CN108366044B - 一种VoIP远程音视频共享方法 - Google Patents

一种VoIP远程音视频共享方法 Download PDF

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Abstract

本发明主要披露了一种VoIP远程音视频共享方法，主要包括以下步骤：步骤a：Source端和Sink端建立WiFi P2P连接后进行RTSP协议；步骤b：Source端把码流发送到Sink端；步骤c：Sink端接收到码流后，对码流进行分离出独立的音视频数据流，送给解码器进行解码，把音频数据一份送给本地音频播放设备，一份交给编码器，根据信令协商的编码格式进行编码，发送给远端。通过本发明方法VoIP会议终端在接收到此共享的音视频数据后，一方面完成本地的内容展现，同时把内容呈现给远程VoIP终端,可以便利高效的实现移动终端内容的远程共享。

Description

一种VoIP远程音视频共享方法
技术领域
本发明属于网络通讯技术，尤其涉及无线网络的音视频管理技术。
背景技术
在VoIP会议系统中，共享文件等媒体信息，是一种非常常用的使用场景，通常使用电脑并通过缆线的方式(HDMI/VGA等)接入到VoIP会议终端，会议终端采集到对应的音视频信号后进而传递给远程终端，从而实现音视频内容的远程共享。随着移动终端（phone/tablet等）使用的日趋普遍，以及laptop早已支持WiFi方式的网络通讯，且另一方面视频的压缩技术（HEVC/AVC等）也已经普遍的硬件化加速处理，因此各移动终端采用网络的方式和VoIP会议终端建立内容互通，并进而完成各移动终端桌面或应用等共享给VoIP会议终端（包含音视频等），这个过程中音视频可采用一定的压缩方式以解决内容数据量过于庞大的问题。
现有技术中，WiFi Display的常规用法都是移动设备把自己的屏幕或者手机上播放的节目投射到电视机或者大屏幕上，但通过音视频共享技术我们可以把移动设备上的内容作为一种新的节目源，与VoIP技术紧密结合建立呼叫流程，使通话中的开启音视频共享的一方能够把当前资源传递所有其他通话参与方，从而打破了地域限制，使人们的生产和生活联系更加密切。
发明内容
本发明的目的在于提供一种VoIP远程音视频共享方法，从而可以使laptop/phone/tablet更加便捷的实现内容的远程共享。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种VoIP远程音视频共享方法，主要包括以下步骤：步骤a：Source端和Sink端建立WiFi P2P连接后进行RTSP协议；步骤b：Source端把码流发送到Sink端；步骤c：Sink端接收到码流后，对码流进行分离出独立的音视频数据流，送给解码器进行解码，把音频数据一份送给本地音频播放设备，一份交给编码器，根据信令协商的编码格式进行编码，发送给远端。
优选的，在步骤c中，Sink端接收到码流后，通过时间戳来模拟包的序号，然后进行排序和抖动管理。
优选的，从码流TS包中分离出来每一帧音频数据 F1, F2, F3, F5, … Fn，把每一帧数据都放进一个数据队列得到相应的时间戳T1, T2, T3, T5,… Tn，根据收到的前后两帧数据的时间戳做差，如果小于编码时,当(Tn - Tn-1)/(90000/100 )为1的时候帧是连续的，不为1，即说明包序号发生了跳变，通过帧到达的时间和帧数据的大小，以及丢包的情况作为参数，可以估算出算网络传输速率和网络排队延迟，进而确定缓冲区延迟,计算出的缓冲区延迟代表着需要经过多少时间可以从这个队列取一帧数据来处理，从而达到对接收到的网络数据的平滑处理。
优选的，码流TS包把分离出来的音视频帧数据根据时间戳按照帧进行一份备份，原始音视频数据根据时间戳进行同步后，分别给到声音播放设备和图像显示设备。
优选的，备份的音视频帧数据则经过编码，并根据RFC3550的打包规则发送给远端。
优选的，Sink端和远端可以在通话过程中通过SIP/BFCP建立音视频共享。
优选的，Sink端和远端在视频通话中可以通过RTSP协议进行交互，用来完成对音视频控制，用来模拟Hold/Unhold操作。
优选的，Sink端可以发送Pause/Resume消息通知，用于对Source端码流的发送进行控制。
优选的，Source端进行码流传输模式的切换，当Sink端发现网络环境变差的情况下，可以通过发送切换UDP传输模式为TCP的传输模式的消息通知Source端。
