转换时间戳与音频的时间戳保持一致，以及转换协议后发送至服务器；
其中，转换时间戳采用的是时间戳转换算法实现。由于RTP数据包的时间戳代表的是采样数量，而RTMP数据包的时间戳代表的是NTP时间(网络时间协议)，因此，需要通过时间戳转换来保证数据进行协议转换后时间的同步，以及音频数据与视频数据的事件同步。例如rtp每个包的采样步进为1024，采样率为48000，需要将其转换为rtmp的时间戳步进为(1024/48)毫秒。
可选的，通过srs-librtmp模块构建AAC(RTP音频数据)的RTMP数据，以及构建H264(RTP视频数据)的RTMP数据。
下面，参照图3对S33以及S34步骤展开进行说明：
S33：对音频数据进行AAC解包；对解包后的RTP音频数据，通过引入音视频同步算法添加RTMP时间戳，即将时间戳转换为RTMP音频数据的时间戳；然后再依据RTMP协议将经过时间戳转换的RTP音频数据转换为RTMP音频数据后发送至服务器；然后，返回至S2步骤，继续采集处理接收到的RTP数据包；
S34：对其进行H264解包；设置时间戳，使解包后的RTP视频数据的时间戳与上述RTMP音频数据的时间戳一致；然后依据RTMP协议将设置好时间戳后的RTP视频数据转换为RTMP视频数据后发送至服务器。然后，返回至S2步骤，继续采集处理接收到的RTP数据包；
S4：服务器接收到RTMP视频数据和/或RTMP音频数据后，进行相关处理，得到RTMP协议的数据流。
S5：网关以拉流的方式执行所述获取服务器对所述RTMP音/视频数据处理后得到的RTMP数据流；以及转换所述RTMP数据流为RTP数据流后发送至WebRTC模块。
具体的，请参阅图4，该步骤可以包括以下子步骤：
S51：网关利用开源FFmpeg模块从视频服务器上拉取所述RTMP数据流；
S52：网关利用FFmpeg模块解复用所述RTMP数据流，获得原始RTMP数据流。
原始的RTMP数据流是纯净的ES流数据，而对于经过编码处理后的数据流，由于没有头部信息供后续解码使用，是不能成功播放的，因此还需要对其作进行处理再发送给客户端。具体处理包括：
若获得的原始RTMP数据流为原始AAC音频数据流，则对其添加ADTS音频头部信息，然后构建音频视频同步数据rtcpsr信息(采用FFmpeg模块在复用成RTP数据流时周期性的生成rtcpsr信息)；最后再采用FFmpeg模块复用成RTP音频数据后发送至WebRTC模块；
若获得的原始RTMP数据流为原始H264视频数据流，则构建音频视频同步数据rtcpsr信息(采用FFmpeg模块在复用成RTP数据流时周期性的生成rtcpsr信息)；然后再通过FFmpeg模块复用成RTP视频数据后发送至WebRTC模块。
S6：客户端上的WebRTC模块对接收到的RTP数据流进行包括噪声抑制和回声消除等处理，消除数据流中的回声、啸叫等候，通过客户端播放显示。然后，返回步骤S51，继续获取后续的RTMP数据流。
实施例二
请参照图5，本实施例对应实施例一，提供一种音视频数据传输系统，包括依次连接的客户端1、转换传输模块以及服务器3；
其中，所述客户端1上装载有WebRTC模块11，用于采集得到RTP音/视频数据，并将其发送至ICE节点；以及对接收到的RTP数据流进行噪声抑制和回声消除处理后，通过客户端播放。
其中，所述转换传输模块，优选为网关2，用于转换所述RTP音/视频数据为RTMP音/视频数据后发送至服务器；以及从服务器获取RTMP数据流；以及转换所述RTMP数据流为RTP数据流后发送至WebRTC模块；
其中，所述服务器3，用于对所述RTMP音/视频数据处理后得到的RTMP数据流。
具体的，上述的WebRTC模块11，具体用于将采集得到的所述RTP音/视频数据发送到ICE节点，若采集得到的是RTP音频数据，则将其进行AAC编码后再发送至ICE节点；
上述的网关2包括以下模块：
节点构建模块21，用于构建网关与所述WebRTC模块连接的ICE节点；
推流模块22：用于转换所述RTP音/视频数据为RTMP音/视频数据后发送至服务器；推流模块22具体可以包括：
接收单元221，用于网关接收WebRTC发送过来的RTP音/视频数据；
第一转换单元222，用于将所述RTP音/视频数据的时间戳转换为RTMP音/视频数据的时间戳；
第二转换单元223，用于依据RTMP协议将转换时间戳后的RTP音/视频数据转换为RTMP音/视频数据，并将其发送至服务器。
在另一具体实施方式中，所述推流模块22具体可以包括：
接收单元221，用于网关通过ICE节点获取所述RTP音/视频数据；
音频处理单元224，用于若为RTP音频数据，则对其进行AAC解码；将解码后的RTP音频数据的时间戳转换为RTMP音频数据的时间戳；依据RTMP协议将转换时间戳后的RTP音频数据转换为RTMP音频数据，并将其发送至服务器；
视频处理单元225，用于若为RTP视频数据，则对其进行解码；将解码后的RTP视频数据的时间戳设置为与所述RTMP音频数据的时间戳一致；依据RTMP协议将设置好时间戳后的RTP视频数据转换为RTMP视频数据，并将其发送至服务器。
