CN111447482A - 串流媒体同步播放方法及串流媒体同步播放系统 - Google Patents

串流媒体同步播放方法及串流媒体同步播放系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种串流媒体同步播放方法及串流媒体同步播放系统。串流媒体同步播放方法包括：藉由控制单元在单播服务器上选择串流媒体地址，并将串流媒体地址注册到多播服务器；藉由多播服务器根据串流媒体地址产生多播串流媒体地址；藉由控制单元从多播服务器接收多播串流媒体地址，并将多播串流媒体地址传送到多个播放终端；藉由单播服务器传送串流媒体数据到多播服务器，并藉由多播服务器将串流媒体数据多播传送到播放终端；以及藉由播放终端解码串流媒体数据并将解码后的串流媒体数据传送到多个显示器。

Description

串流媒体同步播放方法及串流媒体同步播放系统
技术领域
本发明有关于一种串流媒体同步播放方法及串流媒体同步播放系统，且特别有关于一种用于拼接显示系统的串流媒体同步播放方法及串流媒体同步播放系统。
背景技术
影片拼接墙是由多个液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)或者发光二极管(Light Emitting Diode，LED)显示器组成的大型矩形显示墙，具有高分辨率、大尺寸等优点，在安防监控和会议大厅使用较多。
安防监控领域内许多网络摄影机和串流媒体服务器通常以单播模式进行工作。随着播放终端增加，串流媒体单播服务器的负载量越高，这使得不同终端接收到的串流媒体数据时间不一致，最终导致播放画面不同步。单播是客户端与服务器之间的点到点连接。“点到点”指每个客户端都从服务器接收远程串流。仅当客户端发出请求时，才发送单播串流。单播是在单一发送者和单一接受者之间通过网络进行的通信。在分布式拼接显示系统的拼接墙布局中不同终端播放相同的串流媒体，它们与串流媒体服务器都以单播方式传输媒体串流，所以媒体数据并不是一起发送出来的，所以播放终端显示的可能不是同一帧画面，整体就会看到类似画面撕裂的现象。
串流媒体单播负载能力有限，最终将无法满足多个终端请求串流媒体的需求。有些网络摄影机虽然支持多播，但是在搭建成型的监控系统中如果都设置为多播，多播地址和端口分配需要考虑，增加了繁琐的工作。
多播传输中的发送者和接收者之间是点对多点网络连接。一台发送者可以同时给多个接收者传输相同的数据但只需复制一份相同的数据包，因此提高了数据传送效率并减少了骨干网络出现拥塞的可能性。多播解决了单播和广播方式效率低的问题。当网络中的某些用户需求特定信息时，请求加入多播群组，多播信息发送者仅发送一次信息，多播路由器借助多播路由式通信协议为多播数据包建立树型路由，被传递的信息在尽可能远的分叉路口才开始复制和分发。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种串流媒体同步播放方法及串流媒体同步播放系统，在分布式显示系统拼接成一个大型电视墙时可提高各个播放终端播放内容的同步性以减少画面撕裂的现象。
本发明提出一种串流媒体同步播放方法，包括：藉由控制单元在单播服务器上选择串流媒体地址，并将串流媒体地址注册到多播服务器；藉由多播服务器根据串流媒体地址产生多播串流媒体地址；藉由控制单元从多播服务器接收多播串流媒体地址，并将多播串流媒体地址传送到多个播放终端；藉由单播服务器传送串流媒体数据到多播服务器，并藉由多播服务器将串流媒体数据多播传送到播放终端；以及藉由播放终端解码串流媒体数据并将解码后的串流媒体数据传送到多个显示器。
本发明提出一种串流媒体同步播放系统，包括：控制单元；单播服务器，耦接到控制单元；多播服务器，耦接到控制单元及单播服务器；多个播放终端，耦接到控制单元及多播服务器；以及多个显示器，耦接到播放终端。控制单元在单播服务器上选择串流媒体地址，并将串流媒体地址注册到多播服务器；多播服务器根据串流媒体地址产生多播串流媒体地址；控制单元从多播服务器接收多播串流媒体地址，并将多播串流媒体地址传送到多个播放终端；单播服务器传送串流媒体数据到多播服务器，并且多播服务器将串流媒体数据多播传送到播放终端；以及播放终端解码串流媒体数据并将解码后的串流媒体数据传送到多个显示器。
