CN112584228A - 一种基于web的低延迟投屏方法及系统 - Google Patents

一种基于web的低延迟投屏方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出的一种基于WEB的低延迟投屏方法及系统，包括：投屏发送端创建HTTP服务器和监听端口；投屏接收端打开浏览器，访问投屏发送端的ip和端口，并打开投屏接收端的WEB应用；投屏发送端发送WEB应用到投屏接收端的浏览器内运行；投屏接收端向投屏发送端的监听端口发起连接；投屏发送端检测到连接建立成功之后，开始进行屏幕采集，对视频帧进行压缩编码后根据预设流控机制进行视频帧发送；投屏接收端接收到视频帧后，进行解码，并渲染视频帧，完成后执行预设流控机制。本发明仅依靠设备内置的浏览器，就可以展示发送端的投屏内容，并在在投屏过程中有效控制视频采集速度从而达到降低投屏延迟的效果。

Description

一种基于WEB的低延迟投屏方法及系统
技术领域
本发明涉及视频投屏技术领域，更具体的说是涉及一种基于WEB的低延迟投屏方法及系统。
背景技术
投屏又叫无线同屏、飞屏、屏幕共享。具体来说，就是通过某种技术方法将移动设备(如手机、平板、笔记本、电脑)的画面“实时地”显示到另一个设备屏幕上(平板、笔记本、电脑、电视、一体机、投影仪)，输出的内容包括各类媒体信息和实时操作画面。
传统投屏方法是通过在投屏发送端和投屏接收端上安装预设的投屏软件来实现。投屏功能的实施完全依靠投屏软件，一旦投屏软件出现运行错误或无法安装，直接影响到投屏功能的实现。另外，在实际的投屏过程中，投屏发送端的屏幕采集和视频编码的生产速度可能会大于投屏接收端的解码和渲染的消费速度，特别是投屏分辨率比较高的屏幕，这样就会造成缓存积压，实际投屏看到的效果就是，随着时间的推移，延迟会越来越高。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种基于WEB的低延迟投屏方法及系统，仅依靠设备内置的浏览器，就可以展示发送端的投屏内容，并在在投屏过程中有效控制视频采集速度从而达到降低投屏延迟的效果。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种基于WEB的低延迟投屏方法，包括如下步骤：
S1：投屏发送端创建HTTP服务器和监听端口，准备接收投屏接收端的投屏请求；
S2：投屏接收端打开浏览器，访问投屏发送端的ip和端口，并打开投屏接收端的WEB应用；
S3：投屏发送端发送WEB应用到投屏接收端的浏览器内运行；
S4：投屏接收端向投屏发送端的监听端口发起连接；
S5：投屏发送端检测到连接建立成功之后，开始进行屏幕采集，对视频帧进行压缩编码后根据预设流控机制进行视频帧发送；
S6：投屏接收端接收到视频帧后，进行解码，并渲染视频帧，完成后执行预设流控机制。
进一步，所述监听接口采用HTTP协议和WebSocket协议。
进一步，所述步骤S4具体包括：
投屏接收端发起WebSocket连接，去连接投屏发送端的监听端口。
进一步，所述步骤S5中，对视频帧进行压缩编码采用H264编码解码标准。
进一步，所述步骤S6具体为：
投屏接收端通过WebSocket协议连接接收到视频帧后，使用编译为WebAssembly格式的H264解码器解码，并将解码后的YUV数据，使用WEBGL绘图协议在GPU完成中YUV到RGB像素格式转换，最终渲染到Canvas元素上显示出来，完成后执行预设流控机制。
进一步，所述预设流控机制包括：
在投屏发送端设置发送端整数计数器，在投屏接收端设置接收端整数计数器并分别初始化为0；每发送一帧视频，投屏发送端整数计数器加一；投屏发送端实时接收投屏接收端发送过来的接收端整数计数器数值，并保存下载；投屏发送端在发送视频帧前需要比对发送端整数计数器数值与接收端整数计数器数值，当发送端计数器数值-接收端计数器数值<固定阈值时，允许发送下一帧视频。
进一步，所述预设流控机制还包括：
