CN111131165B - 基于多描述编码的dmb视频推送方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于多描述编码的DMB视频推送方法，属于DMB视频推送领域，包括以下步骤：S1：将源视频分解成一个低质量视频的描述和一个高质量视频的描述，并压缩打包；S2：采用高低质量视频交替推送的方式将步骤S1中处理后的视频文件推送到接收端；S3：接收端对发射端所推送的两个子信号进行校验解码，再重建出相应的视频进行播放。本发明将源视频分解成分辨率一高一低两个描述，通过DMB系统将两个视频进行分段交叉推送，使得接收端能够在短时间内播放一个画质粗糙但是可以接受的视频，等待高质量视频段接收后再与对应低质量段进行合成替换，以缩短接收端因等待接收高清且内存较大的视频而出现的一个较长的空白期。

Description

基于多描述编码的DMB视频推送方法

技术领域

本发明属于DMB视频推送领域，涉及一种基于多描述编码的DMB视频推送方法。

背景技术

DAB(Digital Audio Broadcast，数字音频广播)以及其升级版的DAB+和DMB标准是取代 FM、AM等传统模拟广播的新一代数字化广播系统，是目前全球最具竞争力、潜在用户最多 的数字广播标准。目前全球已经有36个国家和地区采用了DAB系列标准，包括欧洲的英国、 法国、德国、意大利、挪威、瑞典等大部分国家，亚洲的韩国、印尼、新加坡、马来西亚等， 以及南非和澳大利亚。中国也引进了DAB技术，于2006年正式颁布了国家标准。目前，全球 DAB商用电台已接近2000个，覆盖人口超过4亿。

近年来针对DMB技术提出了大量新的应用。例如，针对DMB覆盖范围广、可同时向大批 量用户传递信息的特性，一些学者提出利用DMB进行大范围的气象预警和应急广播。一些学 者还提出了基于DMB的分区预警和自动预警技术，以及双向应急通信技术。一些研究则把 DMB作为一种透明的无线多媒体数据通道，并提出基于DMB的新一代数字多媒体信息传播技 术(简称为DMB+)。其基本思想是把DMB作为与通信网络互补的一个信息传输通路，通过 终端选择等技术，面向覆盖区域内的大量终端智能地发布多媒体信息。现代通信网络虽然发 达，但在关键时刻容易堵塞(如2012年北京大暴雨无法及时预警，2013年上海踩踏事件现场 通信中断等)，且存在大量的覆盖盲区。而DMB覆盖范围广，容量大，可以同时向大批量终 端实时发布信息，从而有效弥补通信网络的不足。实际上，所有单位都需要可靠的平台以发 布重要信息，例如大学里几百间考场听力和指令的同步播报，景区的背景广播和紧急广播， 大型厂区和园区的信息发布等。DMB+迎合了这种需求，已经在全国多家单位得到正式应用。

DMB+业务模式中的主要应用之一就是用DMB技术面向接收终端播放视频。例如，社区 播放消防安全宣传视频，公共卫生意识宣传视频等。由于DMB的带宽限制，视频业务的可分 配码率较低，一般在384kbps～512kbps之间，这决定了DMB难以实时传递高分辨率视频，只能 采用推送(缓冲接收+延时播放)的方式。同时，DMB标准中采用了基于MPEG4的BIFS机制来组织视频和音频对象，其中视编码方式采用的是单描述编码技术，这种描述方式对于缺 少回传机制的广播信道而言，鲁棒性较低。例如，在某个时刻由于无线电波的突发干扰，导 致DMB数据流中某段数据包被破坏，由于广播信道不能立即重发该数据包(发射机无法知晓 接收机的信道状况)，则接收机在重构视频文件时就可能会出现文件损坏而导致无法播放。 由于越高分辨率的视频，其文件就越大，在DMB信道中推送给接收端的时间就越长，遭遇突 发错误的概率就越高，所以越容易导致接收文件受损、视频播放失败。同时由于越高分辨率 的视频，其推送时间越长，因此，即使采用循环推送的方式，接收终端可能也需要数轮的接 收才能获得一个零错误的视频文件，这就导致播放视频的延迟大大增加，影响了用户体验。

现有的视频编码在有限带宽的DMB信道中只能推送较低质量的视频。由于DMB带宽有限， 因此只能在低码率下推送视频，而现有的采用的是H.264编码标准，所能推送的视频分辨率较 低，不太适用于如今大部分的大屏显示器。

