CN113163222A - 一种视频帧同步方法、系统、设备及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种视频帧同步方法、系统、设备及可读存储介质，通过现场采集设备实时采集现场的直播音视频流，实时将采集到的直播音视频流发送至视频编码器，作为待处理视频；视频编码器对所述待处理视频的每一帧前插入SEI帧，所述SEI帧携带与下一个视频帧匹配的时间戳，将处理后的视频帧发送至云端；所述云端解析出每一路视频流的时间戳，并计算基准时间戳；针对每一路视频都以所述基准时间戳为基准，选时间戳偏差最小的帧为当前目标同步帧，以完成多机位的帧同步。实现了云端多路视频直播帧对齐。
Description
技术领域
本申请实施例涉及视频直播技术领域，具体涉及一种视频帧同步方法、系统、设备及可读存储介质。
背景技术
随着网络传输技术和流媒体技术的不断成熟，通过高速互联网提供的多媒体直播服务正在越来越普及，众多网络直播平台纷纷涌现。这些网络直播平台为用户提供了极流畅极清晰的多媒体播放。由于网络直播平台是基于互联网的产品，因此可以与众多互联网产品结合，从而为用户提供更加方便的使用体验。
在各种需要音视频直播的场景中，目前现有技术是通过缓冲区大小来作为同步的依据，因此，如果在网络环境、硬件设备不统一的情况下，无法实现同步。就算设备、环境都一致，也做不到帧级别一致，并且受网络波动影响，还跟选取基准时间有关系。
因此如何实现云端视频帧精确同步，是亟待解决的问题。
发明内容
为此，本申请实施例提供一种视频帧同步方法、系统、设备及可读存储介质，实现了云端多路视频直播帧对齐。
为了实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：
根据本申请实施例的第一方面，提供了一种视频帧同步方法，所述方法包括：
现场采集设备实时采集现场的直播音视频流，实时将采集到的直播音视频流发送至视频编码器，作为待处理视频；
视频编码器对所述待处理视频的每一帧前插入SEI帧，所述SEI帧携带与下一个视频帧匹配的时间戳，将处理后的视频帧发送至云端；
所述云端解析出每一路视频流的时间戳，并计算基准时间戳；
针对每一路视频都以所述基准时间戳为基准，选时间戳偏差最小的帧为当前目标同步帧，以完成多机位的帧同步。
可选地，所述SEI格式包括编码帧开始标识、SEI报文标识、自定义内容长度、自定义内容和帧结束标识；
所述自定义内容包括十六字节UUID、一个字节的扩展信息类型和具体内容。
可选地，所述基准时间戳计算公式如下：
基准时间戳＝Min{视频时间戳}+(1000/帧率)/2。
可选地，所述时间戳精确至毫秒。
根据本申请实施例的第二方面，提供了一种视频帧同步系统，所述方法系统：
采集模块，用于现场采集设备实时采集现场的直播音视频流，实时将采集到的直播音视频流发送至视频编码器，作为待处理视频；
编码模块，用于视频编码器对所述待处理视频的每一帧前插入SEI帧，所述SEI帧携带与下一个视频帧匹配的时间戳，将处理后的视频帧发送至云端；
帧同步模块，用于所述云端解析出每一路视频流的时间戳，并计算基准时间戳；针对每一路视频都以所述基准时间戳为基准，选时间戳偏差最小的帧为当前目标同步帧，以完成多机位的帧同步。
可选地，所述SEI格式包括编码帧开始标识、SEI报文标识、自定义内容长度、自定义内容和帧结束标识；
所述自定义内容包括十六字节UUID、一个字节的扩展信息类型和具体内容。
可选地，所述基准时间戳计算公式如下：
基准时间戳＝Min{视频时间戳}+(1000/帧率)/2。
可选地，所述时间戳精确至毫秒。
根据本申请实施例的第三方面，提供了一种设备，所述设备包括：数据采集装置、处理器和存储器；所述数据采集装置用于采集数据；所述存储器用于存储一个或多个程序指令；所述处理器，用于执行一个或多个程序指令，用以执行第一方面任一项所述的方法。
根据本申请实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质中包含一个或多个程序指令，所述一个或多个程序指令用于执行如第一方面任一项所述的方法。
综上所述，本申请实施例提供了一种视频帧同步方法、系统、设备及可读存储介质，通过现场采集设备实时采集现场的直播音视频流，实时将采集到的直播音视频流发送至视频编码器，作为待处理视频；视频编码器对所述待处理视频的每一帧前插入SEI帧，所述SEI帧携带与下一个视频帧匹配的时间戳，将处理后的视频帧发送至云端；所述云端解析出每一路视频流的时间戳，并计算基准时间戳；针对每一路视频都以所述基准时间戳为基准，选时间戳偏差最小的帧为当前目标同步帧，以完成多机位的帧同步。实现了云端多路视频直播帧对齐。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对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。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
图1为本申请实施例提供的一种视频帧同步方法流程示意图；
图2为本申请实施例提供的264编码SEI帧示意图；
图3为本申请实施例提供的265编码SEI帧示意图；
图4为本申请实施例提供的测试效果实验示意图；
图5为本申请实施例提供的一种视频帧同步系统框图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士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及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有技术中存在的问题，使用本申请实施例提供的视频帧同步方法，网络只要能把直播视频流发送出去，网络波动、设备是否一致并不重要，可以在云端实现帧级别同步。可以让云端导播也进入广电行业，给传统广电行业提供更灵活、编辑的导播方案，可以大大降低设备成本、人员成本，以及大大缩短时间准备成本。