基于上述，本发明的串流媒体同步播放方法及串流媒体同步播放系统由控制单元在单播服务器上选择串流媒体地址并将串流媒体地址注册到多播服务器以产生多播串流媒体地址，且播放终端从控制单元接收多播串流媒体地址。多播服务器将从单播服务器接收的串流媒体数据多播传送到播放终端，且播放终端解码串流媒体数据并将解码后的串流媒体数据传送到多个显示器。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的串流媒体同步播放系统的方块图。
图2为根据本发明一实施例的控制单元的方块图。
图3为根据本发明一实施例的控制单元进行播放终端布局的坐标示意图。
图4为根据本发明一实施例的控制单元执行播放指令的流程图。
图5为根据本发明一实施例的控制单元执行停止播放指令的流程图。
图6为根据本发明一实施例的单播服务器的方块图。
图7为根据本发明一实施例的多播服务器的方块图。
图8为根据本发明一实施例的播放终端的方块图。
符号说明
100：串流媒体同步播放系统
110：控制单元
120：单播服务器
130：多播服务器
140、141～149：播放终端
150：显示器
111：设备管理模块
112：终端布局模块
113：控制指令模块
114：网络组件
S401～S405：控制单元执行播放指令的步骤
S501～S503：控制单元执行停止播放指令的步骤
121：ONVIF设备发现模块
122：串流媒体会话模块
123：串流媒体编码RTP封装发送模块
124：网络组件
131：设备发现模块
132：注册及注销服务模块
133：会话模块
134：媒体数据读取模块
135：多播转发模块
136：网络组件
810：串流媒体播放器
811：设备指令模块
812：串流媒体获取模块
813：媒体解码模块
814：显示模块
820：应用层
830：操作系统
840：硬件抽象层
851：处理器
852：网络卡
853：电源
854：音频组件
855：显示组件
860：显示器
具体实施方式
图1为根据本发明一实施例的串流媒体同步播放系统的方块图。
请参照图1，本发明一实施例的串流媒体同步播放系统100包括控制单元110、单播服务器120、多播服务器130、播放终端141～149、及显示器150。图1中的显示器150仅为例示说明。在一实施例中，每个播放终端141～149可分别耦接到一个显示器150。本发明也不限制播放终端141～149的数量。下文中，播放终端140代表一个或多个播放终端141～149。
在一实施例中，控制单元110在单播服务器120上选择串流媒体地址，并将串流媒体地址注册到多播服务器130。串流媒体地址例如是串流媒体统一资源定位符(UniformResource Locator，URL)。多播服务器130根据串流媒体地址产生多播串流媒体地址。控制单元110从多播服务器130接收多播串流媒体地址，并将多播串流媒体地址传送到多个播放终端140。单播服务器120传送串流媒体数据到多播服务器130，并且多播服务器130将串流媒体数据多播传送到播放终端140。播放终端140解码串流媒体数据并将解码后的串流媒体数据传送到多个显示器150。
在一实施例中，多个播放终端140可拼接而成一个拼接影片墙，且控制单元110可根据播放终端140上传的分辨率来编辑每个播放终端140在大型拼接影片墙的坐标位置并将各坐标位置信息发送给每个播放终端140。如此一来，每个播放终端140能判断自己在拼接影片墙的坐标，并判断播放内容是否落在自己的坐标区域，从而决定当前播放终端140是否需要播放串流媒体并显示特定区域的内容。
在一实施例中，串流媒体注册功能可由控制单元110主动发起。用户可选择一个串流媒体放置到拼接影片墙播放。若播放区域占据多个播放终端140则需要进行注册服务。若播放区域只占据一个播放终端140则控制单元110只需要选择播放内容矩形区域内的播放终端140直接播放原始串流媒体而不需要使用多播转发功能。不在播放区域内的播放终端140不执行任何操作。若用户将播放内容矩形移动到多个播放终端，则控制单元110需要先发送关闭播放指令以停止原始串流媒体播放，随后再发送注册串流媒体服务让播放终端140根据串流媒体的坐标信息决定当前播放终端是否需要执行播放。