优选的，Source端分辨率切换，通知Sink端，以便Sink端做出在解码和渲染过程中做相应的处理。
通过本发明的音视频共享方法，会议终端采用网络的方式从各移动终端中共享其音视频内容并把此内容共享给远程终端，便利高效的实现移动终端内容的远程共享。
附图说明
图1为本发明具体实施例中Source端和Sink端的WiFi P2P连接示意图；
图2为本发明具体实施例中VoIP远程音视频共享架构图；
图3为本发明具体实施例中Source端和Sink端的通讯流程；
图4为本发明具体实施例中音视频码流处理示意图。
具体实施方式
本发明的基本原理为: 该方法使用WiFi P2P技术，通过WiFi P2P协议发现设备和设置设备，在移动终端（phone/tablet等）上形成可以搜索到的WiFi站点列表，移动终端用户可以选择指定的WiFi设备，然后进行连接。WiFi设备列表即我们的VoIP话机列表。连接的过程是一个协商的过程，通过协商可以获取到媒体资源接收端(以下简称为Sink端)的IP地址和端口，使得两个WiFi端点在传输层(TCP/IP层)能够满足正常通信，为音视频进一步共享提供基本的保证。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面以VoIP软电话应用进行举例说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明具体实施例中Source端和Sink端的WiFi P2P连接示意图；图2为本发明具体实施例中VoIP远程音视频共享架构图。结合图1和图2可知，在WiFi P2P建立连接成功后，两个端点即可以进行RTSP协议进行协商、交互，然后建立会话，进行音视频码流传输。当Sink端接收到音视频码后通过VoIP技术，使通话中的开启音视频共享的一方能够把当前资源传递所有其他通话参与方。
图3为本发明具体实施例中Source端和Sink端的通讯流程。由该图可知， Source端和Sink端主要进行M1~M7的通讯交互。
M1: Source发送Option请求，用来查询Sink端所支持RTSP方法类型。
M2: Sink端接收到Option之后，返回所有支持的RTSP方法列表，并返回200 OK。
M3: Source发送GET_PARAMETER请求,用来查询Sink端所支持的能力,接收端收到消息后返回自己所支持的能力列表。M3的过程是Source端向Sink端对音频编码格式、视频编码格式以及数据传输端口的进行查询所支持的音频信息,如上表格中Sink端支持H264编码，1080P@60P,音频支持LPCM编码，双通道，采样率支持48Khz。
M4:根据自身所支持的能力和收到的Sink端的能力列表，协商一组最优的能力参数，然后发送SET_PARAMETER消息给Sink端，Sink端收到能力参数后设置相应的参数，最后发送200 OK给 Source端，至此，协商基本完成。M4的过程是Source端向M3返回的能力再根据自身的能力进一步向Sink进行确认并设置。
M5:Source端发送SETUP消息给Sink端用于触发Sink，用于告知Sink端开始准备媒体协商。M5的过程是Source通知Sink端准备好接受数据。
M6:Sink端发送SETUP请求消息，Source返回200 OK，Sink端通过获取到IP地址，端口号，传输方式等参数进行媒体传输通道的建立。该M6的过程是Sink端通知Source端自己传输数据的端口是1028，Souce后续把数据发送到这个端口；Source端又把自己端口5000告知Sink端，Sink端就绑定Source 端的5000端口，等待数据的到来。
M7:Sink端发送PLAY请求消息给Source端，此时Sink端在M6的过程中准备好码流的接收工作，Source接收到消息后返回200 OK给Sink端，Source端再收到200 OK 后，即可以开始发送码流。
经过M1~M4的4个步骤，Source和Sink协商双方协商到媒体参数、传输参数、和控制参数。
媒体共享的情形下是需要BFCP技术介入进行，正常通话一般是不需要BFCP技术的介入。
经过M5~M7三个步骤，Source端把码流发送Sink端，直到用户调用Teardown操作停止共享。