图1示出了本申请实施例提供的一种视频帧同步方法，视频编码的时候在视频扩展字段(SEI)来增加毫秒时间戳。在云端解析出上一步增加的扩展自动，并通过同步算法实现帧对齐。具体地，所述方法包括：
步骤101：现场采集设备实时采集现场的直播音视频流，实时将采集到的直播音视频流发送至视频编码器，作为待处理视频；
步骤102：视频编码器对所述待处理视频的每一帧前插入SEI帧，所述SEI帧携带与下一个视频帧匹配的时间戳，将处理后的视频帧发送至云端；
步骤103：所述云端解析出每一路视频流的时间戳，并计算基准时间戳；
步骤104：针对每一路视频都以所述基准时间戳为基准，选时间戳偏差最小的帧为当前目标同步帧，以完成多机位的帧同步。
在一种可能的实施方式中，所述SEI格式包括编码帧开始标识、SEI报文标识、自定义内容长度、自定义内容和帧结束标识；所述自定义内容包括十六字节UUID、一个字节的扩展信息类型和具体内容。
SEI是视频编码(264、265)原生支持，用于增加一些扩展信息，增加的自定义信息不会有兼容性问题。同时也不依赖具体的网络传输协议、封闭格式，具体较好的普适性。
在一种可能的实施方式中，所述基准时间戳计算公式如下：
基准时间戳＝Min{视频时间戳}+(1000/帧率)/2。
在一种可能的实施方式中，所述时间戳精确至毫秒。
通过本申请实施例提供的方法，视频的每一帧(I帧、B帧、P帧)前插入SEI帧，SEI里面带与后面视频帧匹配的时间戳，时间戳是精确到毫秒。导播台根据SEI里面的时间戳，来实现多机位的帧同步。解决云端多路视频直播帧对齐的问题，实现导播切换、音视频完全一致。
SEI格式定义包含如下内容：编码帧开始标识、SEI报文标识、自定义内容长度、自定义内容、帧结束标识。变化的部分就是自定义内容部分。自定义内容又分为：16字节的uuid、1个字节的扩展信息类型、具体内容。
图2示出了264编码SEI帧示意图，“00 00 00 01 06 05”、“80”是固定的SEI帧特征(包括头、尾)；“21”是标识后面自定义包体长度(如果长度超出255，会自动拓展多个字节来表示)；“6c 63 70 73 62 35 64 61 39 66 34 36 35 64 33 66”是16字节的uuid，固定不变；“01”是用于标识此扩展的子分类，帧同步固定为01；“0f”是01这个分类信息体长度，信息体也就是后面紫色的内容，长度是15(如果消息体长度大于255也是用拓展多字节来表示)；“32 30 30 36 32 34 31 34 31 35 33 30 31 32 33”是时间戳字符串表示形式，对应的是20年6月24日14时15分30秒123毫秒，合计15个字节，根据时间时间进行调整。
图3示出了265编码SEI帧示意图。“00 00 00 01 06 05”、“80”是固定的SEI帧特征(包括头、尾)；“21”是标识后面自定义包体长度(如果长度超出255，会自动拓展多个字节来表示)；“6c 63 70 73 62 35 64 61 39 66 34 36 35 64 33 66”是16字节的uuid，固定不变；“01”是用于标识此扩展的子分类，帧同步固定为01；“0f”是01这个分类信息体长度，信息体也就是后面紫色的内容，长度是15(如果消息体长度大于255也是用拓展多字节来表示)；“32 30 30 36 32 34 31 34 31 35 33 30 31 32 33”是时间戳字符串表示形式，对应的是20年6月24日14时15分30秒123毫秒，合计15个字节，根据时间时间进行调整。
当云端处理时，云端解析出每一路视频流的时间戳，计算出一个基准时间戳，然后每一路视频都以基准时间戳为基准，选时间戳偏差最小的帧就是当前最精确的帧。以当前基准时间戳选出来一组帧，就是同步的帧。
图4示出了测试效果实验示意图。左右是2个编码器推的2个流，展示了通过申请实施例在云端实现同步后输出的效果。图中显示的是在线毫秒表，可以看出2个机位显示完全一致。每个视频的上端还有一个毫秒精度的时间，是每个视频当前帧携带的时间戳格式转换后的结果，可以看出2个视频的时间戳偏差为1毫秒。
综上所述，本申请实施例提供了一种视频帧同步方法、系统、设备及可读存储介质，通过现场采集设备实时采集现场的直播音视频流，实时将采集到的直播音视频流发送至视频编码器，作为待处理视频；视频编码器对所述待处理视频的每一帧前插入SEI帧，所述SEI帧携带与下一个视频帧匹配的时间戳，将处理后的视频帧发送至云端；所述云端解析出每一路视频流的时间戳，并计算基准时间戳；针对每一路视频都以所述基准时间戳为基准，选时间戳偏差最小的帧为当前目标同步帧，以完成多机位的帧同步。实现了云端多路视频直播帧对齐。
基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种视频帧同步系统，如图5所示，所述方法系统：
采集模块501，用于现场采集设备实时采集现场的直播音视频流，实时将采集到的直播音视频流发送至视频编码器，作为待处理视频；
编码模块502，用于视频编码器对所述待处理视频的每一帧前插入SEI帧，所述SEI帧携带与下一个视频帧匹配的时间戳，将处理后的视频帧发送至云端；
帧同步模块503，用于所述云端解析出每一路视频流的时间戳，并计算基准时间戳；针对每一路视频都以所述基准时间戳为基准，选时间戳偏差最小的帧为当前目标同步帧，以完成多机位的帧同步。
