CN111757121A - 视频流倒放方法及装置 - Google Patents

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CN111757121A CN202010651400.4A CN202010651400A CN111757121A CN 111757121 A CN111757121 A CN 111757121A CN 202010651400 A CN202010651400 A CN 202010651400A CN 111757121 A CN111757121 A CN 111757121A
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Abstract

本发明实施例提出视频流倒放方法及装置。方法包括：对视频流进行倒序解码；对解码出的每一帧图像进行帧内编码；对编码得到的编码帧进行倒序解码，输出解码出的图像。本发明实施例尽量降低了视频流倒放处理过程中占用的内存和编解码器资源。

Description

视频流倒放方法及装置
技术领域
本发明涉及视频流播放技术领域，尤其涉及视频流倒放方法及装置。
背景技术
目前，视频编码格式主要是以分段即一组序列帧，进行帧间和帧内压缩编码的视频格式文件，如H264、H265、MPEG-4等格式，这类视频编码的帧分为多种类型，如I、P帧，其中I帧周期型的出现，且以I帧为界限，两个I帧之间构成一GOP(Group of Pictures，画面组)。I帧不需要参考其它帧即可正确解码，P帧必须参考前面的I帧才能正确解码。
在播放视频流时，有些场景下存在倒放需求。目前的单视频流倒放方案为：对原始视频流的GOP码流进行多次并行解码，且预先设计好各个解码器的解码时间，使得一个解码器输出最后一帧图像后，另一个解码器正好输出倒数第二帧图像，倒数第二帧图像输出完成时第三个解码器正好输出倒数第三帧图像，依此类推，使得多个解码器配合完成所有图像的倒序输出。这种方式由于需要多个解码器，因此对解码器性能的消耗很巨大。
发明内容
本发明实施例提出视频流倒放方法及装置，以尽量降低视频流倒放处理过程中占用的内存和编解码器资源。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
一种视频流倒放方法，该方法包括：
对视频流进行倒序解码；
对解码出的每一帧图像进行帧内编码；
对编码得到的编码帧进行倒序解码，输出解码出的图像。
所述对视频流进行倒序解码包括：
对视频流进行全帧率倒序解码。
所述对视频流进行倒序解码包括：
对多路视频流中的每一路分别进行倒序解码；
所述对视频流进行倒序解码之后、所述对解码出的每一帧图像进行帧内编码之前进一步包括：
将从每路视频流解码出的倒序播放的图像进行拼接；
所述对解码出的每一帧图像进行帧内编码包括：
对每一帧拼接图像进行帧内编码；
所述对编码得到的编码帧进行倒序解码包括：
对拼接图像编码得到的编码帧进行倒序解码。
所述将从每路视频流解码出的倒序播放的图像进行拼接包括：
将从每路视频流解码出的、倒序播放顺序相同的图像进行拼接，或者，
将从每路视频流解码出的、倒序播放时间的差值在预设范围内的图像进行拼接。
所述对视频流进行倒序解码进一步包括：
根据视频流在屏幕上的显示窗口的大小，对解码出的每一帧图像进行缩放处理。
所述方法进一步包括：预先在内存中分配解码缓冲区；
所述对多路视频流中的每一路分别进行倒序解码进一步包括：
将解码出的图像放入解码缓冲区；
所述将从每路视频流解码出的倒序播放的图像进行拼接之后进一步包括：
将对后续帧的解码不具有参考作用且已完成拼接的图像所占的解码缓冲区内存释放。
所述方法进一步包括：预先在内存中分配拼接缓冲区；
所述将从每路视频流解码出的倒序播放的图像进行拼接包括：
将从每路视频流解码出的倒序播放的图像放入拼接缓冲区；