图4为本发明具体实施例中音视频码流处理示意图。当通过上面的七个步骤之后，用户把整个Source端的声音和视频投射到Sink端，Sink端接收了数据之后，需要对码流进行分离出独立的音视频数据流，送给相应的解码器进行解码，把音频数据一份送给本地音频播放设备，一份交给编码器，根据信令协商的编码格式进行编码，发送给远端，远端在收到音频数据后，根据信令协商的解码格式解码完成后，交给远端的播放设备进行播放进行数据互通。
此外，Sink端由于网络环境的问题，收取到的数据可能会出现抖动，丢包的问题，严重影响声音的效果，这里通过时间戳来模拟包的序号，然后进行排序和抖动管理，使收到的数据尽可能平滑的送到给音频解码器进行解码并播放，避免了接收数据过慢插入静音数据，接收数据过快，有效音频数据被丢弃的问题。
从码流TS包中分离出来每一帧音频数据 F1, F2, F3, F5, … Fn，把每一帧数据都放进一个数据队列 并得到相应的时间戳T1, T2, T3, T5,… Tn。
根据收到的前后两帧数据的时间戳做差，如果小于编码时,当(Tn - Tn-1)/(90000/100 )为1的时候帧是连续的，不为1，即说明包序号发生了跳变，比如T3, T5 之间发生了跳变，通过帧到达的时间和帧数据的大小，以及丢包的情况作为参数，可以估算出算网络传输速率和网络排队延迟，进而确定缓冲区延迟,计算出的缓冲区延迟代表着需要经过多少时间可以从这个队列取一帧数据来处理，从而达到对接收到的网络数据的平滑处理。
当收到媒体的数据流，必须要把TS分离出来才能得到真正音视频帧数据，这里在获取音视频数据之后，音频需要播放，同时需要编码发送给远端，视频需要预览，同时也需要编码发送给远端，这时候，需要把分离出来的音视频帧数据根据时间戳按照帧进行一份备份，原始音视频数据根据时间戳进行同步后，分别给到声音播放设备和图像显示设备。备份的音视频帧数据则经过编码，并根据RFC3550的打包规则发送给远端。
本发明具体实施例可以支持场景相对复杂的实现，也可以支持简化版本的“单流方式”。
例如：在WIFI P2P的Source端已经和VoIP话机已经成功的建立连接，单流方式的流程说明。
(1)用户A开启共享
(2)用户B 接收共享
(3)A作为Sink端发送请求给Source，请求码流
(4)创建流（单向A->B）。
作为在通话过程中的一种资源共享形式，此过程可以以“双流方式”进行工作，其中流1是建立视频通话建立的时候创建的音频和视频媒体流，流2是发起方VoIP用户A发送共享请求，接收方VoIP用户B同意后，建立的音频和视频共享的媒体流，其中流2是单向媒体流。以下是双流建立的基本过程：
前提是WIFI P2P的Source已经和VoIP话机已经成功的建立连接。流程说明：
(1)用户A发起一路会话
(2)用户B接收会话
(3)通过SIP/SDP信令建立通话，创建流1(双向A1<->B1)
(4)用户A开启共享
(5)用户B接收共享，A作为Sink端发送请求给Source，请求码流
(6)通过SIP/BFCP建立共享，创建流2(单向A2->B2)。
双流建立起来后，用户A可以看到本地画面，用户B的画面，以及共享视频的画面；用户B可以预览用户A本地采集音频，用户A共享音频；A本地采集视频、用户A的共享视频，大大的增加了会议的用户体验。
在视频通话中仍然可以通过RTSP协议进行交互，用来完成对音视频控制，用来模拟Hold/Unhold操作，视频打开/关闭等操作，使用户能够像使用HDMI/VGA等共享资源的体验一样，这里也是注意了用户操作的一致性的维护，可以在进行通话的同时，会议中的主持人或其中一个与会方都可以发起资源共享，增强体验。
为了增强用户的体验提供如下操作，请求I帧率，当发现视频数据有丢失的时候，当会话刚建立起来，Sink端在没有收到I帧，或者有丢包的情况下都可以发起请求，Souce端编码器会进行响应，生成一个I帧。当在网络环境较差的情况下，能够增强画质，增加画面播放的流畅度。
Sink端可以发送Pause/Resume消息通知，用于对Source端码流的发送进行控制,主要是VoIP话机作为Sink端的时候经常会出现保持通话、恢复通话的操作，这样可以添加Pause/Resume的消息通知，Source就可以根据Sink端的情况是否进行码流的发送，减少网络带宽和流量。
Source端分辨率切换，通知Sink端，以便Sink端做出在解码和渲染过程中做相应的处理。
Source端进行码流传输模式的切换，当Sink发现网络环境变差的情况下，可以通过发送切换UDP传输模式为TCP的传输模式的消息通知Source端，这样Source端就会发送TCP的数据流。使用TCP可以解决传输过程中的网络丢包，但传输的实时性比UDP差。
