CN109561345A - 基于avs+编码格式的数字电影打包方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，包括如下步骤：S1)获取AVS+数据源，并进行音视频分离，得到视频流ES数据和音频流ES数据；S2)对视频流ES数据切割成帧，将切割好的视频数据封成MXF Packet，并将一系列相邻MXF Packet串联起来，加上头尾生成视频MXF文件；S3)将音频流ES数据根据视频帧率进行等分切割，将切割好的音频数据封成MXF packet，并生成音频MXF文件；S4)根据视频MXF文件和音频MXF文件打包成数字电影DCP包。本发明能够解决原来JPEG2000方式打包存储大、传输慢、专用放映设备昂贵等缺点，适合在各中小型社区放映场所进行放映。

Description

基于AVS+编码格式的数字电影打包方法
技术领域
本发明涉及一种数字电影发布方法，尤其涉及一种基于AVS+编码格式的数字电影打包方法。
背景技术
数字电影数据包由数字电影发行母版经图像压缩编码、数据加密、封装打包等处理而生成，数字发行拷贝替代胶片发行拷贝不仅大大节省了制作加工成本和发行运输成本，而且显著降低了制作风险，因而成为推进电影数字化的重要技术节点。
目前，数字电影技术规范与技术标准采用JPEG2000格式进行图像压缩编码，采用AES对称加密算法(密钥长度为128比特)进行内容加密，并要求内容密钥置于密钥传送消息KDM中以安全方式传送至授权影院。
现有数字电影打包格式所要求的JPEG2000编码格式适合在商业影城的大幕布上进行公映，但若用在社区、学校、部队、影吧等小型影厅的幕布上，存在以下弊端：
1、数据容量巨大，一部90分钟时长的电影数据容量在250G以上，耗存储。
2、传输方式主要是卫星和快递这两种，卫星需要租用专用通道，接收端需要专用卫星接收器；快递方式不够及时，费用也昂贵；改用互联网传输会花费大量的时间和带宽。
3、很多中小型放映场合并不需要用如此大数据量的JPEG2000编码格式，其展现优势在小幕布上并不能体现出来。
原有规范的高码率的AES全加密数据流，对放映设备要求极为苛刻，市面上绝大多数芯片不能实时解密解码，而采用一台专用放映设备价格又非常昂贵。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，能够解决原来JPEG2000方式打包存储大、传输慢、专用放映设备昂贵等缺点，适合在各中小型社区放映场所进行放映。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，包括如下步骤：S1)获取AVS+数据源，并进行音视频分离，得到视频流ES数据和音频流ES数据；S2)对视频流ES数据切割成帧，将切割好的视频数据封成MXFPacket，并将一系列相邻MXF Packet串联起来，加上头尾生成视频MXF文件；S3)将音频流ES数据根据视频帧率进行等分切割，将切割好的音频数据封成MXF packet，并将一系列相邻MXF Packet串联起来，加上头尾生成音频MXF文件；S4)根据视频MXF文件和音频MXF文件打包成数字电影DCP包。
上述的基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，其中，所述步骤S2包括从视频流ES数据中提取视频流信息元数据，I帧，P帧和B帧，并将视频流元数据和I帧合成一个Packet，P帧单独合成一个Packet，B帧单独合成一个Packet。
上述的基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，其中，所述步骤S2还包括对每个视频Packet单独设置是否加密标志位以及加密算法种类，并根据设置的加密方式对每个视频Packet进行相应的加密处理。
上述的基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，其中，所述步骤S3对每帧音频数据生成一个MXF Packet；每个音频Packet的序号计数和其对应同步的视频Packet的序号计数保持一致,使得解码播放时实现跳转同步。
上述的基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，其中，所述步骤S3还包括对每个音频Packet单独设置是否加密标志位以及加密算法种类，并根据设置的加密方式对每个视频Packet进行相应的加密处理。
上述的基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，其中，所述加密算法为异或加密、DES加密或者AES加密。
上述的基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，其中，所述视频数据和音频数据按如下三级加密方式进行设置：第一级加密方式对视频的每个Packet包和音频的每个Packet包都进行AES-128全数据加密；第二级加密方式对视频的每个Packet包进行AES-128全数据加密，音频则为原始数据不加密直接打包进Packet；第三级加密方式仅将视频中I帧数据进行异或方式加密，P帧B帧数据不加密，音频数据不加密。
