CN113411651A - 一种视频处理方法、播放器及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种视频处理方法、播放器及计算机可读存储介质,所述方法包括:获取无损无压缩视频文件,将所述无损无压缩视频文件进行切片或者分割成多个,并分别对应存储到多个固态硬盘上;上电后,将存储在多个所述固态硬盘中的视频同时读取出来,并全部存入到视频帧缓存;将视频从所述视频帧缓存读取出来,并按各个输出接口协议将视频数据打包后通过各个视频输出接口将视频输出到显示设备进行显示。本发明通过将无损无压缩视频文件进行视频切片或者视频分割,将单个视频文件分别存储到多个固态硬盘,将单个固态硬盘的带宽需求降低,从而支持超高清无损无压缩视频的播放,成本低,可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域,尤其涉及一种视频处理方法、播放器及计算机可读存储介质。
背景技术
无损无压缩视频是指视频中每一帧的每一个像素都用原始的24bit、30bit或者36bit(bit:比特)数据来表示,不对视频数据做任何压缩处理。目前常用的视频都是经过有损压缩算法压缩后的视频,比如压缩后的8K 60Hz 24bpp(bpp:表示每个像素所用的比特数,如24bpp表示每个像素用24比特数据表示,30bpp表示每个像素用30比特数据表示,36bpp表示每个像素用36比特数据表示,8K 60Hz代表8K视频图像每秒刷新60次,或者说每秒钟的视频由60帧画面组成)视频带宽一般小于25MB/s(Mega Bytes per Second),但是无损无压缩的8K 60Hz 24bpp视频带宽高达7.2GB/s,无损无压缩视频的带宽是压缩视频的几百倍,所以播放无损视频对存储器的带宽要求极高。无损视频虽然有带宽大的缺点,但是无损视频所能展现的超高画质也是压缩视频无法比拟的,所以在需要完美展示高端超高清LCD、LED和Micro LED显示器画质时,无损视频是必然的选择。
8K(一种数字视频标准)超高清视频像素数目是7680×4320,8K 60Hz无损无压缩视频的文件非常大,8K无损无压缩视频所需带宽为7.2GB/s(Giga Bytes per Second),1分钟8K 60Hz无损视频文件大小为360GB(Giga Byte,Byte表示字节,一个字节由8个比特组成)。
相比于8K无损视频文件大小,对8K无损视频播放器来说更大的挑战在于满足其极高的带宽要求。鉴于8K视频对存储设备大容量和高带宽需求,目前市面上还只有4K无损视频播放器,若要支持8K播放,需采用4台4K播放器同时工作来支持,这种方案成本高,可靠性低。
因此,现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种视频处理方法、播放器及计算机可读存储介质,旨在解决现有技术中支持无损无压缩视频播放时需采用多台播放器同时工作来支持,成本高且可靠性低的问题。
为实现上述目的,本发明提供一种视频处理方法,所述视频处理方法包括如下步骤:
获取无损无压缩视频文件,将所述无损无压缩视频文件进行切片或者分割成多个,并分别对应存储到多个固态硬盘上;
上电后,将存储在多个所述固态硬盘中的视频同时读取出来,并全部存入到视频帧缓存;
将视频从所述视频帧缓存读取出来,并按各个输出接口协议将视频数据打包后通过各个视频输出接口将视频输出到显示设备进行显示。
可选地,所述的视频处理方法,其中,所述获取无损无压缩视频文件,将所述无损无压缩视频文件进行切片或者分割成多个,并分别对应存储到多个固态硬盘上,具体包括:
将获取的无损无压缩视频文件进行视频切片或者视频分割;
将进行视频切片或者视频分割后的多个无损无压缩视频文件分别按自定义协议打包成多个数据包;