低码率下的DMB系统推送高清视频时间长、延迟大、易出错。同样由于只能在低码率下 推送视频，所以传输速率相对较慢，因此对于信号的稳定性就要求较高，要想传输高质量的 视频，信号不稳定容易造成丢包现象，相应的就会延长接收端接收到视频的时间。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于多描述编码的DMB视频推送方法，采用多 描述编码技术针对DMB系统的低码率信道推送视频的不稳定性以及延迟较长的问题进行改 善，目的在于使接收端在较短时间内优先播放一个质量较低但是可接收的视频，以减少接收 端视频缓冲时间，改善用户体验度。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于多描述编码的DMB视频推送方法，包括以下步骤：

S1：将源视频分解成一个低质量视频的描述和一个高质量视频的描述，并压缩打包成符 合DMB视频推送标准的TS流格式；

S2：采用高低质量视频交替推送的方式将步骤S1中处理后的视频文件推送到接收端；

S3：接收端对发射端所推送的两个子信号进行效验解码，再重建出相应的视频进行播 放。

进一步，步骤S1具体包括以下步骤：

S11：在发射端对源视频进行多描述采样，分解成一个低质量视频的描述和一个高质量 视频的描述；

S12：通过编码器将所述低质量视频的描述和高质量视频的描述分别进行压缩编码，形 成两个子码流；

S13：编码器压缩编码后的两个子码流打包成DMB标准的TS流。

进一步，步骤S13具体包括以下步骤：

S131：将压缩后的视频数据，与音频数据一起进行数据的TS复用，从而输出完整的音 视频数据；

S132：将压缩后的音视频数据分别通过PES编码器得到PES包数据，再根据ISO/IEC13818-1的系统层标准，将音视频PES包复用到传输流TS中。

进一步，步骤S2中，采用H.265编码标准对视频文件进行分段交替推送。

进一步，步骤S2中，交替推送方式具体为：将低质量视频和高质量视频的两个描述按 照1低分辨率视频、1/n高分辨率视频、1低分辨率视频、1/n高分辨率视频、1低分辨率视频、1/n高分辨率视频的顺序穿插推送，其中n为可选择系数，可由推送者根据不同场景自主选择，默认值为高分辨率视频大小/低分辨率视频大小(取整)。

进一步，步骤S3中，解码器解码并重建视频，具体包括以下步骤：

S31：对优先接收到的低分辨率子信号1，进行校验，保存正确的视频帧，然后判断该 视频流是否完整，若不完整则继续接收，若正确接收到该视频所有视频帧，通过解码器1， 先恢复重建成一个低分辨率的视频进行播放；

S32：将接收到的高分辨率子信号2的部分正确视频帧，通过解码器2进行解码重建， 替换掉低质量视频相应部分进行播放，直到接收端的播放视频全部替换为高分辨率的视频；

S33：最后通过中心解码器0，将两个子信号合成重建成一个与源视频质量相差无几的 视频进行播放，此处采用联合播放的方案，即合成和播放同步进行，可进一步缩短接收端播 放最佳质量视频的时间，以达到最佳观赏效果。

本发明的有益效果在于：本发明将源视频分解成分辨率一高一低两个描述，采用H.265 编码标准，通过DMB系统将两个视频进行分段交叉推送，使得接收端能够在短时间内播放 一个画质粗糙但是可以接受的视频，等待高质量视频段接收后再与对应低质量段进行合成替 换，以缩短接收端因等待接收高清且内存较大的视频而出现的一个较长的空白期。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某 种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发 明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详 细描述，其中：

图1为DMB系统结构示意图；

图2为本发明所述多描述DMB视频推送系统结构示意图；

图3为本发明所述两种描述的推送方式示意图；

图4为本发明所述解码器总体框图；

图5为本发明所述接收端详细框图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露 的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加 以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精 神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本 发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明 的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表 实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理 解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中， 需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或 位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是 指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中 描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明提供一种基于多描述编码的DMB视频推送方法，在发射端将源视频分解成质量 一高一低两个视频进行交叉发送，在接收端以覆盖的方式将播放视频质量由低变换到高，缩 短接收端的等待时间。

1、DMB系统原理

DMB系统主要由数据发射部分和数据接收部分组成。其中数据发射部分包括数据文件编 码和数据发射；数据接收部分包括数据接收和数据解码。图1是DMB系统结构图，在发射 端推送的DMB数据业务节目包括视频业务、音频业务和图片文字等其他业务。其中本设计 主要涉及部分为DMB视频推送业务。

