CN109348292B - 一种基于切片文件字节阈值的视频切片方法 - Google Patents

一种基于切片文件字节阈值的视频切片方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于切片文件字节阈值的视频切片方法，包括如下步骤：将从分布式存储系统中把待处理的网络视频服务平台的视频文件下载到本地；抽取源视频的所有关键帧信息；根据源视频的关键帧信息基于字节阈值计算切片文件的数量以及每个切片文件在源视频文件中的起止位置；基于计算得到的全部切片位置信息，在指定的起止位置对源视频文件进行切割，然后分别另存为二进制文件；通过服务器端将源视频的元数据以JSON格式另存为文本文件并上传到分布式存储系统；通过视频播放器根据文本文件的内容实现切片数据的加载与播放。本发明兼顾了视频加密的安全性与性能，把视频文件切分成若干个小文件，大大降低了服务器端的压力与负载。

Description

一种基于切片文件字节阈值的视频切片方法
技术领域
本发明涉及视频处理和数据加密技术领域，更具体地涉及一种基于切片文件字节阈值的视频切片方法，对视频文件按关键帧进行切片，并对切片后的若干数据文件进行加密。
背景技术
随着网络宽带的不断提速、互联网尤其移动互联网的飞速发展、以及智能手机等终端设备性能的不断提升，网络视频逐渐成为了互联网的重要信息载体，通过网络视频进行信息传播变得越来越普遍。相应地，网络视频服务平台应运而生，这些平台主要为有视频发布需求的机构或个人提供视频上传、存储、分发、播放等功能，降低视频应用的技术门槛，使得基于网络视频的业务和应用能快速上线。
对于网络视频服务平台而言，视频防盗和视频内容的版权保护是非常重要的核心功能。用户把视频上传到视频服务平台，平台将对视频进行编码处理，然后把处理好的视频通过CDN进行分发，使得视频能通过互联网进行传播和播放，如图1所示。在这个过程中，如何防止别有用心的人非法盗取视频或者播放未经授权的视频，保护视频上传者的合法权益，显得尤其重要和极具挑战。
目前，很多视频服务平台在视频安全保护方面所采取的方案主要有视频链接防盗链、视频播放防录屏、视频内容简单加密、使用第三方厂商的DRM系统等。
视频链接防盗链主要是对视频的链接地址增加访问认证机制，比如对访问来源进行合法性校验，一般对请求的HTTP头或请求参数进行校验，如果通过校验则允许访问，如果校验不通过，则服务器会认为请求不合法，拒绝访问。防盗链主要用于防止非法下载，而HTTP头和请求参数都是可以伪造的，因此这种资源保护方案的安全性相对较差，一般需要配合其他加密方案来实施对资源的保护。
视频播放防录屏主要是应用一些技术手段来阻止或干扰视频观看者通过屏幕来非法录取视频内容，通常有两种实现方法：一是视频播放器在播放视频过程中检测是否有浏览器插件对播放器区域的内容进行录制，如果有则播放器自动停止播放；二是视频播放器在播放视频的过程中，随机在播放器区域显示动态文字或版权提示信息，起到干扰屏幕录制的效果。防录屏也不能很好地保护视频内容的版权，通过代理、篡改等技术手段，视频偷盗者也有可能盗取视频内容。
视频内容简单加密是使用加密算法对视频内容进行加密处理，播放器在播放前需要先对视频流数据进行解密，这是真正意义上的视频加密方案，但由于网络视频需要支持流式播放，即播放器一边下载视频流一边播放，而且由于客户端CPU、内存等资源受限，对视频播放体验有要求，一般不适宜采用复杂、耗时的加密算法，通常使用异或计算来对数据进行加密和解密，安全性较低。通过对视频封装格式的分析，同时借助一些数据分析工具，很容易就能破解视频内容。因此，这种简单的加密方案不具备较高的安全性，不能有效保护视频内容的版权。
使用第三方厂商的DRM系统是视频内容版权保护的主流解决方案，DRM保护技术直接面对内容本身，通过定义整个业务流程中各参与者对内容的处置许可，使用各种加密和认证机制来保障内容制作者、编辑者、发行者、网络运营商等参与者的权益。DRM解决方案通常存在以下问题或限制：