Sink端做音视频同步用于防止出现音视频播放不同步的问题。
本发明在具体实现时不一定限定在移动终端上，原则上只要支持Miracast功能的且具备Source端功能的设备都可以共享自己的音视频，现在android版本大于4.2设备上都已经支持了这个功能。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1. 一种 VoIP 远程音视频共享方法，其特征在于，所述音视频共享方法包括以下步骤：
步骤 a：本地设备用户 A 发起音视频会话，远端设备用户 B 接收所述音视频会话，所述本地设备用户 A 和所述远端设备用户 B 通过 SIP/SDP 信令建立音视频通话，在所述音视频通话建立后，所述本地设备用户 A 作为 Sink 端发送请求给 Source 端，所述Source 端和所述本地设备用户 A 之间建立 WiFi P2P 连接后进行 RTSP 协议，其中，所述 Source 端为媒体资源共享发送端，所述 Sink 端为媒体资源共享接收端；
步骤 b：所述 Source 端基于音频编码格式、视频编码格式以及数据传输端口查询所述本地设备用户 A 支持的音视频信息，所述 Source 端把音视频码流发送到所述本地设备用户 A，其中，所述本地设备用户 A 通过发送暂停 Pause/恢复 Resume 消息通知，对所述 Source 端发送的所述音视频码流进行控制；
步骤 c：所述本地设备用户 A 接收到所述音视频码流后，对所述音视频码流进行分离出独立的音频数据流和视频数据流，其中所述音频数据流传输至本地音频播放设备进行播放，所述视频数据流传输至本地视频显示，同时所述音频数据流和所述视频数据流都发给编码器，所述编码器根据信令协商的编码格式分别进行音频编码和视频编码，最后将所述编码后的音频数据流和所述编码后的视频数据流发送给远端设备用户B。
2. 根据权利要求 1 所述的 VoIP 远程音视频共享方法，其特征在于，在所述步骤 c中，所述本地设备用户 A 接收到所述音视频码流后，通过时间戳来模拟包的序号，然后进行排序和抖动管理。
3. 根据权利要求 2 所述的 VoIP 远程音视频共享方法，其特征在于，从所述音视频码流的 TS包中分离出来每一帧音频数据 F1 , F2 , F3 , … Fn，把每一帧数据都放进一个数据队列得到相应的时间戳 T1 , T2 , T3 , … Tn，根据收到的前后两帧数据的时间戳做差，如果小于编码时，当 (Tn - Tn-1)/(90000/100 )为 1 的时候帧是连续的，不为1，即说明包序号发生了跳
变，通过帧到达的时间和帧数据的大小，以及丢包的情况作为参数，估算出算网络传输速率
和网络排队延迟，进而确定缓冲区延迟，计算出的缓冲区延迟代表着需要经过多少时间从这
个队列取一帧数据来处理，从而达到对接收到的网络数据的平滑处理。
4. 根据权利要求 3 所述的 VoIP 远程音视频共享方法，其特征在于，所述音视频码流的 TS
包把分离出来的所述音频数据流和所述视频数据流根据时间戳按照帧进行备份，以生成备份
的音频数据流和备份的视频数据流，并各自根据时间戳进行同步后，分别给到声音播放设备
和图像显示设备。
5. 根据权利要求 4 所述的 VoIP 远程音视频共享方法，其特征在于，所述备份的音视频帧数据经过编码，并根据 RFC3550 的打包规则发送给所述远端设备用户 B。
6. 根据权利要求 5 所述的 VoIP 远程音视频共享方法，其特征在于，所述本地设备用户 A
和所述远端设备用户 B 在通话过程中通过 SIP/BFCP 建立音视频共享。
7. 根据权利要求 6 所述的 VoIP 远程音视频共享方法，其特征在于，所述本地设备用户 A
和所述远端设备用户 B 在视频通话中通过 RTSP 协议进行交互，用来完成对音视频控制，用来模拟保持 Hold/取消保持 Unhold 操作。
8. 根据权利要求 7 所述的 VoIP 远程音视频共享方法，其特征在于，所述 Source端进行所述音视频码流传输模式的切换，当所述本地设备用户 A 发现网络环境变差的情况下，通过发送切换 UDP 传输模式为 TCP 的传输模式的消息通知所述 Source 端。
9. 根据权利要求 8 所述的 VoIP 远程音视频共享方法，其特征在于，所述 Source端进行分辨率切换，通知所述本地设备用户 A，以便所述本地设备用户 A 在解码和渲染过程中做处理。
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