所述对每一帧拼接图像进行帧内编码之后进一步包括：
将已完成编码的拼接图像所占的拼接缓冲区内存释放。
所述方法进一步包括：预先设定多路视频流在屏幕上的显示布局；
所述将从每路视频流解码出的倒序播放的图像进行拼接包括：
按照各图像在拼接图像中的位置与该图像所属视频流在屏幕上的显示位置对应的原则，将从每路视频流解码出的倒序播放的图像进行拼接。
所述方法进一步包括：预先分配拼接缓冲区，其中，拼接缓冲区包含多个子区域，每个子区域对应一个视频流，该多个子区域的布局与预先设定的多路视频流在屏幕上的显示布局相同，且，每个子区域的大小由该子区域对应的视频流在屏幕上的显示窗口的大小决定；
所述按照各图像在拼接图像中的位置与该图像所属视频流在屏幕上的显示位置对应的原则，将从每路视频流解码出的倒序播放的图像进行拼接包括：
对于从每路视频流解码出的倒序播放的图像，根据各图像所属的视频流在屏幕上的显示布局，确定各图像在拼接缓冲区中对应的子区域，将各图像放入拼接缓冲区的各对应子区域中。
所述对解码出的每一帧图像进行帧内编码包括：
对解码出的每一帧图像进行I帧编码或者帧内的图像格式编码。
一种视频流倒放装置，该装置包括：
第一解码模块，用于对视频流进行倒序解码；
编码模块，用于对解码出的每一帧图像进行帧内编码；
第二解码模块，用于对编码得到的编码帧进行倒序解码，输出解码出的图像。
一种视频流倒放装置，该装置包括：存储器以及可访问存储器的处理器，该存储器存储指令，该指令在由处理器执行时使得处理器执行如上任一所述的方法的步骤。
本发明实施例中，通过对视频流进行倒序解码，节省了原始视频流解码过程占用的内存；通过对解码出的图像进行帧内编码以及对编码帧进行倒序解码，使得编码及对应的解码过程只需一个编码器和一个解码器，大大减少了对编码和解码资源的占用。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的视频流倒放方法流程图；
图2为本发明另一实施例提供的视频流倒放方法流程图；
图3为本发明又一实施例提供的多路视频流倒放方法流程图；
图4为本发明又一实施例提供的多路视频流倒放方法流程图；
图5为本发明又一实施例提供的多路视频流倒放方法流程图；
图6为H264码流的一个示例图；
图7为本发明应用实例中，当N＝4时，预先设定的4路视频流在屏幕上的显示布局示意图；
图8为本发明应用实例中，当N＝4时，拼接缓冲区的布局示意图；
图9为本发明一实施例提供的视频流倒放装置的结构示意图；
图10为本发明另一实施例提供的视频流倒放装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
通过上述对现有的视频流倒放方案进行的分析发现，当前的单路视频流倒放方式存在一定的缺陷。根据上述分析，发明人给出了本发明所述的视频流倒放方案：
图1为本发明一实施例提供的视频流倒放方法流程图，其具体步骤如下：
步骤101：对视频流进行倒序解码。
步骤102：对解码出的每一帧图像进行帧内编码。
步骤103：对编码得到的编码帧进行倒序解码，输出解码出的图像。
上述实施例的有益效果如下：
一、通过对视频流进行倒序解码，使得已解码出的且对后续帧的解码过程无参考作用且已完成后续帧内编码的图像所占的内存可立即释放，节省了原始视频流解码过程占用的内存；
二、通过对解码出的图像进行帧内编码以及对编码帧进行倒序解码，使得编码及对应的解码过程只需一个编码器和一个解码器，大大减少了对编码和解码资源的占用。
一可选实施例中，为了保证视频流倒放的流畅性，步骤101中，对视频流进行倒序解码具体为：对视频流进行全帧率倒序解码。
通过上述实施例，保留了原始图像中的所有关键信息，从而保证了最终的视频流倒放的流畅性。
上述实施例不仅适用于单路视频流的倒放，也适用于多路视频流的倒放，考虑到：在对多路视频流倒放时，若对每路视频流分别执行上述过程，则每路视频流分别需要一个编码器和解码器，为了在多路视频流倒放时更进一步地节省编码和解码资源，本发明实施例给出了如下优化方案：