上述的基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，其中，所述第一级加密方式对视频使用5个加密密钥，对音频使用1个加密密钥，并在视频Packet中留有字段说明当前Packet采用哪个对应的密钥进行解密；所述第二级加密方式对视频使用1个加密密钥。
上述的基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，其中，所述步骤S2还包括在打包过程中加入媒资信息，所述媒资信息中的文字内容通过在描述性xml文件里加入相应字段实现，所述媒资信息中图片内容通过在描述性xml文件里加入图片相对路径实现，所述图片、视频MXF文件和音频MXF文件放在同一目录里。
上述的基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，其中，所述媒资信息包括导演、演员、影片简介、年份、海报信息。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，使用AVS+编码格式进行打包的数字电影DCP包，数据大小控制在5-10G字节，具有画质好、容量小、解密难度可选等优点，在封包过程可以实现不同加密方式的选择，从而可以方便地对接各种放映设备。
附图说明
图1为本发明基于AVS+编码格式的数字电影打包过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1为本发明基于AVS+编码格式的数字电影打包过程示意图。
请参见图1，本发明提供的基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，整个打包系统从源文件到DCP包(Digital Cinema Package)成品分为7个部分：
1、将AVS+(Audio Video coding Standard，音视频编码标准)数据源进行音视频分离，得到视频流ES数据和音频流ES数据(ES流也叫基本码流，包含视频、音频或数据的连续码流)；AVS+作为AVS系列标准的一部分，由于其视频编码性能与国际同类标准相当，因此被采纳为我国高清晰度广播电视唯一必须采用的视频编码标准。
2、从AVS+视频流ES数据流提取出视频流信息元数据，I帧，P帧，B帧；在H.264压缩标准中I帧、P帧、B帧用于表示传输的视频画面。
I帧又称帧内编码帧，是一种自带全部信息的独立帧，无需参考其他图像便可独立进行解码，可以简单理解为一张静态画面。视频序列中的第一个帧始终都是I帧，因为它是关键帧。
P帧又称帧间预测编码帧，需要参考前面的I帧才能进行编码。表示的是当前帧画面与前一帧(前一帧可能是I帧也可能是P帧)的差别。解码时需要用之前缓存的画面叠加上本帧定义的差别，生成最终画面。与I帧相比，P帧通常占用更少的数据位，但不足是，由于P帧对前面的P和I参考帧有着复杂的依耐性，因此对传输错误非常敏感。
B帧又称双向预测编码帧，也就是B帧记录的是本帧与前后帧的差别。也就是说要解码B帧，不仅要取得之前的缓存画面，还要解码之后的画面，通过前后画面的与本帧数据的叠加取得最终的画面。B帧压缩率高，但是对解码性能要求较高。
3、将音频流ES数据根据视频帧率设置进行切割，并设置好同步包头；
4、将切割好的视频数据封成MXF Packet(Material eXchange Format，素材交换格式)，视频流元数据和I帧合成一个Packet，P帧单独合成一个Packet，B帧单独合成一个Packet。对每个Packet单独设置标志位是否加密，采用何种加密方式。加密方式可采用异或XOR加密、DES加密、AES-128部分数据加密，AES-128全部数据加密等方式，复杂度依次递增。
本发明由于对每个视频Packet或者每个音频Packet可以单独设置是否加密，以及加密的方式，可以很方便地控制整段视频或者音频数据的加密百分比，通过控制加密数据的百分比以及加密算法选择，最终可以控制制作出来的DCP影片包的解密复杂度，从而最终在影片安全保护和终端解密复杂度上做比较好的折中，以确保制作出来的影片既能有效保护内容不被盗版，又能尽可能兼容更多终端设备。
下面给出三种应用场景：
i)视频内容和音频内容安全保护要求高，对应处理性能极好播放设备，实时解密全部视频音频无障碍
本发明将对视频的每个Packet包和音频的每个Packet包都进行AES-128全数据加密，即100％音视频数据加密，视频使用5个加密密钥，音频使用1个加密密钥，在视频Packet中留有字段说明当前Packet采用哪个对应的密钥进行解密。
ii)视频内容安全保护要求高，音频内容不需要加密，对应处理能性能中等播放设备
本发明将对视频的每个Packet包进行AES-128全数据加密，音频就是原始数据不加密直接打包进Packet，视频使用1个加密密钥。
iii)对视频音频数据要求保护一般，此时对视频内容进行部分加密，音频内容不加密，对应比较低端播放设备
本发明的处理方法是仅将视频中I帧数据进行异或方式加密，P帧B帧数据不加密，音频数据不加密。这类加密打包方法针对既要对视频数据进行一定保护，又不能加重播放设备回放处理负担。一些播放设备芯片是双核的，通常配备一个处理能力比较弱的ARM核，再加一个专门用来解码视频数据的核，虽然视频处理核能播放高清视频数据，但是ARM核的通用CPU计算能力比较弱，无法实时解密AES-128这样的全数据加密方式，此时改用对计算要求比较低的异或解密方式，由于只对I帧进行加密，合计加密数据量不会超过10％，而P帧B帧数据的解密又依赖解密后的I帧，因此对视频数据在大大降低解密复杂度情况下，数据安全仍旧得到了比较好的保护。