将多个所述数据包通过通信接口传输给FPGA,所述FPGA通过自定义协议将多个所述数据包写入对应的多个固态硬盘。
可选地,所述的视频处理方法,其中,每个所述数据包由包头、固态硬盘编号或固态硬盘地址、视频文件数据和校验码组成。
可选地,所述的视频处理方法,其中,所述包头包含数据包的类型和长度信息;
所述固态硬盘编号或固态硬盘地址用于区分不同的固态硬盘;
所述视频文件数据为需要写入固态硬盘的有效视频数据;
所述校验码用于判断传输中数据是否有误。
可选地,所述的视频处理方法,其中,所述视频切片包括:
根据所述固态硬盘的数量,将所述无损无压缩视频文件切片为N个,每个固态硬盘上存储一个切片后的视频文件,每个视频文件按预设规则存储所述无损无压缩视频文件的多帧画面;
其中,N大于2。
可选地,所述的视频处理方法,其中,所述视频分割包括:
根据所述固态硬盘的数量,将所述无损无压缩视频文件分割为N个,每个固态硬盘上存储一个分割后的视频文件,每个视频文件存储所述无损无压缩视频文件的每一帧画面的一部分;
其中,N大于2。
可选地,所述的视频处理方法,其中,所述无损无压缩视频文件的每一帧画面各个部分的划分方式为:X*Y分割,横向数量为X,纵向数量为Y,其中,X>=1,Y>=1。
可选地,所述的视频处理方法,其中,所述无损无压缩视频文件包括8K 60Hz无损无压缩视频文件、8K120Hz无损无压缩视频文件和16K 60Hz无损无压缩视频文件。
此外,为实现上述目的,本发明还提供一种播放器,其中,所述播放器包括:
FPGA、固态硬盘、通信接口、视频输出接口和视频帧缓存;
所述FPGA分别与固态硬盘、通信接口、视频输出接口、视频帧缓存连接;
所述固态硬盘的数量根据无损无压缩视频文件的大小进行对应设置;
所述通信接口接收进行视频切片或者视频分割后的无损无压缩视频文件,并发送给所述FPGA;
所述FPGA将切片或者分割后的多个视频文件分别对应存储到多个固态硬盘上;
在所述播放器上电后,所述FPGA将存储在多个所述固态硬盘中的视频同时读取出来,并全部存入到视频帧缓存;
当需要进行视频播放时,所述FPGA将视频从所述视频帧缓存读取出来,并按各个输出接口协议将视频数据打包后通过各个视频输出接口将视频输出到显示设备进行显示。
此外,为实现上述目的,本发明还提供一种计算机可读存储介质,其中,所述计算机可读存储介质存储有视频处理程序,所述视频处理程序被处理器执行时实现如上所述的视频处理方法的步骤。
本发明通过获取无损无压缩视频文件,将所述无损无压缩视频文件进行切片或者分割成多个,并分别对应存储到多个固态硬盘上;上电后,将存储在多个所述固态硬盘中的视频同时读取出来,并全部存入到视频帧缓存;将视频从所述视频帧缓存读取出来,并按各个输出接口协议将视频数据打包后通过各个视频输出接口将视频输出到显示设备进行显示。本发明通过将无损无压缩视频文件进行视频切片或者视频分割,将单个视频文件分别存储到多个固态硬盘,将单个固态硬盘的带宽需求降低,从而支持超高清无损无压缩视频的播放,成本低,可靠性高。
附图说明
图1是本发明视频处理方法的较佳实施例的流程图;
图2是本发明中播放器的较佳实施例的组成原理示意图;
图3是视频文件传统存储方式的示意图;
图4是本发明视频处理方法的较佳实施例中视频切片的一种方式的示意图;
图5是本发明视频处理方法的较佳实施例中视频分割的一种方式的示意图;
图6是本发明视频处理方法的较佳实施例中视频分割各个部分划分方式的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明较佳实施例所述的视频处理方法,如图1所示,所述视频处理方法包括以下步骤:
步骤S10、获取无损无压缩视频文件,将所述无损无压缩视频文件进行切片或者分割成多个,并分别对应存储到多个固态硬盘上。