图2为本发明另一实施例提供的视频流倒放方法流程图，其具体步骤如下：
步骤201：对多路视频流中的每一路分别进行倒序解码。
步骤202：分别将从每路视频流解码出的倒序播放的图像进行拼接。
步骤203：对每一帧拼接图像进行帧内编码。
步骤204：对拼接图像编码得到的编码帧进行倒序解码，输出解码出的图像。
上述实施例中，针对多路视频流倒放的场景，通过将从多路视频流解码出的倒序播放的图像进行拼接，然后对每一帧拼接图像进行帧内编码，再对编码帧进行倒序解码，使得编码及对应的解码过程只需一个编码器和一个解码器，大大减少了对编码和解码资源的占用。
一可选实施例中，为了保证多路视频流倒放的同步性，步骤202中，分别将从每路视频流解码出的倒序播放的图像进行拼接可包括：
将从每路视频流解码出的、倒序播放顺序相同的图像进行拼接，或者，将从每路视频流解码出的、倒序播放时间的差值在预设范围内的图像进行拼接。
倒序播放顺序相同实质上就是倒放时间相同，也就是在同一时间进行倒放。需要说明的是，由于倒放帧率的不同，可能会有：视频流A在单位时间需要播放一帧图像，而视频流B在单位时间需要播放两帧图像的情况，此时在拼接时，就需要将在同一时间倒放的视频流A的一帧图像与视频流B的两帧图像进行拼接。
例如：一共有两路视频流，该两路视频流的倒放帧率相同，其中，第一路视频流全部解码后会得到m帧图像，这些图像的正序序号分别为1、2、3、...、m，第二路视频流全部解码后会得到n帧图像，这些图像的正序序号分别为1、2、3、...、n，则：将两路视频流解码出的最后1帧图像(倒序序号都为1，正序序号分别为m、n)进行拼接，将两路视频流解码出的倒数第2帧图像(倒序序号都为2，正序序号分别为m-1、n-1)进行拼接，依此类推。
需要说明的是，若m≠n，例如：m<n，则当第1路视频流的倒数第m帧图像(正序序号为1)与第二路视频流的倒数第m帧图像拼接完毕后，之后，第二路视频流的剩下的每一帧图像都分别与第一路视频流的正数第1帧图像(正序序号为1)进行拼接。
通过上述实施例，拼接时将从每路视频流中倒序播放顺序相同的解码图像、或者倒放时间的差值在预设范围内的解码图像进行拼接，从而保证了多路视频流倒放的同步性。
考虑到：步骤101、201解码出的图像的大小可能与视频流最终在屏幕上的显示窗口的大小不同，步骤101、201中进一步根据视频流在屏幕上的显示窗口的大小，对解码出的每一帧图像进行缩放处理，以使得缩放后的图像的大小与对应视频流在屏幕上的显示窗口的大小相同。
图3为本发明又一实施例提供的多路视频流倒放方法流程图，其具体步骤如下：
步骤301：预先在内存中分配解码缓冲区和拼接缓冲区。
步骤302：对多路视频流中的每一路分别进行全帧率倒序解码，将解码出的图像放入解码缓冲区。
步骤303：将从每路视频流解码出的倒序播放的图像放入拼接缓冲区，将对后续帧的解码不具有参考作用且已完成拼接的图像所占的解码缓冲区内存释放。
已完成拼接的图像即已放入拼接缓冲区的图像。
步骤304：对每一帧拼接图像进行帧内编码，将已完成编码的拼接图像所占的拼接缓冲区内存释放。
步骤305：对拼接图像编码得到的编码帧进行倒序解码，输出解码出的图像。
上述实施例中，对每一路视频流进行倒序解码，这样位于后面的图像会被先解码出并先完成拼接，拼接完成后就可将对后续帧的解码不具有参考作用的图像所占的解码缓冲区内存释放，拼接图像的帧内编码完成后就可将拼接图像所占的拼接缓冲区内存释放掉，从而大大减少了对内存的占用。
由于拼接图像的布局决定了多路视频流最终在屏幕上的显示布局。因此，为了让拼接图像的布局与多路视频流最终在屏幕上的显示布局一致，本发明实施例中，预先设定多路视频流在屏幕上的显示布局，且步骤202中，将从每路视频流解码出的倒序播放的图像进行拼接包括：按照各图像在拼接图像中的位置与该图像所属视频流在屏幕上的显示位置对应的原则，将从每路视频流解码出的倒序播放的图像进行拼接。以下给出具体解决方案：
