CN112272316A - 一种基于视频显示时间戳的多传输码流同步udp分发方法和系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发方法,包括S1读取输入的传输码流文件,创建相应的UDP通道;S2TS数据格式转PES数据格式;S3提取PES数据格式的图像帧信息和PTS信息;S4建立图像帧在传输码流中的起始、终止位置和PTS的对应关系表;S5根据时长和传输码流大小计算出每种编码格式传输码流的平均速率;重复步骤S2至步骤S5,分析输入的每个传输码流图像的PTS和位置信息,并计算每个传输码流的平均速率;S7根据图像帧和PTS信息,逐帧读取每个传输码流数据,进行户数据报协议分发,同时使用平均速率对分发速度进行流控;以及S8:任一传输码流发送完毕,都重新开始所有通道传输码流分发。方法实现了不同显示设备上显示同一帧视频内容。
Description
技术领域
本发明属于压缩视频传输领域,特别是涉及一种基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发方法和系统。
背景技术
传输码流分发已经是一个比较流行和成熟的技术,比如家里的网络机顶盒、网络电视都是基于内容分发网络(CDN)技术的网络码流分发,实现网络直播和点播功能。除了家用需要网络分发部署外,在进行视频类产品研发过程中,也需要基于局域网进行码流分发部署,便于多台解码设备共享码流服务器,节省资源。目前基于局域网的码流分发部署的软件主要有开源播放器(FFMPEG)、多媒体播放器(VLC)和Live555等主流开源软件,这些开源软件都能实现局域网码流分发,支持实时流传输协议(RTSP)、用户数据报协议(UDP)协议分发。但是对于多码流分发,这些开源软件分发码流时,码流之间是独立分发,没有任何同步机制。但是对于同一视频内容,不同编码格式码流,需要在不同终端进行解码同步显示画面,并进行质量对比,上述开源分发软件不能实现此功能。
发明内容
本发明的基于视频显示时间戳的多码流同步UDP分发方法是在服务器分发时,提取码流显示时间戳信息,并根据此时间信息对不同码流采用UDP组播方式对不同格式码流进行图像帧级同步分发,并通过平均码率进行流量控制,以使不同终端解码设备能够同步接收同一帧图像数据进行解码、显示,并最终实现不同显示设备上显示同一帧视频内容。
本发明的技术方案如下:
根据本发明的一个方面,提供了一种基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发方法,包括以下步骤:S1:读取输入的传输码流文件,创建相应的UDP通道;S2:传输码流(TS)数据格式转节目流(PES)数据格式;S3:提取节目流(PES)数据格式的图像帧信息和显示时间戳(PTS)信息;S4:建立图像帧在传输码流中的起始、终止位置和显示时间戳的对应关系表;S5:根据时长和传输码流大小计算出每种编码格式传输码流的平均速率;S6:重复步骤S2、步骤S3、步骤S4和步骤S5,分析输入的每个传输码流图像的显示时间戳(PTS)和位置信息,并计算每个传输码流的平均速率;S7:根据图像帧和显示时间戳信息,逐帧读取每个传输码流数据,进行户数据报协议分发,同时使用步骤S5计算的平均速率对分发速度进行流控;以及S8:任一传输码流发送完毕,都重新开始所有通道传输码流分发。
优选的,在上述基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发方法中,在步骤S1中,输入不同编码格式的传输码流,建立多个的UDP分发链路通道,每个的UDP分发链路通道传输一种编码格式传输码流;以及根据输入的路径和文件名信息,分别打开传输码流文件,并根据输入的文件数量,创建对应数量的的UDP分发链路通道。
优选的,在上述基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发方法中,在步骤S2中,根据数字视频广播(DVB)和节目专用信息(PSI)规范,从传输码流(TS)中提取并转换节目识别码(PID)为0x00的数据到一个完整的节目关联表(PAT)节目专用信息(PSI)数据段,并从中解析出节目的节目映射表(PMT)的节目识别码(PID);然后根据节目映射表(PMT)的节目识别码(PID)从传输码流(TS)传输码流中提取并转换一个完整的节目映射表(PMT)的节目识别码(PID)数据段,从该节目映射表(PMT)的节目识别码(PID)数据中解析出需要节目的节目识别码(PID)数据;最后根据节目识别码(PID)转换节目传输码流(TS)格式到节目流(PES)数据格式。