本发明的方法通过播放器来执行,如图2所示,本发明的所述播放器包括FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程逻辑门阵列)、固态硬盘(及SSD,SolidState Disk或Solid State Drive,是用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘,图2中设置了4个固态硬盘,分别是SSD1、SSD2、SSD3和SSD4)、通信接口(图2中的Ethernet和USB,Ethernet表示以太网)、视频输出接口(图2中的DP、HDMI、VbyOne以及其它视频接口)和视频帧缓存(视频帧缓存是指可以存储多帧画面的存储空间,加入视频帧缓存是为了保证输出同步)。
具体地,将获取的无损无压缩视频文件进行视频切片或者视频分割;将进行视频切片或者视频分割后的多个无损无压缩视频文件分别按自定义协议打包成多个数据包;将多个所述数据包通过通信接口(Ethernet或者USB)传输给FPGA,所述FPGA通过自定义协议将多个所述数据包写入对应的多个固态硬盘,具体写入哪个SSD由接收到的数据包中的SSD编号或SSD地址决定;视频文件写入SSD可以通过以太网、USB接口写入,或者将SSD拆卸下来写入视频文件后,再安装到播放器。
其中,每个所述数据包由包头、固态硬盘编号或固态硬盘地址、视频文件数据和校验码组成;所述包头包含数据包的类型和长度信息;所述固态硬盘编号或固态硬盘地址用于区分不同的固态硬盘;所述视频文件数据为需要写入固态硬盘的有效视频数据;所述校验码用于判断传输中数据是否有误(校验码是通信中广泛采用的一种手段,用于判断接收的数据是否有误,校验码可以有很多种,比如checksum,CRC等)。
本发明要实现无损无压缩视频文件的播放,可以通过视频切片或者视频分割两种方式中的任意一种来完成。
其中,所述视频切片方式为:根据所述固态硬盘的数量,将所述无损无压缩视频文件切片为N个,每个固态硬盘上存储一个切片后的视频文件,每个视频文件按预设规则存储所述无损无压缩视频文件的多帧画面;其中,N大于2,例如N是3或者4。
其中,所述视频分割方式为:根据所述固态硬盘的数量,将所述无损无压缩视频文件分割为N个,每个固态硬盘上存储一个分割后的视频文件,每个视频文件存储所述无损无压缩视频文件的每一帧画面的一部分;其中,N大于2,例如N是3或者4。另外,所述无损无压缩视频文件的每一帧画面各个部分的划分方式为:X*Y分割,横向数量为X,纵向数量为Y,其中,X>=1,Y>=1。
本发明以FPGA为核心,通过搭配多块SSD(固态硬盘)来解决8K无损播放器的带宽瓶颈问题;由于8K无损无压缩视频播放需要SSD的读取数据带宽高达7.2GB/s。目前市面上最快的SSD也无法满足这一带宽需求,针对这个SSD带宽瓶颈,本发明提出将8K无损无压缩视频文件进行切片或者分割,将单个视频文件分割成4个并分别存储到4块SSD上,从而将单个SSD的带宽需求降低到以前的1/4,即为1.8GB/s。目前市面上的SSD读取带宽一般小于3.5GB/s,这还是理论峰值带宽,实际有效带宽应该会更小一些,所以单块SSD无法满足8K无损视频播放的带宽需求,但是采用本发明的方案对视频文件分割存储到多块SSD之后就可以降低单块SSD的带宽,从而使市面上的SSD可以达到8K无损播放器的带宽需求。
因此,本发明采用视频文件切片或者分割方式以降低单块SSD的带宽需求,从而使得单台设备可以支持8K 60Hz无损无压缩视频的播放,单台设备方案成本低,可靠性高。
如图3所示,一般的视频文件都是整个文件直接存储在SSD上(图3中视频的每一帧数据都存在同一个SSD上),所以8K 60Hz视频文件如果存在一块SSD上,那就需要SSD读取带宽达到7.2GB/s才行,但是目前最快的SSD也无法达到这一带宽,所以SSD带宽就成了8K无损视频播放器的瓶颈。