局部的加密一旦被破解，整个DRM体系将形同虚设，无法再实施有效的安全保护；并发在线观看人数受限于License Server的服务能力，在大量用户同时向License Server申请授权认证的情况下，DRM系统经常会阻塞、挂机，影响用户的观看和体系的正常运转；授权认证体验差，在网络状况不稳定的情况下，可能会导致下载的许可证损坏，无法播放视频。同时，用户在观看DRM保护的视频时需要安装DRM客户端，过程繁琐，用户体验较差；部署DRM系统有较高的技术门槛，并且需要投入大量的资金，因此不利于普及使用。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于切片文件字节阈值的视频切片方法，所谓的字节阈值是指每个切片文件的字节大小，比如字节阈值为4MB，则表示视频文件切片后每个切片文件的字节大小约为4MB，所有切片文件的字节大小相加即为整个源视频文件的文件大小。视频切片技术可以把动辄几百兆的视频文件分割成若干个几兆的切片小文件，切片小文件与源视频大文件相比更易于通过互联网传播与分发，可根据播放端的网速快慢自适应选择合适的码率进行播放，获得更优的视频播放体验，同时可以对切片小文件分别采用不同的算法和密钥进行加密，从而增加破解视频的难度，能更有效保护视频内容版权。
为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：
一种基于切片文件字节阈值的视频切片方法，包括如下步骤：
步骤S1：将从分布式存储系统中把待处理的网络视频服务平台的视频文件下载到本地；
步骤S2：抽取源视频的所有关键帧信息，其中视频是多个连续的图片组组成的，关键帧信息包括帧所在的位置、所处的时间戳；
步骤S3：根据源视频的关键帧信息计算基于字节大小阈值计算切片文件的数量以及每个切片文件在源视频文件中的起止位置；
步骤S4：基于计算得到的全部切片位置信息，在指定的起止位置对源视频文件进行切割，然后分别另存为二进制文件；
步骤S5：通过服务器端将源视频的元数据以JSON格式另存为文本文件并上传到分布式存储系统；
步骤S6：通过视频播放器根据文本文件的内容实现切片数据的加载与播放。
上述技术方案中，所述文本文件还包含每个切片所采用的加密算法、密钥的获取方式。
上述技术方案中，步骤S5具体包括如下步骤：
步骤S501：对于切割出来的若干个切片文件分别进行加密，加密的密钥随机生成，并保存在数据库中；
步骤S502：把视频的播放时长、文件大小、切片文件的数量、每个切片文件的索引编号、播放时长、字节长度、访问路径元数据以JSON格式另存为文本文件；
步骤S503：将所有的切片文件和元数据文件上传到分布式存储系统中；
步骤S504：把切片文件预先推送到CDN节点，以使视频播放器在播放视频时直接从CDN节点拉去切片文件，缩短下载切片文件所需要的时间。
上述技术方案中，步骤S6具体包括如下步骤：
步骤S601：视频播放器在播放视频之前，使用HTTPS协议获取视频的切片信息以及加密信息的元数据文件；
步骤S602：视频播放器通过访问另外一个加密的XML文件来获得密钥来解密元数据文件；
步骤S603：将解密后的元数据文件下载并缓存在内存中，视频播放器按顺序分别下载每个切片文件；
步骤S604：通过切片文件的索引与此前请求的加密XML解密切片文件，将解密后的切片文件后加入到缓冲区等待播放；
步骤S605：通过解码缓冲区的视频流数据进行播放视频；
步骤S606：调用预先定义好的事件处理函数监听视频播放过程中发生的二次缓冲、发生播放拖拽、暂停播放、恢复播放的事件。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本发明兼顾了视频加密的安全性与性能，把视频文件切分成若干个小文件，分别对每个小文件采用不同的算法和密钥进行加密，一方面有利于加快小文件通过网络下载的速度，另一方面由于每个切片采用了不同的加密算法与密钥而一定程度上增强了安全性，同时不需要通过网络来传输密钥和进行鉴权认证，大大降低了服务器端的压力与负载，由于使用了CDN来分发切片文件，因此即使有大量的用户同时观看视频，也不会令源服务器出现阻塞或挂机，从而提高了整个保护系统的可用性。同时，系统再集成防录屏技术，能有效防止通过屏幕录制的方式来盗取视频，从而有效保护视频内容的版权。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为网络视频的发布过程示意图；
图2为基于字节阈值的视频切片处理流程示意图；
图3为根据源视频关键帧和阈值计算切片位置信息的处理流程。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
首先，本发明对于所采用的技术方案中所呈现的技术术语进行解释和说明，具体地，其中网络视频：指通过互联网进行传输和播放的视频，包括影视节目、教育培训视频、监控视频等等。CDN：Content Delivery Network的简称，即内容分发网络，依靠部署在各地的边缘服务器，通过中心平台的负载均衡、内容分发、调度等功能模块，使用户就近获取所内容，降低网络拥堵，提高用户访问响应速度和命中率。