优选的,在上述基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发方法中,在步骤S3中,根据数字视频广播(DVB)中节目流(PES)部分规范和PES语法,对步骤S2中转换的节目流(PES)数据逐帧解析每一个图像帧的显示时间戳(PTS)时间信息,在节目流(PES)数据包中显示时间戳(PTS)由5个字节来表达,需要对显示时间戳信息进行毫秒转换,转换公式如下:
Tms=((DPTS1&0x0e)<<29+(DPTS2&0xff)<<22+(DPTS3&0xfe)<<15+(DPTS4&0xff)<<7+(DPTS5&0xfe)>>1)/Fhz
Tms为转换后的时间戳毫秒数,
DPTS1、DPTS2、DPTS3、DPTS4、DPTS5时间戳在PTS语法中字节位置,
Fhz为时间戳采用频率,一般为90000Hz,跟前端设备设置和终端时钟相关。
优选的,在上述基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发方法中,在步骤S4中,遍历整个传输码流文件的图像帧,对每一帧的显示时间戳(PTS)进行步骤S3的时间转换,同时记录每一帧图像在传输码流中的起始和终止位置。
优选的,在上述基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发方法中,在步骤S5中,根据传输码流第一帧的显示时间戳(PTS)和最后一帧的显示时间戳(PTS)信息,计算出码流的显示时长,并根据时长和传输码流的数据大小,计算出传输码流的平均速率Bitrate,计算公式如下:
Bitrate=Fsize/(Tlast-Tfirst)
Bitrate为传输码流的平均速率,
Fsize为码流文件大小,
Tlast为最后一帧图像的显示时间,
Tfirst为第一帧图像的显示时间。
优选的,在上述基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发方法中,在步骤S7中,根据步骤S4创建的每个传输码流的图像帧的位置和时间关系,读取每个传输码流的一帧或者多帧数据,并使用步骤S1创建的UDP通道进行传输码流发送,同时根据步骤S5计算的平均速率进行传输码流速度控制。
根据本发明的另一方面,还提供了一种基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发系统,包括分发服务器、接收解码设备和显示终端,其中,分发服务器通过上述基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发方法来发送多个传输码流,通过局域网网络连接到接收解码设备,以及接收解码设备按照指定的IP地址和端口号接收分发服务器发送的码流,然后解码传输码流的音视频,解码后的音视频数据通过高清多媒体接口(HDMI)或者DP线缆传送到显示终端。
根据本发明的技术方案,产生的有益效果是:
本发明是在传输码流发分端对多传输码流进行图像帧级同步分发,从发送端解决不同编码格式传输码流之间同步问题,从而实现不同编码格式传输码流能够同步解码,并能在不同显示设备同步显示。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明的基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发方法的流程图。
图2是本发明的典型的基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发系统的示意图。
具体实施方式
以下结合附图,通过具体实施例,对本发明进行详细说明如下。
图1是本发明的基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发方法的流程图,包括如下步骤:
S1:读取输入的传输码流文件,创建相应的UDP通道。具体地,输入不同编码格式的传输码流,建立多UDP分发链路通道,每个UDP分发链路通道传输一种编码格式传输码流;以及根据输入的路径和文件名信息,分别打开传输码流文件,并根据输入的文件数量,创建对应数量的UDP分发链路通道。
S2:传输码流(TS)数据格式转节目流(PES)数据格式。具体地,根据数字视频广播(DVB)和节目专用信息(PSI)规范,从传输码流(TS)中提取并转换节目识别码(PID)为0x00的数据到一个完整的节目关联表(PAT)节目专用信息(PSI)数据段,从该PAT PSI数据中解析出节目的节目映射表(PMT)的PID。然后根据PMT的PID从TS传输码流中提取并转换一个完整的PMT PSI数据段,从该PMT PSI数据中解析出需要节目的PID数据。最后根据节目PID转换节目TS数据格式到节目流(PES)数据格式。