投屏接收端每解码、并渲染完一帧视频后，投屏接收端整数计数器加一；
接收端整数计数器加一动作完成后，将当前接收端整数计数器的数值通过WebSocket连接传送给投屏发送端。
相应的，本发明还公开了一种基于WEB的低延迟投屏系统，包括：投屏发送端和投屏接收端，所述投屏发送端和投屏接收端均安装有浏览器；
投屏发送端包括：
创建单元，用于创建HTTP服务器和监听端口；
应用发送单元，用于发送WEB应用到投屏接收端的浏览器内运行；
视频采集发送单元，用于检测到连接建立成功之后，开始进行屏幕采集，对视频帧进行压缩编码后根据预设流控机制进行视频帧发送；
发送端流控单元，用于执行预设流控机制；
投屏接收端包括：
访问单元，用于打开浏览器，访问投屏发送端的ip和端口，并打开投屏接收端的WEB应用；
连接发起单元，用于向投屏发送端的监听端口发起连接；
解码渲染单元，用于接收到视频帧后，进行解码，并渲染视频帧；
接收端流控单元，用于执行预设流控机制。
进一步，所述发送端流控单元包括：
发送端整数计数器，用于记录投屏发送端发送的视频帧数；
发送端计数控制模块，用于发送端整数计数器的初始化；在投屏发送端每发送一帧视频后，控制投屏发送端整数计数器加一；
存储模块，用于实时接收投屏接收端发送过来的接收端整数计数器数值，并保存下载；
比对模块，用于比对发送端整数计数器数值与接收端整数计数器数值。
进一步，所述接收端流控单元包括：
接收端整数计数器，用于记录投屏接收端端渲染的视频帧数；
接收端计数控制模块，用于投屏接收端每解码，并渲染完一帧视频后，控制投屏接收端整数计数器加一；
数值发送模块，用于接收端整数计数器加一动作完成后，将当前接收端整数计数器的数值通过WebSocket连接传送给投屏发送端。
对比现有技术，本发明有益效果在于：本发明提供了一种基于WEB的低延迟投屏方法及系统，突破了传统的投屏技术受到投屏软件的制约，只要投屏发送端和投屏接收端安装有浏览器，就可以展示投屏发送端的投屏内容。不需要投屏接收端安装终端程序，只需要在浏览器中打开指定地址就可以实现无线投屏。
另外，本发明在视频帧的传输过程中加入流控机制，对视频帧数据加入消费反馈通知，控制采集速度从而有效降低了WEB投屏延迟的效果。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
附图1是本发明的方法流程图。
附图2是本发明的流控机制流程图。
附图3是本发明的系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做出说明。
如图1所示的一种基于WEB的低延迟投屏方法，包括如下步骤：
S101：投屏发送端创建HTTP服务器，监听端口(HTTP+WebSocket)，准备接收投屏接收端的投屏请求。
S102：投屏接收端打开浏览器，访问投屏发送端的ip和端口，并打开投屏接收端的WEB应用。
S103：投屏发送端发送WEB应用(HTML+JS)到投屏接收端的浏览器内运行。
S104：投屏接收端发起WebSocket连接，去连接投屏发送端正在监听的端口。
S105：投屏发送端检测到连接建立成功之后，开始进行屏幕采集，视频帧采用H264标准压缩编码，编码完成后执行流控机制并进行视频帧发送。
S106：投屏接收端通过WebSocket协议连接接收到视频帧后，使用编译为WebAssembly格式的H264解码器解码，并将解码后的YUV数据，使用WEBGL绘图协议在GPU完成中YUV到RGB像素格式转换，最终渲染到Canvas元素上显示出来，完成后执行预设流控机制。
Web投屏实际运行过程中会存在两个问题，一个是解码渲染效率低，二是无法控制WebSocket的缓存，而这两个问题又会导致，投屏发送端的屏幕采集和视频编码的生产速度可能会大于投屏接收端的解码和渲染的消费速度，特别是投屏分辨率比较高的屏幕，这样就会造成缓存积压，实际投屏看到的效果就是，随着时间的推移，延迟会越来越高。我们通过加入流控机制，对视频帧数据加入消费反馈通知，控制采集速度从而达到降低WEB投屏延迟的效果。