DRM：Digital Rights Management的简称，即数字版权管理，指的是出版者用来控制被保护对象(例如：软件、电影、音乐)的使用权的一些技术。数字版权管理是随着音视频节目在互联网上广泛传播而发展起来的一种新技术，其目的是保护数字媒体的版权，从技术上防止数字媒体的非法复制，或者在一定程度上使得复制很困难，最终用户必须得到授权才能使用数字媒体。
HTTP：Hyper Text Transfer Protocol,超文本传输协议，是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。
视频切片：指通过某种手段把现有视频文件切分成若干个小文件或数据流。
码率(Bit Rate)：指视频文件在单位时间内使用的数据量，通常使用kbps(千比特每秒)作为单位。帧率(Frame Rate)：指单位时间内显示的视频帧数，单位是fps(Framesper Second)。
多媒体容器(Multimedia Container)：即多媒体封装格式，指的是将已经编码压缩好的视频轨和音频轨按照规定的格式保存到一个文件中，通常文件的扩展名就是封装格式的名字，比如FLV、MP4、AVI、MKV等。
FFmpeg：一个开放源代码、免费的处理视频和音频的解决方案，它包含了一些视频/音频编解码库。
AES：Advanced EncryptionStandard的缩写，即高级加密标准，在密码学中又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准，已被多方分析而且广为全世界所用。
JSON：JavaScript ObjectNotation的缩写，是一种轻量级的数据交换格式，它基于ECMAScript的一个子集，采用完全独立于编程语言的文本格式来存储和表示数据，具有简洁和层次结构清晰的特点，易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成，并有效提升网络传输效率。
本发明先分析视频的关键帧，根据关键帧信息与字节阈值把视频切分成若干个切片文件，再根据条件分别对每个切片文件应用不同的算法与密钥进行对称加密。在播放端，播放器先通过HTTPS协议获取加密后的视频信息与切片文件信息，再根据规则函数计算每个切片文件所采用的加密算法与密钥，对切片文件数据解密后进行播放，为了防止播放器软件被反编译，需要对播放器代码进行高级别的混淆处理。
具体地，本发明的实施方式公开了一种基于切片文件字节阈值的视频切片方法，处理流程如图2以及图3所示，包括如下步骤：
步骤S1：将从分布式存储系统中把待处理的网络视频服务平台的视频文件下载到本地；这里，网络视频服务平台的视频文件一般都存储在分布式系统中。
步骤S2：抽取源视频的所有关键帧信息，其中视频是多个连续的图片组组成的，关键帧信息包括帧所在的位置、所处的时间戳；在本发明的具体实施方式中，使用FFmpeg工具抽取视频的所有关键帧信息。
其中，每段图片组由一张I帧和若干张B帧或P帧组成，是一组连续的画面。图片组中的I帧是内部编码帧并作为关键帧，P帧是前向预测帧，B帧是双向内插帧。使用开放源代码的FFmpeg工具来找出源视频的所有I帧信息。
步骤S3：根据源视频的关键帧信息基于字节阈值计算切片文件的数量以及每个切片文件在源视频文件中的起止位置；切片需要在关键帧的位置进行切割，否则在播放端拼接播放的时候会出现黑屏的状况。一般地，由于在比较切片的字节大小与阈值时可以接受误差，因此每个切片文件的字节大小不一定精确等于阈值，可能小于或大于阈值。
步骤S4：基于计算得到的全部切片位置信息，在指定的起止位置对源视频文件进行切割，然后分别另存为二进制文件；
步骤S5：通过服务器端将源视频的元数据以JSON格式另存为文本文件并上传到分布式存储系统；
步骤S6：通过视频播放器根据文本文件的内容实现切片数据的加载与播放。
在本发明中，如果对切片文件进行了加密，还需要在文本文件中包含每个切片所采用的加密算法、密钥的获取方式。视频播放器根据此文本文件的内容即可实现切片数据的加载与播放。
步骤S5具体包括如下步骤：
步骤S501：对于切割出来的若干个切片文件分别进行加密，加密的密钥随机生成，并保存在数据库中；
对于切割出来的若干个切片文件，这些切片文件的排列是有序号的，假设算法库在有N种加密算法，可以通过拿切片文件序号对N取模来确定切片文件所使用的加密算法，加密的密钥可以随机生成，保存在数据库中。