在一种可能的实施方式中，所述SEI格式包括编码帧开始标识、SEI报文标识、自定义内容长度、自定义内容和帧结束标识；所述自定义内容包括十六字节UUID、一个字节的扩展信息类型和具体内容。
在一种可能的实施方式中，所述基准时间戳计算公式如下：
基准时间戳＝Min{视频时间戳}+(1000/帧率)/2。
在一种可能的实施方式中，所述时间戳精确至毫秒。
基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种设备，所述设备包括：数据采集装置、处理器和存储器；所述数据采集装置用于采集数据；所述存储器用于存储一个或多个程序指令；所述处理器，用于执行一个或多个程序指令，用以执行所述的方法。
基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质中包含一个或多个程序指令，所述一个或多个程序指令用于执行所述的方法。
本说明书中上述方法的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
需要说明的是，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
虽然本申请提供了如实施例或流程图的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。
上述实施例阐明的单元、装置或模块等，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置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，装置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。
本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请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，本申请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，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，移动终端，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本申请可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种视频帧同步方法，其特征在于，所述方法包括：
现场采集设备实时采集现场的直播音视频流，实时将采集到的直播音视频流发送至视频编码器，作为待处理视频；
视频编码器对所述待处理视频的每一帧前插入SEI帧，所述SEI帧携带与下一个视频帧匹配的时间戳，将处理后的视频帧发送至云端；
所述云端解析出每一路视频流的时间戳，并计算基准时间戳；
针对每一路视频都以所述基准时间戳为基准，选时间戳偏差最小的帧为当前目标同步帧，以完成多机位的帧同步。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SEI格式包括编码帧开始标识、SEI报文标识、自定义内容长度、自定义内容和帧结束标识；
所述自定义内容包括十六字节UUID、一个字节的扩展信息类型和具体内容。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基准时间戳计算公式如下：
基准时间戳＝Min{视频时间戳}+(1000/帧率)/2。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时间戳精确至毫秒。
5.一种视频帧同步系统，其特征在于，所述方法系统：
采集模块，用于现场采集设备实时采集现场的直播音视频流，实时将采集到的直播音视频流发送至视频编码器，作为待处理视频；
编码模块，用于视频编码器对所述待处理视频的每一帧前插入SEI帧，所述SEI帧携带与下一个视频帧匹配的时间戳，将处理后的视频帧发送至云端；
帧同步模块，用于所述云端解析出每一路视频流的时间戳，并计算基准时间戳；针对每一路视频都以所述基准时间戳为基准，选时间戳偏差最小的帧为当前目标同步帧，以完成多机位的帧同步。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述SEI格式包括编码帧开始标识、SEI报文标识、自定义内容长度、自定义内容和帧结束标识；
所述自定义内容包括十六字节UUID、一个字节的扩展信息类型和具体内容。
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述基准时间戳计算公式如下：
基准时间戳＝Min{视频时间戳}+(1000/帧率)/2。
8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述时间戳精确至毫秒。
9.一种设备，其特征在于，所述设备包括：数据采集装置、处理器和存储器；
所述数据采集装置用于采集数据；所述存储器用于存储一个或多个程序指令；所述处理器，用于执行一个或多个程序指令，用以执行如权利要求1-4任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中包含一个或多个程序指令，所述一个或多个程序指令用于执行如权利要求1-4任一项所述的方法。
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