如图2所示，流控机制具体如下：
1、投屏发送端和投屏接收端分别引入一个整数计数器，并分别初始化为0。
2、投屏发送端每发送一帧，投屏发送端的整数计数器加一。
3、投屏接收端每解码，并渲染完一帧后，投屏接收端的整数计数器加一。
4、投屏接收端完成整数计数器加一动作后，将当前投屏接收端整数计数器的数值通过WebSocket连接传送给投屏发送端。
5、投屏发送端接收投屏接收端发送过来的整数计数器数值，并保存下载。
6、投屏发送端在发送后面每一个视频帧时都将会对比投屏发送端的整数计数器的数值和保存下来的投屏接收端的整数计数器的数值，只有满足如下公式时才继续发送下一帧数据。
具体公式为：
投屏发送端的整数计数器数值-投屏接收端的整数计数器数值<固定阈值；
其中，固定阈值是一个整数常量，一般为1到3，数值越大表示投屏接收端允许缓存的帧数越大，投屏就会流畅，但是延迟可能会比较高，数值越小投屏帧率会降低，但延迟也会降低。在网络比较好的情况下阈值取1基本上就可以兼顾流畅性和低延迟了。
相应的，如图3所示，本发明还公开了一种基于WEB的低延迟投屏系统，包括：投屏发送端和投屏接收端，投屏发送端和投屏接收端均安装有浏览器。
投屏发送端包括：
创建单元，用于创建HTTP服务器和监听端口。
应用发送单元，用于发送WEB应用到投屏接收端的浏览器内运行。
视频采集发送单元，用于检测到连接建立成功之后，开始进行屏幕采集，对视频帧进行压缩编码后根据预设流控机制进行视频帧发送。
发送端流控单元，用于执行预设流控机制。具体包括：
发送端整数计数器，用于记录投屏发送端发送的视频帧数；
发送端计数控制模块，用于发送端整数计数器的初始化；在投屏发送端每发送一帧视频后，控制投屏发送端整数计数器加一；
存储模块，用于实时接收投屏接收端发送过来的接收端整数计数器数值，并保存下载；
比对模块，用于比对发送端整数计数器数值与接收端整数计数器数值。
投屏接收端包括：
访问单元，用于打开浏览器，访问投屏发送端的ip和端口，并打开投屏接收端的WEB应用。
连接发起单元，用于向投屏发送端的监听端口发起连接。
解码渲染单元，用于接收到视频帧后，进行解码，并渲染视频帧。
接收端流控单元，用于执行预设流控机制。具体包括：
接收端整数计数器，用于记录投屏接收端端渲染的视频帧数；
接收端计数控制模块，用于投屏接收端每解码，并渲染完一帧视频后，控制投屏接收端整数计数器加一；
数值发送模块，用于接收端整数计数器加一动作完成后，将当前接收端整数计数器的数值通过WebSocket连接传送给投屏发送端。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中如U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，包括若干指令用以使得一台计算机终端(可以是个人计算机，服务器，或者第二终端、网络终端等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于终端实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，系统或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中。
同理，在本发明各个实施例中的各处理单元可以集成在一个功能模块中，也可以是各个处理单元物理存在，也可以两个或两个以上处理单元集成在一个功能模块中。
结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

Claims (10)

1.一种基于WEB的低延迟投屏方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：投屏发送端创建HTTP服务器和监听端口，准备接收投屏接收端的投屏请求；
S2：投屏接收端打开浏览器，访问投屏发送端的ip和端口，并打开投屏接收端的WEB应用；