在一实施例中，播放终端140可为一个运行操作系统的装置，并执行一个运行在操作系统上的应用程序。串流媒体指令可控制播放终端140的连接状态。在一实施例中，串流媒体指令使用实时串流协议(Real Time Streaming Protocol，RTSP)并可包括多个指令，例如用于获取服务器支持的具体会话(session)互动服务、串流媒体格式描述、串流媒体传输的多播地址及通信端口、开始、暂停、停止等功能的指令。
图2为根据本发明一实施例的控制单元的方块图。
请同时参照图1及图2，本发明一实施例的控制单元110包括设备管理模块111、终端布局模块112及控制指令模块113通过网络组件114与外界通信。
在一实施例中，设备管理模块111可进行单播服务器120、多播服务器130及播放终端140的发现、新增、修改、删除操作。单播服务器120可为网络摄影机、数字视频录像机(Digital Video Recorder，DVR)、网络编码盒等设备并支持开放网络视频接口论坛(OpenNetwork Video Interface Forum，ONVIF)标准，可提供用户快速地将串流媒体接入系统。关于不支持ONVIF的其他网络串流媒体，可通过手动输入串流媒体URL的方式加入系统，并给予不同的命名以便之后的播放管理。修改功能可支持串流媒体URL及别名编辑修改，当实际串流媒体属性发生变动时可用此方法更新。
在一实施例中，串流媒体多播服务器130及播放终端140的新增可使用私人协议实现。私人协议可包括搜索发现功能，能够枚举出当前网络中存在的多播服务器130及播放终端140等设备。设备信息可包括网络协议(Internet Protocol，IP)、通信端口(port)号码、设备媒体访问控制(Media Access Control，MAC)地址、设备类型、播放终端140耦接的显示器150的分辨率等信息。IP及通信端口号码用于控制单元110与设备建立通信并发送不同的指令。MAC地址是设备存在唯一性的标志。由于设备IP可能发生改变，因此设备每次上线都会自动更新设备的上述属性信息以确保控制单元110可与已新增的设备正常通信。
在一实施例中，终端布局模块112用于确定拼接影片墙中各个播放终端140的具体位置。多个播放终端140的拼接可实现高分辨率的显示墙，对于安防监控、会议大厅及大型展厅等有较好的效果且容易实施。控制单元110能获取已经新增到系统内的每个播放终端140的输出分辨率。图3为根据本发明一实施例的控制单元进行播放终端布局的坐标示意图。请参照图3，播放终端141～149的分辨率都是1920*1080。终端布局模块112将播放终端141～149布局为3*3的方式，并设置播放终端141～149对应的显示器150左上角及右下角在x轴及y轴上的位置来标示具体布局位置。举例来说，播放终端141～149的具体坐标分别为(0,0),(1919,1079)、(1920,0),(3839,1079)、(3839,0),(5759,1079)、(0,1080),(1919,2159)、(1920,1080),(3839,2159)、(3839,1080),(5759,2159)、(0,2160),(1919,3239)、(1920,2160),(3839,3239)、(3839,2160),(5759,3239)。
请再参照图2，控制指令模块113用于进行系统内不同设备的播放管理，包括在拼接影片墙内播放、停止播放及移动。
图4为根据本发明一实施例的控制单元执行播放指令的流程图。
请参照图4，在步骤S401中，控制单元发送注册串流媒体指令到多播服务器。
在步骤S402中，控制单元发送多播服务器回传的多播串流媒体地址到播放终端。
在步骤S403中，播放终端根据多播串流媒体地址与多播服务器建立会话通信。
在步骤S404中，多播服务器与单播服务器建立会话并开始串流媒体通信，从单播服务器接收数据封包以多播发送到播放终端。
在步骤S405中，播放终端接收串流媒体数据以播放显示。