例如,本发明以8K 60Hz无损无压缩视频文件为例,如图4所示,在进行视频切片时,固态硬盘的数量为4个,那么就将8K 60Hz无损无压缩视频文件切片为4个(视频文件1、视频文件2、视频文件3和视频文件4),每个固态硬盘上存储一个切片后的视频文件,每个视频文件按预设规则(例如每间隔4帧画面存储)存储8K 60Hz无损无压缩视频文件的多帧画面;如图4所示,视频文件1存储8K 60Hz无损无压缩视频文件的第1帧、第5帧、第9帧...,视频文件1存在SSD1上;视频文件2存储8K 60Hz无损无压缩视频文件的第2帧、第6帧、第10帧...,视频文件2存在SSD2上;视频文件3存储8K 60Hz无损无压缩视频文件的第3帧、第7帧、第11帧...,视频文件3存在SSD3上;视频文件4存储8K 60Hz无损无压缩视频文件的第4帧、第8帧、第12帧...,视频文件4存在SSD4上。需要说明的是,视频切片方式不局限于图4的方式,其它帧序列的切片也可以。
例如,本发明以8K 60Hz无损无压缩视频文件为例,如图5所示,在进行视频分割时,固态硬盘的数量为4个,那么就将8K 60Hz无损无压缩视频文件分割为4个(视频文件1、视频文件2、视频文件3和视频文件4),每个固态硬盘上存储一个分割后的视频文件,每个视频文件存储8K 60Hz无损无压缩视频文件的每一帧画面的一部分;如图5所示,视频文件1存储8K 60Hz无损无压缩视频文件的第1帧第1部分、第2帧第1部分、第3帧第1部分...,视频文件1存在SSD1上;视频文件2存储8K 60Hz无损无压缩视频文件的第1帧第2部分、第2帧第2部分、第3帧第2部分...,视频文件2存在SSD2上;视频文件3存储8K 60Hz无损无压缩视频文件的第1帧第3部分、第2帧第3部分、第3帧第3部分...,视频文件3存在SSD3上;视频文件4存储8K 60Hz无损无压缩视频文件的第1帧第4部分、第2帧第4部分、第3帧第4部分...,视频文件4存在SSD4上。
进一步地,如图6所示,每一帧的各个部分划分方式可以分为3种,方式1为纵向分割为四个部分,纵向从左至右分别为第N帧第1部分、第N帧第2部分、第N帧第3部分和第N帧第4部分;方式2为横向分割为四个部分,横向从上至下分别为第N帧第1部分、第N帧第2部分、第N帧第3部分和第N帧第4部分;方式3为横向和纵向等分为四部分,横向从左至右分别为第N帧第1部分和第N帧第2部分,横向从左至右分别为第N帧第3部分和第N帧第4部分,或者纵向从上至下分别为第N帧第1部分和第N帧第3部分,纵向从上至下分别为第N帧第2部分和第N帧第4部分。
上述时间分割(视频切片)和空间分割(视频分割)都可以将单个SSD带宽降低到以前的1/4到1.8GB/s,这样主流的SSD都可以满足这个带宽需求。
步骤S20、上电后,将存储在多个所述固态硬盘中的视频同时读取出来,并全部存入到视频帧缓存。
具体地,所述播放器上电后,所述FPGA将视频从4块SSD中同时读出,然后存入所述视频帧缓存,视频帧缓存是指可以存储多帧画面的存储空间,加入视频帧缓存是为了保证数据输出同步。
步骤S30、将视频从所述视频帧缓存读取出来,并按各个输出接口协议将视频数据打包后通过各个视频输出接口将视频输出到显示设备进行显示。
具体地,例如,当需要播放8K 60Hz无损无压缩视频文件时,所述FPGA将视频从所述视频帧缓存读出来,并按各个输出接口协议将视频数据打包通过各个输出接口(例如DP、HDMI、VbyOne或者其它视频接口)将视频输出到显示设备进行显示(播放)。
本发明中,如图2所示,假设无损无压缩视频文件已经切片分割好并分别写入播放器的4块SSD,上电之后FPGA将视频从4块SSD中同时读出,然后存入视频帧缓存,最后将视频从视频帧缓存读出来并按各个输出接口协议将视频数据打包通过各个视频输出接口将视频输出到显示设备显示。
本发明通过视频切片或者视频分割的方式可以有效降低单块SSD的带宽要求,从而使得单台设备可以支持8K 60Hz无损无压缩视频文件的播放,单台设备方案成本低,可靠性高。