步骤S502：把视频的播放时长、文件大小、切片文件的数量、每个切片文件的索引编号、播放时长、字节长度、访问路径元数据以JSON格式另存为文本文件；
其中，对于视频文件被切分成了多少个切片文件，每个切片文件的访问地址，切片文件的序号，切片文件中的密文偏移量，切片文件的大小与播放时长等数据，统称为元数据。所有的切片文件处理完成后，需要把这些元数据保存成一个JSON格式的文本文件，播放器在播放视频时需要此元数据文件来处理切片数据，因此使用AES加密算法对元数据文件进行加密，可以在网络中传输。
步骤S503：将所有的切片文件和元数据文件上传到分布式存储系统中；
步骤S504：把切片文件预先推送到CDN节点，其中，把切片文件预先推送到CDN节点的目的是为了提供更好的播放体验，以使视频播放器在播放视频时直接从CDN节点拉去切片文件，不需要回到源站拉取，缩短下载切片文件所需要的时间。
步骤S6具体包括如下步骤：
步骤S601：视频播放器在播放视频之前，使用HTTPS协议获取视频的切片信息以及加密信息的元数据文件；
步骤S602：视频播放器通过访问另外一个加密的XML文件来获得密钥来解密元数据文件；
由于需要解释的是，视频的元数据文件是一个JSON格式的文本文件，该文件使用了AES算法进行加密，因此播放器需要先解密此文件，解密的密钥通过访问另外一个加密的XML文件来获得。
步骤S603：将解密后的元数据文件下载并缓存在内存中，视频播放器按顺序分别下载每个切片文件；
播放器在解析完JSON格式的元数据文件后，按顺序分别下载每个切片文件，而对切片文件的解密操作是在所有密文数据都下载完成后才进行的，因此需要先把下载的数据缓存在内存中，等下载完切片文件的所有密文数据后再进行解密。
步骤S604：通过切片文件的索引与此前请求的加密XML解密切片文件，将解密后的切片文件后加入到缓冲区等待播放；
步骤S605：通过解码缓冲区的视频流数据进行播放视频；
步骤S606：调用预先定义好的事件处理函数监听视频播放过程中发生的二次缓冲、发生播放拖拽、暂停播放、恢复播放的事件。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种基于切片文件字节阈值的视频切片方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：将从分布式存储系统中把待处理的网络视频服务平台的视频文件下载到本地；
步骤S2：抽取源视频的所有关键帧信息，其中视频是多个连续的图片组组成的，关键帧信息包括帧所在的位置、所处的时间戳；
步骤S3：根据源视频的关键帧信息基于字节阈值计算切片文件的数量以及每个切片文件在源视频文件中的起止位置；
步骤S4：基于计算得到的全部切片位置信息，在指定的起止位置对源视频文件进行切割，然后分别另存为二进制文件；
步骤S5：通过服务器端将源视频的元数据以JSON格式另存为文本文件并上传到分布式存储系统；
步骤S6：通过视频播放器根据文本文件的内容实现切片数据的加载与播放；
其中，步骤S5具体包括如下步骤：
步骤S501：对于切割出来的若干个切片文件分别进行加密，加密的密钥随机生成，并保存在数据库中；
步骤S502：把视频的播放时长、文件大小、切片文件的数量、每个切片文件的索引编号、播放时长、字节长度、访问路径元数据以JSON格式另存为文本文件；
步骤S503：将所有的切片文件和元数据文件上传到分布式存储系统中；
步骤S504：把切片文件预先推送到CDN节点，以使视频播放器在播放视频时直接从CDN节点拉去切片文件，缩短下载切片文件所需要的时间；
其中，步骤S6具体包括如下步骤：
步骤S601：视频播放器在播放视频之前，使用HTTPS协议获取视频的切片信息以及加密信息的元数据文件；
步骤S602：视频播放器通过访问另外一个加密的XML文件来获得密钥来解密元数据文件；
步骤S603：将解密后的元数据文件下载并缓存在内存中，视频播放器按顺序分别下载每个切片文件；
步骤S604：通过切片文件的索引与此前请求的加密XML解密切片文件，将解密后的切片文件后加入到缓冲区等待播放；
步骤S605：通过解码缓冲区的视频流数据进行播放视频；
步骤S606：调用预先定义好的事件处理函数监听视频播放过程中发生的二次缓冲、发生播放拖拽、暂停播放、恢复播放的事件。
2.根据权利要求1所述的一种基于切片文件字节阈值的视频切片方法，其特征在于，所述文本文件还包含每个切片所采用的加密算法、密钥的获取方式。
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