图5为根据本发明一实施例的控制单元执行停止播放指令的流程图。
请参照图5，在步骤S501中，控制单元发送关闭媒体指令到播放终端。
在步骤S502中，播放终端断开与多播服务器的通信并停止播放内容。
在步骤S503中，控制单元发送注销指令到多播服务器让多播服务器断开与单播服务器的通信。
请再参照图2，控制指令模块113还可执行移动播放区域的操作。具体来说，若播放区域的跨终端(即，横跨播放终端140)状态发生改变则控制指令模块113需要将播放内容停止，并重新执行预设的播放逻辑判断。若播放区域的跨终端状态不变则控制指令模块113直接发送移动播放区域指令。播放终端140需要自行判断是否停止播放。
图6为根据本发明一实施例的单播服务器的方块图。
请参照图6，单播服务器120可包括ONVIF设备发现模块121、串流媒体会话模块122、串流媒体编码RTP封装发送模块123及网络组件124。ONVIF设备发现模块121支持ONVIF标准并用以新增网络摄影机等设备。ONVIF标准描述网络影片的模型、接口、数据类型及数据互动模式等。串流媒体会话模块122可提供会话互动服务。串流媒体编码RTP封装发送模块123可将串流媒体数据进行实时传输协议(Real-time Transport Protocol，RTP)封包封装并发送。网络组件124例如是网络芯片。在一实施例中，音频及影像串流采用RTSP及RTP协议进行。RTSP协议用于媒体会话以建立并控制一个或多个时间同步的连续串流媒体但本身不发送连续串流。RTP协议详细说明在网络上传送音频与影像的标准数据封包格式并创建在用户数据报协议(User Datagram Protocol，UDP)上，当图像数据压缩后依照RTP进行数据分割产生封包并发送出。
图7为根据本发明一实施例的多播服务器的方块图。
请参照图1及图7，多播服务器130包括设备发现模块131、注册及注销服务模块132、会话模块133、媒体数据读取模块134、多播转发模块135及网络组件136。设备发现模块131根据预定协议来描述设备网络IP地址、设备MAC地址及设备类型。注册及注销服务模块132接受控制单元110的注册指令以注册串流媒体地址并产生多播串流媒体地址，在接收到播放终端140的播放指令后才与单播服务器120互动，并接收注销指令以停止接收单播服务器120的串流媒体数据。会话模块133包括注册指令、注销指令、播放指令、暂停指令及停止指令。媒体数据读取模块134使用RTP封装格式来处理串流媒体数据。多播转发模块135从播放终端140接收播放指令并判断对应播放指令的串流媒体是否已处于转发状态，若串流媒体没处于转发状态则与单播服务器120建立会话通信以获得影音数据以多播方式发送出。网络组件136例如是网络芯片。
图8为根据本发明一实施例的播放终端的方块图。
请参照图8，播放终端140包括串流媒体播放器810，执行于硬件抽象层840、操作系统830、应用层820之上。播放终端140底层包括处理器851、网络卡852、电源853、音频组件854及显示组件855。显示组件855耦接到显示器860。串流媒体播放器810包括设备指令模块811、串流媒体获取模块812、媒体解码模块813及显示模块814。设备指令模块811进行播放终端140的设备发现及控制指令处理。设备发现可用私人协议来实现。控制单元110发送固定格式的设备发现请求指令且播放终端140可发送对应的响应。返回信息包括网络IP、通信端口号码、设备MAC地址及设备类型等信息。控制单元110可根据返回信息与播放终端140建立连接通信。播放终端140的控制指令处理用于接收来自控制单元110的播放控制指令，包括播放源的新增、删除及移动。播放终端140根据当前终端坐标位置与播放源是否有重叠区域判断是否执行播放操作。删除指令可停止影音串流播放。移动指令会根据播放源与当前终端重叠区域更新显示，其中显示区域坐标需要转换为当前终端内的绝对坐标才能正确显示。值得注意的是，控制单元110发送的坐标为对应整个拼接影片墙的坐标。