S3:提取PES数据格式的图像帧信息和显示时间戳(PTS)信息。具体地,根据DVB中PES部分规范和PES语法,对步骤S2中转换的PES数据逐帧解析每一个图像帧的PTS时间信息,在PES数据包中PTS由5个字节来表达,需要对显示时间戳信息进行毫秒转换,转换公式如下:
Tms=((DPTS1&0x0e)<<29+(DPTS2&0xff)<<22+(DPTS3&0xfe)<<15+(DPTS4&0xff)<<7+(DPTS5&0xfe)>>1)/Fhz
Tms为转换后的时间戳毫秒数,
DPTS1、DPTS2、DPTS3、DPTS4、DPTS5时间戳在PTS语法中字节位置,
Fhz为时间戳采用频率,一般为90000Hz,跟前端设备设置和终端时钟相关。
S4:建立图像帧在传输码流中的起始、终止位置和显示时间戳的对应关系表。具体地,遍历整个传输码流文件的图像帧,对每一帧的PTS进行步骤S3的时间转换,同时记录每一帧图像在传输码流中的起始和终止位置。
S5:根据时长和传输码流大小计算出每种编码格式传输码流的平均速率。具体地,根据步骤S3和步骤S4计算出来的时间信息和帧位置信息,根据传输码流第一帧的PTS和最后一帧的PTS信息,计算出码流的显示时长,并根据时长和传输码流的数据大小,计算出传输码流的平均速率Bitrate,计算公式如下:
Bitrate=Fsize/(Tlast-Tfirst)
Bitrate为传输码流的平均速率,
Fsize为码流文件大小,
Tlast为最后一帧图像的显示时间,
Tfirst为第一帧图像的显示时间。
S6:重复步骤S2、步骤S3、步骤S4和步骤S5,分析输入的每个传输码流图像的PTS和位置信息,并计算每个传输码流的平均速率。
S7:根据图像帧和显示时间戳信息,逐帧读取每个传输码流数据,进行UDP分发,同时使用步骤S5计算的平均速率对分发速度进行流控。具体地,根据步骤S4创建的每个传输码流的图像帧位置和时间关系表,读取每个传输码流的一帧或者多帧数据,并使用步骤S1创建的UDP通道进行传输码流发送,同时根据步骤S5计算的平均速率进行传输码流速度控制,以使传输码流能够稳定、平滑发送,降低接收解码端的缓冲和解码压力。
S8:任一传输码流发送完毕,都重新开始所有通道传输码流分发。具体地,当所有传输码流中,如果同时发送的传输码流出现任一传输码流发送完毕,所有传输码流都停止发送,并重新开始步骤S7。开始所有传输码流的重新发送,可以保证所有传输码流在每一个分发周期内是同时开始,从而保证在接收解码端尽可能地同步解码显示。
本发明的方法中涉及的基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发系统如图2所示,包括:分发服务器(多码流UDP分发系统)、接收解码设备(例如,图2中的接收解码设备1、2、3、n)和显示终端(显示设备1、2、3、n),分发服务器通过上述基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发方法来发送多个传输码流,通过局域网网络连接到接收解码设备,接收解码设备按照指定的IP地址和端口号接收服务器发送的码流,然后解码传输码流的音视频,解码后的音视频数据通过高清多媒体接口(HDMI)或者DP线缆传送到显示终端,如电视机或者显示器。
本发明的方法实现了多传输码流图像帧时间戳同步UDP分发,是在传输码流发分端对多传输码流进行图像帧级同步分发,从发送端解决不同编码格式传输码流之间同步问题,从而实现不同编码格式传输码流能够同步解码,并能在不同显示设备同步显示。
以上说明是依据本发明的构思和工作原理的最佳实施例。上述实施例不应理解为对本权利要求保护范围的限制,依照本发明构思的其他实施方式和实现方式的组合均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:读取输入的传输码流文件,创建相应的UDP通道;
S2:传输码流(TS)数据格式转节目流(PES)数据格式;
S3:提取所述节目流(PES)数据格式的图像帧信息和显示时间戳(PTS)信息;
S4:建立图像帧在传输码流中的起始、终止位置和显示时间戳的对应关系表;
S5:根据时长和传输码流大小计算出每种编码格式传输码流的平均速率;
S6:重复步骤S2、步骤S3、步骤S4和步骤S5,分析输入的每个传输码流图像的显示时间戳(PTS)和位置信息,并计算每个传输码流的平均速率;
S7:根据图像帧和显示时间戳信息,逐帧读取每个传输码流数据,进行UDP分发,同时使用步骤S5计算的所述平均速率对分发速度进行流控;以及