图4为本发明又一实施例提供的多路视频流倒放方法流程图，其具体步骤如下：
步骤401：预先设定多路视频流在屏幕上的显示布局；根据预先设定的多路视频流在屏幕上的显示布局，以及每路视频流在屏幕上的显示窗口的大小，预先分配拼接缓冲区，其中，拼接缓冲区包含多个子区域，每个子区域对应一个视频流，该多个子区域的布局与预先设定的多路视频流在屏幕上的显示布局相同，且，每个子区域的大小与该子区域对应的视频流在屏幕上的显示窗口的大小相同。
步骤402：对多路视频流中的每一路分别进行全帧率倒序解码。
步骤403：对于从每路视频流解码出的倒序播放的图像，根据各图像所属的视频流在屏幕上的显示布局，确定各图像在拼接缓冲区中对应的子区域，将各图像放入拼接缓冲区的各对应子区域中。
步骤404：对每一帧拼接图像进行帧内编码。
步骤405：对拼接图像编码得到的编码帧进行倒序解码，输出解码出的图像。
上述实施例中，通过将拼接缓冲区划分出多个子区域，该多个子区域的布局与预先设定的多路视频流在屏幕上的显示布局相同，之后，对于从每路视频流解码出的倒序播放的图像，根据各图像所属的视频流在屏幕上的显示布局，确定各图像在拼接缓冲区中对应的子区域，将各图像放入拼接缓冲区的各对应子区域中，从而使得拼接图像的布局与多路视频流最终在屏幕上的显示布局一致，从而保证了多路视频流的输出布局的准确性。
图5为本发明又一实施例提供的多路视频流倒放方法流程图，其具体步骤如下：
步骤501：预先在内存中分配解码缓冲区；预先设定多路视频流在屏幕上的显示布局；根据预先设定的多路视频流在屏幕上的显示布局，以及每路视频流在屏幕上的显示窗口的大小，预先在内存中分配拼接缓冲区，其中，拼接缓冲区包含多个子区域，每个子区域对应一个视频流，该多个子区域的布局与预先设定的多路视频流在屏幕上的显示布局相同，且，每个子区域的大小与该子区域对应的视频流在屏幕上的显示窗口的大小相同。
步骤502：获取需要并行倒放的N(N>1)个通道对应的N路原始视频流。
步骤503：对该N路原始视频流分别进行全帧率倒序解码，将解码出的图像放入解码缓冲区。
视频监控领域的原始视频流，比较常见的是H264或H265码流。以H264码流为例，一般包含I帧和P帧。I帧是关键帧，独立编码，因此可以独立解码；P帧参考I帧或P帧编码，因此不能独立解码，需要依赖它前边的帧。图6为H264码流的一个示例，如图6所示，一个I帧加上a个P帧序列组成一个GOP，一个视频流由b个GOP组成。解码时，将存储单元中的H264码流读取到系统内存，并进行解析，获取GOP分布和时标等信息，然后开始读取码流的最后一个GOP，即GOPb，从GOPb的I帧开始解码，并依次解码后续的a个P帧，获得(1+a)帧原始YUV图像，再读取码流的倒数第2个GOB，即GOP(b-1)，解码得到(1+a)帧原始YUV图像，依此类推，直至解码完码流的所有GOP，一共得到(1+a)*b帧原始YUV图像。
步骤504：对解码出的每一帧图像分别按照对应视频流在屏幕上的显示窗口的大小进行缩放处理。
步骤505：对于每路视频流对应的倒序播放顺序相同的缩放图像，根据各缩放图像所属的视频流在屏幕上的显示布局，确定各缩放图像在拼接缓冲区中对应的子区域，将各缩放图像放入拼接缓冲区的各对应子区域中，将对后续帧解码无参考作用且已完成缩放处理并放入拼接缓冲区的图像所占的解码缓冲区内存释放。
图7给出了当N＝4时，预先设定的该4路视频流在屏幕上的显示布局，则拼接缓冲区的布局如图8所示，可见图8的布局与图7的布局相同。
需要说明的是，由于不同视频流的长度可能不同，因此可能存在：当某个视频流中的所有图像已经都放入拼接缓冲区时，而其它视频流还有未放入拼接缓冲区的图像时，此后，对于已经存放完毕的视频流的位置则可在拼接缓冲区的对应位置处放入正数第1帧图像。这样在倒放时，对于先播放完毕的视频流，其在倒放至第1帧时，画面将始终保持在第1帧。