网关2还包括：拉流模块23：用于执行所述获取服务器对所述RTMP音/视频数据处理后得到的RTMP数据流；以及转换所述RTMP数据流为RTP数据流后发送至WebRTC模块；拉流模块23具体可以包括：
拉取单元231，用于网关通过FFmpeg模块从服务器拉取对所述RTMP音/视频数据处理后得到的RTMP数据流；
解复用单元232，用于FFmpeg模块解复用所述RTMP数据流，获得原始RTMP数据流；
音频复用单元233，用于若所述原始RTMP数据流为原始AAC音频数据流，则对其添加ADTS音频头部信息，以及构建音频视频同步数据rtcpsr信息；然后再通过FFmpeg模块复用成RTP音频数据后发送至WebRTC模块；
视频复用单元234，用于若所述原始RTMP数据流为原始H264视频数据流，则构建音频视频同步数据rtcpsr信息；然后再通过FFmpeg模块复用成RTP视频数据后发送至WebRTC模块。
综上所述，本发明提供的一种音视频数据传输方法及其系统，能够实现在不对原有视频服务器进行任何改动的情况下，实现客户端音效的显著提升，优化用户体验。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种音视频数据传输方法，其特征在于，包括：
客户端上的WebRTC模块采集得到RTP音/视频数据；
转换所述RTP音/视频数据为RTMP音/视频数据后发送至服务器；
获取服务器对所述RTMP音/视频数据处理后得到的RTMP数据流；
转换所述RTMP数据流为RTP数据流后发送至WebRTC模块；
所述服务器为采用RTMP协议的视频服务器。
2.如权利要求1所述的音视频数据传输方法，其特征在于，通过网关以推流的方式执行所述转换所述RTP音/视频数据为RTMP音/视频数据后发送至服务器。
3.如权利要求2所述的音视频数据传输方法，其特征在于，所述转换所述RTP音/视频数据为RTMP音/视频数据后发送至服务器，具体为：
网关接收WebRTC模块发送过来的RTP音/视频数据；
将所述RTP音/视频数据的时间戳转换为RTMP音/视频数据的时间戳；
依据RTMP协议将转换时间戳后的RTP音/视频数据转换为RTMP音/视频数据，并将其发送至服务器。
4.如权利要求2所述的音视频数据传输方法，其特征在于，还包括：
构建网关与所述WebRTC模块连接的ICE节点；
WebRTC模块将采集得到的所述RTP音/视频数据发送到ICE节点。
5.如权利要求4所述的音视频数据传输方法，其特征在于，将WebRTC模块采集得到的RTP音频数据进行AAC编码后再发送至ICE节点。
6.如权利要求5所述的音视频数据传输方法，其特征在于，所述转换所述RTP音/视频数据为RTMP音/视频数据后发送至服务器，具体为：
网关通过ICE节点获取所述RTP音/视频数据；
若为RTP音频数据，则对其进行AAC解包；将解包后的RTP音频数据的时间戳转换为RTMP音频数据的时间戳；依据RTMP协议将转换时间戳后的RTP音频数据转换为RTMP音频数据，并将其发送至服务器；
若为RTP视频数据，则对其进行解包；将解包后的RTP视频数据的时间戳设置为与所述RTMP音频数据的时间戳一致；依据RTMP协议将设置好时间戳后的RTP视频数据转换为RTMP视频数据，并将其发送至服务器。
7.如权利要求2所述的音视频数据传输方法，其特征在于，通过网关以拉流的方式执行所述获取服务器对所述RTMP音/视频数据处理后得到的RTMP数据流；以及转换所述RTMP数据流为RTP数据流后发送至WebRTC模块。
8.如权利要求7所述的音视频数据传输方法，其特征在于，所述获取服务器对所述RTMP音/视频数据处理后得到的RTMP数据流；转换所述RTMP数据流为RTP数据流后发送至WebRTC模块，具体为：
网关通过FFmpeg模块从服务器拉取对所述RTMP音/视频数据处理后得到的RTMP数据流；
FFmpeg模块解复用所述RTMP数据流，获得原始RTMP数据流；
若所述原始RTMP数据流为原始AAC音频数据流，则对其添加ADTS音频头部信息，以及构建音频视频同步数据rtcpsr信息；然后再通过FFmpeg模块复用成RTP音频数据后发送至WebRTC模块；
若所述原始RTMP数据流为原始H264视频数据流，则构建音频视频同步数据rtcpsr信息；然后再通过FFmpeg模块复用成RTP视频数据后发送至WebRTC模块。
9.如权利要求1所述的音视频数据传输方法，其特征在于，还包括：
WebRTC模块对接收到的RTP数据流进行噪声抑制和回声消除处理后，通过客户端播放。
10.一种音视频数据传输系统，其特征在于，包括依次连接的客户端、转换传输模块以及服务器；
所述客户端上装载有WebRTC模块，用于采集得到RTP音/视频数据；
所述转换传输模块，用于转换所述RTP音/视频数据为RTMP音/视频数据后发送至服务器；以及从服务器获取RTMP数据流；以及转换所述RTMP数据流为RTP数据流后发送至WebRTC模块；
所述服务器，用于对所述RTMP音/视频数据处理后得到RTMP数据流；
所述服务器为采用RTMP协议的视频服务器。
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