5、将切割好的音频数据封成MXF packet，加密方式同视频；
6、将之前生成的MXF Packet文件级联起来加上头部Header部分和尾部Footer部分生成对应的视频MXF文件和音频MXF文件
7、根据视频MXF和音频MXF文件打包成数字电影DCP包，可选在打包过程中加入导演、演员、影片简介、年份、海报等媒资信息；文字类型媒资信息通过在描述性xml文件里加入相应字段，图片类型媒资信息通过在描述性xml文件里加入图片相对路径，图片和视频MXF文件和音频MXF文件放在同一目录里
本发明通过引入AVS+视频编码和自定义音视频加密方式，综合考虑一部电影的数据量大小、放映设备解密能力，使安全防盗版和快速分发得到有效结合，同时由于加密方式可选，制作分发版本时可根据对应终端处理能力选择相应的加密方式。使用本发明的AVS+编码格式进行打包的数字电影DCP包，数据大小控制在5-10G字节，具有画质好、容量小、解密难度可选等优点，在封包过程可以实现不同加密方式的选择，从而可以方便地对接各种放映设备，从而有效解决原来JPEG2000方式打包存储大、传输慢、专用放映设备昂贵等缺点，适合在各中小型社区放映场所进行放映。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)获取AVS+数据源，并进行音视频分离，得到视频流ES数据和音频流ES数据；
S2)对视频流ES数据切割成帧，将切割好的视频数据封成MXF Packet，并将一系列相邻MXF Packet串联起来，加上头尾生成视频MXF文件；
S3)将音频流ES数据根据视频帧率进行等分切割，将切割好的音频数据封成MXFpacket，并将一系列相邻MXF Packet串联起来，加上头尾生成音频MXF文件；
S4)根据视频MXF文件和音频MXF文件打包成数字电影DCP包。
2.如权利要求1所述的基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，其特征在于，所述步骤S2包括从视频流ES数据中提取视频流信息元数据，I帧，P帧和B帧，并将视频流元数据和I帧合成一个Packet，P帧单独合成一个Packet，B帧单独合成一个Packet。
3.如权利要求2所述的基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，其特征在于，所述步骤S2还包括对每个视频Packet单独设置是否加密标志位以及加密算法种类，并根据设置的加密方式对每个视频Packet进行相应的加密处理。
4.如权利要求2所述的基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，其特征在于，所述步骤S3对每帧音频数据生成一个MXF Packet；每个音频Packet的序号计数和其对应同步的视频Packet的序号计数保持一致,使得解码播放时实现跳转同步。
5.如权利要求4所述的基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，其特征在于，所述步骤S3还包括对每个音频Packet单独设置是否加密标志位以及加密算法种类，并根据设置的加密方式对每个视频Packet进行相应的加密处理。
6.如权利要求3～5任一项所述的基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，其特征在于，所述加密算法为异或加密、DES加密或者AES加密。
7.如权利要求6所述的基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，其特征在于，所述视频数据和音频数据按如下三级加密方式进行设置：
第一级加密方式对视频的每个Packet包和音频的每个Packet包都进行AES-128全数据加密；
第二级加密方式对视频的每个Packet包进行AES-128全数据加密，音频则为原始数据不加密直接打包进Packet；
第三级加密方式仅将视频中I帧数据进行异或方式加密，P帧B帧数据不加密，音频数据不加密。
8.如权利要求7所述的基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，其特征在于，所述第一级加密方式对视频使用5个加密密钥，对音频使用1个加密密钥，并在视频Packet中留有字段说明当前Packet采用哪个对应的密钥进行解密；所述第二级加密方式对视频使用1个加密密钥。
9.如权利要求1所述的基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，其特征在于，所述步骤S2还包括在打包过程中加入媒资信息，所述媒资信息中的文字内容通过在描述性xml文件里加入相应字段实现，所述媒资信息中图片内容通过在描述性xml文件里加入图片相对路径实现，所述图片、视频MXF文件和音频MXF文件放在同一目录里。
10.如权利要求9所述的基于AVS+编码格式的数字电影打包方法，其特征在于，所述媒资信息包括导演、演员、影片简介、年份、海报信息。
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