2、面向DMB低码率信道推送高清视频的多描述编码设计

如图2上半部分，在发射端对源视频进行采样分解成一个低质量视频和一个高质量视频 的描述。然后经过编码器进行压缩编码成两个子码流。将编码器压缩编码后的两个子描述打 包成DMB标准的TS流。DMB采用TS流来传输视频节目，源视频经过多描述编码算法进 行采样分解后，所得到的两个子描述，再经过编码器压缩后的视频数据，需要和音频数据一 起进行数据的TS复用，最终才能输出一个完整的视频文件。通过将压缩后的音视频数据分别 通过相应的PES编码器得到相应的PES包数据，再根据ISO/IEC 13818-1的系统层标准，将 视音频PES包复用到传输流TS中。

3、两个描述推送方式及顺序设计

本设计的目的是在于解决接收终端等待时间过长的问题，因此采用高低质量视频交替推 送的方式，这样既能保证接收终端能够在较短时间内播放一个低质量的视频，又能避免长时 间接收不到高清视频的现象。如图3所示的方案，是将低质量视频和高质量视频的两个描述 按照1、1/n、1、1/n、1、1/n的顺序穿插推送，其中n为可选择系数，可由推送者根据不同场 景自主选择，默认值为高分辨率视频大小/低分辨率视频大小(取整)。

4、接收端重建视频方式设计

在接收端，将会对DMB发射系统所推送的两个子信号进行效验解码最后重建出相应的 视频进行播放，如图2下半部分所示。其中，解码器解码并重建视频结构如图4所示，将接 收到的两个子信号分别进过相应的三个解码器：解码器0、解码器1和解码器2进行解码重 建。

按照本设计的推送方式，解码器的详细方案如图5所示。

(1)先对优先接收到的低分辨率子信号1，进行校验，保存正确的视频帧，然后判断该 视频流是否完整，若不完整则继续接收，若正确接收到该视频所有视频帧，通过解码器1，先 恢复重建成一个低分辨率的视频进行播放。

(2)其次，将接收到的高分辨率子信号2的部分正确视频帧，通过解码器2进行解码重 建，替换掉低质量视频相应部分进行播放，直到接收端的播放视频全部替换为较高分辨率的 视频。

(3)最后通过中心解码器0，将两个子信号合成重建成一个与源视频质量相差无几的视 频进行播放，此处采用联合播放的方案，即合成和播放同步进行，可进一步缩短接收端播放 最佳质量视频的时间，以达到最佳观赏效果。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施 例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进 行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求 范围当中。

Claims (3)

1.一种基于多描述编码的DMB视频推送方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将源视频分解成一个低质量视频的描述和一个高质量视频的描述，并压缩打包成符合DMB视频推送标准的TS流格式；

S2：采用高低质量视频交替推送的方式将步骤S1中处理后的视频文件推送到接收端；采用H.265编码标准对视频文件进行分段交替推送，交替推送方式具体为：将低质量视频和高质量视频的两个描述按照1低分辨率视频、1/n高分辨率视频、1低分辨率视频、1/n高分辨率视频、1低分辨率视频、1/n高分辨率视频的顺序穿插推送，其中n为可选择系数，由推送者根据不同场景自主选择，默认值为高分辨率视频大小/低分辨率视频大小；

S3：接收端对发射端所推送的两个子信号进行效验解码，再重建出相应的视频进行播放；解码器解码并重建视频，具体包括以下步骤：

S31：对优先接收到的低分辨率子信号1，进行校验，保存正确的视频帧，然后判断该视频流是否完整，若不完整则继续接收，若正确接收到该视频所有视频帧，通过解码器1，先恢复重建成一个低分辨率的视频进行播放；

S32：将接收到的高分辨率子信号2的部分正确视频帧，通过解码器2进行解码重建，替换掉低质量视频相应部分进行播放，直到接收端的播放视频全部替换为高分辨率的视频；

S33：最后通过中心解码器0，将两个子信号合成重建成一个与源视频质量相差无几的视频进行播放，此处采用联合播放的方案，即合成和播放同步进行。

2.根据权利要求1所述的基于多描述编码的DMB视频推送方法，其特征在于：步骤S1具体包括以下步骤：

S11：在发射端对源视频进行多描述采样，分解成一个低质量视频的描述和一个高质量视频的描述；

S12：通过编码器将所述低质量视频的描述和高质量视频的描述分别进行压缩编码，形成两个子码流；

S13：编码器压缩编码后的两个子码流打包成DMB标准的TS流。

3.根据权利要求2所述的基于多描述编码的DMB视频推送方法，其特征在于：步骤S13具体包括以下步骤：

S131：将压缩后的视频数据，与音频数据一起进行数据的TS复用，从而输出完整的音视频数据；

S132：将压缩后的音视频数据分别通过PES编码器得到PES包数据，再根据ISO/IEC13818-1的系统层标准，将音视频PES包复用到传输流TS中。

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