另外,通过增加SSD数量来达到更大的带宽,从而满足带宽更大的8K120Hz无损无压缩视频文件和16K 60Hz无损无压缩视频文件等更高画质的无损视频播放需求。
进一步地,如图2所示,本发明还相应提供了一种播放器,所述播放器包括:
FPGA、固态硬盘、通信接口、视频输出接口和视频帧缓存;所述FPGA分别与固态硬盘、通信接口、视频输出接口、视频帧缓存连接;所述固态硬盘的数量根据无损无压缩视频文件的大小进行对应设置(图2中设置了4个固态硬盘,分别是SSD1、SSD2、SSD3和SSD4);所述通信接口接收进行视频切片或者视频分割后的无损无压缩视频文件,并发送给所述FPGA;所述FPGA将切片或者分割后的多个视频文件分别对应存储到多个固态硬盘上;在所述播放器上电后,所述FPGA将存储在多个所述固态硬盘中的视频同时读取出来,并全部存入到视频帧缓存;当需要进行视频播放时,所述FPGA将视频从所述视频帧缓存读取出来,并按各个输出接口协议将视频数据打包后通过各个视频输出接口将视频输出到显示设备进行显示(所述视频输出接口连接显示设备)。
其中,本发明播放器采用FPGA为核心芯片,可以方便拓展支持8K 120Hz和16K60Hz无损无压缩视频播放,可升级扩展性强。
其中,所述通信接口为Ethernet(以太网)或者USB,Ethernet(以太网)可以是千兆网以上的任意规格的以太网接口,USB接口指USB2.0及以上规格的USB接口。
其中,播放器需要的SSD数量视需求而定,例如可以用2块或2块以上的SSD支持8K60Hz 24bpp、30bpp或36bpp无损无压缩视频播放,可以采用4块或4块以上SSD支持8K 120Hz或16K 60Hz24bpp、30bpp或36bpp无损无压缩视频播放。
其中,所述视频输出接口包括DP1.4以上规格的DP接口,HDMI2.0以上规格的HDMI接口,VbyOne HS及以上规格的VbyOne接口,以及其它视频接口(包括SDI、DVI和VGA等),每种接口的数量可以有多个。
其中,所述视频帧缓存可以采用DDR3、DDR4或以上规格的DRAM来实现。
进一步地,所述播放器还包括控制按键和显示屏,支持按键控制播放状态,以及用状态显示屏显示当前播放器状态,例如播放的视频分辨率、帧率、视频时间长度等信息。
本发明还提供一种计算机可读存储介质,其中,所述计算机可读存储介质存储有视频处理程序,所述视频处理程序被处理器执行时实现如上所述的视频处理方法的步骤。
综上所述,本发明提供一种视频处理方法、播放器及计算机可读存储介质,所述方法包括:获取无损无压缩视频文件,将所述无损无压缩视频文件进行切片或者分割成多个,并分别对应存储到多个固态硬盘上;上电后,将存储在多个所述固态硬盘中的视频同时读取出来,并全部存入到视频帧缓存;将视频从所述视频帧缓存读取出来,并按各个输出接口协议将视频数据打包后通过各个视频输出接口将视频输出到显示设备进行显示。本发明通过将无损无压缩视频文件进行视频切片或者视频分割,将单个视频文件分别存储到多个固态硬盘,将单个固态硬盘的带宽需求降低,从而支持超高清无损无压缩视频的播放,成本低,可靠性高。
需要说明的是,在本文中,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、物品或者装置不仅包括那些要素,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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
当然,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关硬件(如处理器,控制器等)来完成,所述的程序可存储于一计算机可读取的计算机可读存储介质中,所述程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程。其中所述的计算机可读存储介质可为存储器、磁碟、光盘等。