步骤506：对每一帧拼接图像实时进行帧内编码，将已完成编码的拼接图像所占的拼接缓冲区内存释放。
帧内编码，即对每一帧图像进行编码时，只需依据本帧图像的信息，无需参考其它帧的信息。帧内编码如：I帧编码或者帧内的图像格式编码。
步骤507：对拼接图像编码得到的编码帧实时进行倒序解码，输出解码出的图像。
图9为本发明一实施例提供的视频流倒放装置的结构示意图，该装置主要包括：
第一解码模块91，用于对视频流进行倒序解码。
编码模块92，用于对第一解码模块91解码出的每一帧图像进行帧内编码，将得到的编码帧发送给第二解码模块93。
第二解码模块93，用于对编码模块92编码得到的编码帧进行倒序解码，输出解码出的图像。
一可选实施例中，第一解码模块91具体用于，对视频流进行全帧率倒序解码。
一可选实施例中，第一解码模块91具体包括：解码模块和拼接模块，其中：
解码模块，用于对多路视频流中的每一路分别进行倒序解码；
拼接模块，用于将解码模块从每路视频流解码出的倒序播放的图像进行拼接；
编码模块92具体用于，对拼接模块拼接出的每一帧拼接图像进行帧内编码。
一可选实施例中，拼接模块具体用于，将解码模块从每路视频流解码出的、倒序播放顺序相同的图像进行拼接，或者，将解码模块从每路视频流解码出的、倒序播放时间的差值在预设范围内的图像进行拼接。
一可选实施例中，第一解码模块91进一步用于，根据视频流在屏幕上的显示窗口的大小，对解码出的每一帧图像进行缩放处理。
一可选实施例中，解码模块具体用于，对多路视频流中的每一路分别进行倒序解码，将解码出的图像放入预设解码缓冲区；
拼接模块进一步用于，将对后续帧的解码不具有参考作用且已完成拼接的图像所占的解码缓冲区内存释放。
一可选实施例中，拼接模块具体用于，分别将解码模块从每路视频流解码出的倒序播放的图像放入预设的拼接缓冲区的同一拼接区；
编码模块92进一步用于，将已完成编码的拼接图像所占的拼接缓冲区内存释放。
一可选实施例中，拼接模块将解码模块从每路视频流解码出的倒序播放的图像实时进行拼接包括：按照各图像在拼接图像中的位置与该图像所属视频流在屏幕上的显示位置对应的原则，将解码模块从每路视频流解码出的倒序播放的图像进行拼接。
一可选实施例中，拼接模块按照各图像在拼接图像中的位置与该图像所属视频流在屏幕上的显示位置对应的原则，将解码模块从每路视频流解码出的倒序播放的图像进行拼接包括：
对于每路视频流解码出的倒序播放的图像，根据各图像所属的视频流在屏幕上的显示布局，确定各图像在拼接缓冲区中对应的子区域，将各图像放入拼接缓冲区的各对应子区域中；其中，拼接缓冲区包含多个子区域，每个子区域对应一个视频流，该多个子区域的布局与预先设定的多路视频流在屏幕上的显示布局相同，且，每个子区域的大小与该子区域对应的视频流在屏幕上的显示窗口的大小决定；
一可选实施例中，第二解码模块93对解码出的每一帧图像进行帧内编码包括：对解码出的每一帧图像进行I帧编码或者帧内的图像格式编码。
图10为本发明另一实施例提供的视频流倒放装置的结构示意图，该装置主要包括：存储器1001以及可访问存储器1001的处理器1002，该存储器1001存储指令，该指令在由处理器1002执行时使得处理器1002执行如步骤101～103，或者步骤201～204，或者步骤301～305，或者步骤401～405，或者如步骤501～507所述的方法的步骤。
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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种视频流倒放方法，其特征在于，该方法包括：
对视频流进行倒序解码；
对解码出的每一帧图像进行帧内编码；
对编码得到的编码帧进行倒序解码，输出解码出的图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对视频流进行倒序解码包括：