S8:任一传输码流发送完毕,都重新开始所有通道传输码流分发。
2.根据权利要求1所述的基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发方法,其特征在于,在步骤S1中,输入不同编码格式的传输码流,建立多个的UDP分发链路通道,每个所述UDP分发链路通道传输一种编码格式传输码流;以及根据输入的路径和文件名信息,分别打开传输码流文件,并根据输入的文件数量,创建对应数量的的UDP分发链路通道。
3.根据权利要求1所述的基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发方法,其特征在于,在步骤S2中,根据数字视频广播(DVB)和节目专用信息(PSI)规范,从传输码流(TS)中提取并转换节目识别码(PID)为0x00的数据到一个完整的节目关联表(PAT)节目专用信息(PSI)数据段,并从中解析出节目的节目映射表(PMT)的节目识别码(PID);然后根据节目映射表(PMT)的节目识别码(PID)从传输码流(TS)传输码流中提取并转换一个完整的节目映射表(PMT)的节目识别码(PID)数据段,从所述节目映射表(PMT)的节目识别码(PID)数据中解析出需要节目的节目识别码(PID)数据;最后根据节目识别码(PID)转换所述节目传输码流(TS)格式到所述节目流(PES)数据格式。
4.根据权利要求1所述的基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发方法,其特征在于,在步骤S3中,根据数字视频广播(DVB)中节目流(PES)部分规范和节目流(PES)语法,对步骤S2中转换的节目流(PES)数据逐帧解析每一个图像帧的显示时间戳(PTS)时间信息,在节目流(PES)数据包中显示时间戳(PTS)由5个字节来表达,需要对显示时间戳信息进行毫秒转换,转换公式如下:
Tms=((DPTS1&0x0e)<<29+(DPTS2&0xff)<<22+(DPTS3&0xfe)<<15+(DPTS4&0xff)<<7+(DPTS5&0xfe)>>1)/Fhz
Tms为转换后的时间戳毫秒数,
DPTS1、DPTS2、DPTS3、DPTS4、DPTS5时间戳在PTS语法中字节位置,
Fhz为时间戳采用频率,一般为90000Hz,跟前端设备设置和终端时钟相关。
5.根据权利要求1所述的基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发方法,其特征在于,在步骤S4中,遍历整个传输码流文件的图像帧,对每一帧的显示时间戳(PTS)进行步骤S3的时间转换,同时记录每一帧图像在传输码流中的起始和终止位置。
6.根据权利要求1所述的基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发方法,其特征在于,在步骤S5中,根据传输码流第一帧的显示时间戳(PTS)和最后一帧的显示时间戳(PTS)信息,计算出码流的显示时长,并根据时长和传输码流的数据大小,计算出传输码流的平均速率Bitrate,计算公式如下:
Bitrate=Fsize/(Tlast-Tfirst)
Bitrate为传输码流的平均速率,
Fsize为码流文件大小,
Tlast为最后一帧图像的显示时间,
Tfirst为第一帧图像的显示时间。
7.根据权利要求1所述的基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发方法,其特征在于,在步骤S7中,根据步骤S4创建的每个传输码流的图像帧的位置和时间关系,读取每个传输码流的一帧或者多帧数据,并使用步骤S1创建的所述UDP通道进行传输码流发送,同时根据步骤S5计算的平均速率进行传输码流速度控制。
8.一种基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发系统,其特征在于,包括分发服务器、接收解码设备和显示终端,其中,
所述分发服务器通过权利要求1-7任一项所述的基于视频显示时间戳的多传输码流同步UDP分发方法来发送多个传输码流,通过局域网网络连接到所述接收解码设备,以及
所述接收解码设备按照指定的IP地址和端口号接收所述分发服务器发送的码流,然后解码传输码流的音视频,解码后的音视频数据通过高清多媒体接口(HDMI)或者DP线缆传送到所述显示终端。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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