串流媒体获取模块812使用RTSP及RTP协议。RTSP协议以客户服务器方式工作并支持多种控制指令，例如暂停/继续、后退、前进等。RTSP协议为多媒体播放控制协议，让用户在播放因特网下载的实时数据时能进行控制。RTSP协议为应用层协议并提供一个可扩展框架使得串流媒体可受控与点播，但RTSP协议本身并不用于传送串流媒体数据而利用RTSP协议的子协议RTP及实时传输控制协议(Real-time Transport Control Protocol，RTCP)提供的服务来完成串流媒体数据的传送。RTP及RTCP通过UDP来传输数据且RTSP通过传输控制协议(Transmission Control Protocol，TCP)来传输数据。RTP用于实时传输数据。RTP提供的信息包括：时间戳、序号、以及负载格式(即，用于说明数据的编码格式)。RTCP用于服务质量(Quality of Service，QoS)回馈和同步媒体串流。相对于RTP来说，RTCP所占的带宽非常小(例如，RTP的5％)。播放终端接收到的RTP数据报是经过UDP方式传输，因此可能会发生封包遗失或乱序。若发生封包则无法对接收到的数据封包重新组装成一个完整的视频压缩封包(例如，H.264数据封包)，只好丢弃同一影片帧的其他数据。
媒体解码模块813可根据不同类型的音频或影片选取对应的解码器。每个编码的数据封包均包含有时间戳。在一实施例中，影片串流时间戳可作为参考时钟，用于控制媒体解码速度和实现媒体同步播放。播放终端140通过RTSP及RTP协议获取到一帧数据时，可记录系统本地时钟和媒体流的时间戳作为参考时钟。如此一来，解码时需要依照参考时钟将每个媒体数据封包的串流时间戳转换为本地时间戳并加上一个时间延迟，其中时间延迟用于缓冲储存和同步。若转换过的时间戳与当前本地时钟的误差在预设阀值以内，则判断需要进行解码。若转换过后的时间大于当前本地时钟，则无须解码继续等待。若转换过后的时间戳小于当前本地时钟，说明当前帧解码过晚需要丢弃。
显示模块814将解码后的图像根据播放源在拼接影片墙内的位置来显示。
综上所述，本发明的串流媒体同步播放方法及串流媒体同步播放系统由控制单元在单播服务器上选择串流媒体地址并将串流媒体地址注册到多播服务器以产生多播串流媒体地址，且播放终端从控制单元接收多播串流媒体地址。多播服务器将从单播服务器接收的串流媒体数据多播传送到播放终端，且播放终端解码串流媒体数据并将解码后的串流媒体数据传送到多个显示器。因此，本发明的串流媒体同步播放方法及串流媒体同步播放系统可解决在分布式拼接显示系统由于串流媒体服务能力不足而导致显示系统画面不同步的问题，并使用较小的网络传输负载让分布式拼接显示系统能流畅地播放串流媒体。
虽然本公开已以实施例公开如上，然其并非用以限定本公开，任何所属技术领域中的普通技术人员，在不脱离本公开的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本公开的保护范围当视所附的权利要求书所界定者为准。

Claims (14)

1.一种串流媒体同步播放方法，包括：
藉由控制单元在单播服务器上选择串流媒体地址，并将所述串流媒体地址注册到多播服务器；
藉由所述多播服务器根据所述串流媒体地址产生多播串流媒体地址；
藉由所述控制单元从所述多播服务器接收所述多播串流媒体地址，并将所述多播串流媒体地址传送到多个播放终端；
藉由所述单播服务器传送串流媒体数据到所述多播服务器，并藉由所述多播服务器将所述串流媒体数据多播传送到所述多个播放终端；以及
藉由所述多个播放终端解码所述串流媒体数据并将解码后的串流媒体数据传送到多个显示器。
2.根据权利要求1所述的串流媒体同步播放方法，其中所述控制单元发现并新增网络内的所述单播服务器、多播服务器及所述多个播放终端。
3.根据权利要求1所述的串流媒体同步播放方法，其中所述控制单元新增所有线上的所述多个播放终端，并根据所述多个播放终端形成拼接影片墙，其中所述控制单元标记每个播放终端在拼接影片墙的位置信息并将所述位置信息传送到每个播放终端。
4.根据权利要求1所述的串流媒体同步播放方法，其中所述单播服务器包括网络摄影机，且所述控制单元通过开放网络视频连接头论坛标准来新增所述网络摄影机，其中所述开放网络视频连接头论坛标准描述网络影片的模型、接口、数据类型及数据互动模式。