应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种视频处理方法,其特征在于,所述视频处理方法包括:
获取无损无压缩视频文件,将所述无损无压缩视频文件进行切片或者分割成多个,并分别对应存储到多个固态硬盘上;
上电后,将存储在多个所述固态硬盘中的视频同时读取出来,并全部存入到视频帧缓存;
将视频从所述视频帧缓存读取出来,并按各个输出接口协议将视频数据打包后通过各个视频输出接口将视频输出到显示设备进行显示。
2.根据权利要求1所述的视频处理方法,其特征在于,所述获取无损无压缩视频文件,将所述无损无压缩视频文件进行切片或者分割成多个,并分别对应存储到多个固态硬盘上,具体包括:
将获取的无损无压缩视频文件进行视频切片或者视频分割;
将进行视频切片或者视频分割后的多个无损无压缩视频文件分别按自定义协议打包成多个数据包;
将多个所述数据包通过通信接口传输给FPGA,所述FPGA通过自定义协议将多个所述数据包写入对应的多个固态硬盘。
3.根据权利要求2所述的视频处理方法,其特征在于,每个所述数据包由包头、固态硬盘编号或固态硬盘地址、视频文件数据和校验码组成。
4.根据权利要求3所述的视频处理方法,其特征在于,所述包头包含数据包的类型和长度信息;
所述固态硬盘编号或固态硬盘地址用于区分不同的固态硬盘;
所述视频文件数据为需要写入固态硬盘的有效视频数据;
所述校验码用于判断传输中数据是否有误。
5.根据权利要求2所述的视频处理方法,其特征在于,所述视频切片包括:
根据所述固态硬盘的数量,将所述无损无压缩视频文件切片为N个,每个固态硬盘上存储一个切片后的视频文件,每个视频文件按预设规则存储所述无损无压缩视频文件的多帧画面;
其中,N大于2。
6.根据权利要求2所述的视频处理方法,其特征在于,所述视频分割包括:
根据所述固态硬盘的数量,将所述无损无压缩视频文件分割为N个,每个固态硬盘上存储一个分割后的视频文件,每个视频文件存储所述无损无压缩视频文件的每一帧画面的一部分;
其中,N大于2。
7.根据权利要求6所述的视频处理方法,其特征在于,所述无损无压缩视频文件的每一帧画面各个部分的划分方式为:X*Y分割,横向数量为X,纵向数量为Y,其中,X>=1,Y>=1。
8.根据权利要求1所述的视频处理方法,其特征在于,所述无损无压缩视频文件包括8K60Hz无损无压缩视频文件、8K120Hz无损无压缩视频文件和16K 60Hz无损无压缩视频文件。
9.一种播放器,其特征在于,所述播放器包括:
FPGA、固态硬盘、通信接口、视频输出接口和视频帧缓存;
所述FPGA分别与固态硬盘、通信接口、视频输出接口、视频帧缓存连接;
所述固态硬盘的数量根据无损无压缩视频文件的大小进行对应设置;
所述通信接口接收进行视频切片或者视频分割后的无损无压缩视频文件,并发送给所述FPGA;
所述FPGA将切片或者分割后的多个视频文件分别对应存储到多个固态硬盘上;
在所述播放器上电后,所述FPGA将存储在多个所述固态硬盘中的视频同时读取出来,并全部存入到视频帧缓存;
当需要进行视频播放时,所述FPGA将视频从所述视频帧缓存读取出来,并按各个输出接口协议将视频数据打包后通过各个视频输出接口将视频输出到显示设备进行显示。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有视频处理程序,所述视频处理程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的视频处理方法的步骤。
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