对视频流进行全帧率倒序解码。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对视频流进行倒序解码包括：
对多路视频流中的每一路分别进行倒序解码；
所述对视频流进行倒序解码之后、所述对解码出的每一帧图像进行帧内编码之前进一步包括：
将从每路视频流解码出的倒序播放的图像进行拼接；
所述对解码出的每一帧图像进行帧内编码包括：
对每一帧拼接图像进行帧内编码；
所述对编码得到的编码帧进行倒序解码包括：
对拼接图像编码得到的编码帧进行倒序解码。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将从每路视频流解码出的倒序播放的图像进行拼接包括：
将从每路视频流解码出的、倒序播放顺序相同的图像进行拼接，或者，
将从每路视频流解码出的、倒序播放时间的差值在预设范围内的图像进行拼接。
5.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述对视频流进行倒序解码进一步包括：
根据视频流在屏幕上的显示窗口的大小，对解码出的每一帧图像进行缩放处理。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：预先在内存中分配解码缓冲区；
所述对多路视频流中的每一路分别进行倒序解码进一步包括：
将解码出的图像放入解码缓冲区；
所述将从每路视频流解码出的倒序播放的图像进行拼接之后进一步包括：
将对后续帧的解码不具有参考作用且已完成拼接的图像所占的解码缓冲区内存释放。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：预先在内存中分配拼接缓冲区；
所述将从每路视频流解码出的倒序播放的图像进行拼接包括：
将从每路视频流解码出的倒序播放的图像放入拼接缓冲区；
所述对每一帧拼接图像进行帧内编码之后进一步包括：
将已完成编码的拼接图像所占的拼接缓冲区内存释放。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：预先设定多路视频流在屏幕上的显示布局；
所述将从每路视频流解码出的倒序播放的图像进行拼接包括：
按照各图像在拼接图像中的位置与该图像所属视频流在屏幕上的显示位置对应的原则，将从每路视频流解码出的倒序播放的图像进行拼接。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：预先分配拼接缓冲区，其中，拼接缓冲区包含多个子区域，每个子区域对应一个视频流，该多个子区域的布局与预先设定的多路视频流在屏幕上的显示布局相同，且，每个子区域的大小由该子区域对应的视频流在屏幕上的显示窗口的大小决定；
所述按照各图像在拼接图像中的位置与该图像所属视频流在屏幕上的显示位置对应的原则，将从每路视频流解码出的倒序播放的图像进行拼接包括：
对于从每路视频流解码出的倒序播放的图像，根据各图像所属的视频流在屏幕上的显示布局，确定各图像在拼接缓冲区中对应的子区域，将各图像放入拼接缓冲区的各对应子区域中。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对解码出的每一帧图像进行帧内编码包括：
对解码出的每一帧图像进行I帧编码或者帧内的图像格式编码。
11.一种视频流倒放装置，其特征在于，该装置包括：
第一解码模块，用于对视频流进行倒序解码；
编码模块，用于对解码出的每一帧图像进行帧内编码；
第二解码模块，用于对编码得到的编码帧进行倒序解码，输出解码出的图像。
12.一种视频流倒放装置，其特征在于，该装置包括：存储器以及可访问存储器的处理器，该存储器存储指令，该指令在由处理器执行时使得处理器执行如权利要求1至10任一所述的方法的步骤。
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