5.根据权利要求1所述的串流媒体同步播放方法，其中所述多播服务器包括：
设备发现模块，根据预定协议来描述设备网络IP地址、设备MAC地址及设备类型；
注册及注销服务模块，接受所述控制单元的注册指令以注册所述串流媒体地址并产生所述多播串流媒体地址，在接收到所述多个播放终端的播放指令后才与所述单播服务器互动，并接收注销指令以停止接收所述单播服务器的所述串流媒体数据；
会话模块，包括所述注册指令、所述注销指令、播放指令、暂停指令及停止指令；
媒体数据读取模块，使用实时传输协议封装格式来处理所述串流媒体数据；以及
多播转发模块，从所述多个播放终端接收播放指令并判断对应所述播放指令的串流媒体是否已处于转发状态，若所述串流媒体没处于所述转发状态则与所述单播服务器建立会话通信以获得影音数据。
6.根据权利要求1所述的串流媒体同步播放方法，其中所述多个播放终端以多播方式接收所述串流媒体数据，其中对应所述串流媒体数据的封包以所述实时传输协议封装格式封装产生，且所述封包通过用户数据报协议传送。
7.根据权利要求1所述的串流媒体同步播放方法，其中所述控制单元、所述多播服务器及所述多个播放终端耦接到支持多播的网络，且所述单播服务器耦接到局域网络或公用网络。
8.一种串流媒体同步播放系统，包括：
控制单元；
单播服务器，耦接到所述控制单元；
多播服务器，耦接到所述控制单元及所述单播服务器；
多个播放终端，耦接到所述控制单元及所述多播服务器；以及
多个显示器，耦接到所述多个播放终端，其中
所述控制单元在所述单播服务器上选择串流媒体地址，并将所述串流媒体地址注册到所述多播服务器；
所述多播服务器根据所述串流媒体地址产生多播串流媒体地址；
所述控制单元从所述多播服务器接收所述多播串流媒体地址，并将所述多播串流媒体地址传送到所述多个播放终端；
所述单播服务器传送串流媒体数据到所述多播服务器，并所述多播服务器将所述串流媒体数据多播传送到所述多个播放终端；以及
所述多个播放终端解码所述串流媒体数据并将解码后的串流媒体数据传送到所述多个显示器。
9.根据权利要求8所述的串流媒体同步播放系统，其中所述控制单元发现并新增网络内的所述单播服务器、多播服务器及所述多个播放终端。
10.根据权利要求8所述的串流媒体同步播放系统，其中所述控制单元新增所有线上的所述多个播放终端，并根据所述多个播放终端形成拼接影片墙，其中所述控制单元标记每个播放终端在拼接影片墙的位置信息并将所述位置信息传送到每个播放终端。
11.根据权利要求8所述的串流媒体同步播放系统，其中所述单播服务器包括网络摄影机，且所述控制单元通过开放网络视频连接头论坛标准来新增所述网络摄影机，其中所述开放网络视频连接头论坛标准描述网络影片的模型、接口、数据类型及数据互动模式。
12.根据权利要求8所述的串流媒体同步播放系统，其中所述多播服务器包括：
设备发现模块，根据预定协议来描述设备网络IP地址、设备MAC地址及设备类型；
注册及注销服务模块，接受所述控制单元的注册指令以注册所述串流媒体地址并产生所述多播串流媒体地址，在接收到所述多个播放终端的播放指令后才与所述单播服务器互动，并接收注销指令以停止接收所述单播服务器的所述串流媒体数据；
会话模块，包括所述注册指令、所述注销指令、播放指令、暂停指令及停止指令；
媒体数据读取模块，使用实时传输协议封装格式来处理所述串流媒体数据；以及
多播转发模块，从所述多个播放终端接收播放指令并判断对应所述播放指令的串流媒体是否已处于转发状态，若所述串流媒体没处于所述转发状态则与所述单播服务器建立会话通信以获得影音数据。
13.根据权利要求8所述的串流媒体同步播放系统，其中所述多个播放终端以多播方式接收所述串流媒体数据，其中对应所述串流媒体数据的封包以所述实时传输协议封装格式封装产生，且所述封包通过用户数据报协议传送。
14.根据权利要求8所述的串流媒体同步播放系统，其中所述控制单元、所述多播服务器及所述多个播放终端耦接到支持多播的网络，且所述单播服务器耦接到局域网络或公用网络。
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