S3：投屏发送端发送WEB应用到投屏接收端的浏览器内运行；
S4：投屏接收端向投屏发送端的监听端口发起连接；
S5：投屏发送端检测到连接建立成功之后，开始进行屏幕采集，对视频帧进行压缩编码后根据预设流控机制进行视频帧发送；
S6：投屏接收端接收到视频帧后，进行解码，并渲染视频帧，完成后执行预设流控机制。
2.根据权利要求1所述的基于WEB的低延迟投屏方法，其特征在于，所述监听接口采用HTTP协议和WebSocket协议。
3.根据权利要求2所述的基于WEB的低延迟投屏方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
投屏接收端发起WebSocket连接，去连接投屏发送端的监听端口。
4.根据权利要求2所述的基于WEB的低延迟投屏方法，其特征在于，所述步骤S5中，对视频帧进行压缩编码采用H264编码解码标准。
5.根据权利要求4所述的基于WEB的低延迟投屏方法，其特征在于，所述步骤S6具体为：
投屏接收端通过WebSocket协议连接接收到视频帧后，使用编译为WebAssembly格式的H264解码器解码，并将解码后的YUV数据，使用WEBGL绘图协议在GPU完成中YUV到RGB像素格式转换，最终渲染到Canvas元素上显示出来，完成后执行预设流控机制。
6.根据权利要求1所述的基于WEB的低延迟投屏方法，其特征在于，所述预设流控机制包括：
在投屏发送端设置发送端整数计数器，在投屏接收端设置接收端整数计数器并分别初始化为0；每发送一帧视频，投屏发送端整数计数器加一；投屏发送端实时接收投屏接收端发送过来的接收端整数计数器数值，并保存下载；投屏发送端在发送视频帧前需要比对发送端整数计数器数值与接收端整数计数器数值，当发送端整数计数器数值-接收端整数计数器数值<固定阈值时，允许发送下一帧视频。
7.根据权利要求6所述的基于WEB的低延迟投屏方法，其特征在于，所述预设流控机制还包括：
投屏接收端每解码、并渲染完一帧视频后，投屏接收端整数计数器加一；
接收端整数计数器加一动作完成后，将当前接收端整数计数器的数值通过WebSocket连接传送给投屏发送端。
8.一种基于WEB的低延迟投屏系统，其特征在于，包括：投屏发送端和投屏接收端，所述投屏发送端和投屏接收端均安装有浏览器；
投屏发送端包括：
创建单元，用于创建HTTP服务器和监听端口；
应用发送单元，用于发送WEB应用到投屏接收端的浏览器内运行；
视频采集发送单元，用于检测到连接建立成功之后，开始进行屏幕采集，对视频帧进行压缩编码后根据预设流控机制进行视频帧发送；
发送端流控单元，用于执行预设流控机制；
投屏接收端包括：
访问单元，用于打开浏览器，访问投屏发送端的ip和端口，并打开投屏接收端的WEB应用；
连接发起单元，用于向投屏发送端的监听端口发起连接；
解码渲染单元，用于接收到视频帧后，进行解码，并渲染视频帧；
接收端流控单元，用于执行预设流控机制。
9.根据权利要求8所述的基于WEB的低延迟投屏系统，其特征在于，所述发送端流控单元包括：
发送端整数计数器，用于记录投屏发送端发送的视频帧数；
发送端计数控制模块，用于发送端整数计数器的初始化；在投屏发送端每发送一帧视频后，控制投屏发送端整数计数器加一；
存储模块，用于实时接收投屏接收端发送过来的接收端整数计数器数值，并保存下载；
比对模块，用于比对发送端整数计数器数值与接收端整数计数器数值。
10.根据权利要求8所述的基于WEB的低延迟投屏系统，其特征在于，所述接收端流控单元包括：
接收端整数计数器，用于记录投屏接收端端渲染的视频帧数；
接收端计数控制模块，用于投屏接收端每解码，并渲染完一帧视频后，控制投屏接收端整数计数器加一；
数值发送模块，用于接收端整数计数器加一动作完成后，将当前接收端整数计数器的数值通过WebSocket连接传送给投屏发送端。
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